ملخصات الأبحاث

التحكم في تجميع البروتين على بلوراتٍ غير عضوية 

.H. Pyles et al

  • Published online:

تُعَد قدرة البروتينات والجزيئات الكبيرة الأخرى على التفاعل مع السطوح غير العضوية ضروريةً للوظائف الحيوية. والبروتينات المشارِكة في هذه التفاعلات تكون مشحونةً للغاية، وغالبًا ما تكون غنيةً بسلاسل حمض الكربوكسيل الجانبية، غير أن بِنَى معظم الواجهات البينية بين البروتينات والمواد غير العضوية ليست معروفة.

في هذا البحث، استكشف الباحثون إمكانية التصميم المنهجي لواجهاتٍ بينية منظمة بين البروتينات والمعادن  -  مسترشدين بمثال البروتينات الرابطة للجليد - التي تُشكِّل مصفوفاتٍ من بقايا الثريونين (المتطابقة مع شبيكة الجليد)، تعيد ترتيب الماء المُشبَّك في بِنْية كبنية الجليد. صمم الباحثون بروتيناتٍ تُشكِّل مصفوفاتٍ مما يصل إلى 54 من بقايا الكربوكسيلات، مطابِقة هندسيًّا للشبيكة الفرعية لأيون البوتاسيوم (+K) في المستوى (001) من بلورات المسكوفيت. عند التركيزات المنخفضة من أيون البوتاسيوم، ترتبط الجزيئات المنفردة على نحو مستقل بالميكا في الاتجاهات المقصودة، في حين أنه عند التركيزات المرتفعة، تكوِّن التصميمات أطوارًا بلورية- سائلة ثنائية الأبعاد، مما يبرز التحيز البنيوي المتأصل في شبيكة المسكوفيت؛ لتُنتِج مصفوفاتٍ بروتينية مُرَتَّبة على مدى عشرات الملِّيمترات.

وقد أدى إدماج التفاعلات المصممة بين البروتينات، التي تحافظ على التطابق بين البروتينات وشبيكة أيون البوتاسيوم، إلى بِنى ممتدة مُجمَّعة ذاتيًّا على الميكا؛ إذ أنتجت التفاعلات المصممة من طرف إلى طرف أسلاكًا، طولها ميكرومتر واحد، وقطرها بروتين واحد، وأنتجت الواجهة البينية المصممة ثلاثية الجزئيات مصفوفاتٍ ممتدة اتخذت بِنْيَة قرص العسل. وأمكن تعيين مسافات أقرب جار في هذه المصفوفات السداسية رقميًّا بين 7.5، و15.9 نانومتر بانتقائية تبلغ 2.1 نانومتر، عن طريق تغيير عدد وحدات التكرار في المونومر. تبرهِن هذه النتائج على أنَّ تفاعلات البروتينات مع شبيكات المواد غير العضوية يمكن برمجتها منهجيًّا، وتمهِّد بهذا الطريق لتصميم مواد هجينة من البروتينات، والمواد غير العضوية.