مهروماه

تقسیم سلولی یا تقسیم یاخته‌ای فرآیندی است که در آن یک یاخته (یاخته مادر) به دو یا چند یاخته دیگر (یاخته‌های دختر) تقسیم می‌شود. دوک میتوزی طی فرآیند تقسیم سلولی، برای خلق دو سلول دختر آینده، دست به قسمت بندی دی ان ای کپی می زند. محققان دریافته اند که بدین منظور پروتئین متحرک کینوزین 5 (به رنگ سبز) در آماده سازی دوک نقش دارد و با هل دادن یا متوقف سازی میکروتوبول ها (به رنگ قرمز) به سازماندهی رشته های دوک می پردازد.

هر روز میلیون ها بار ساختارهای توپ فوتبال مانندی که دوک های میتوزی نام دارند، هنگام آماده شدن سلول ها برای تقسیم، درون سلولهای بدن تشکیل می شوند. این روند هرچند تکراری اما رمزآلود است، زیرا دانشمندان هنوز شناخت دقیقی را از میکرومکانیک های دخیل طی این روند ندارند.
در مطالعه ای که به تازگی در ژورنال Developmental Cell منتشر شده است، دانشمندان دانشگاه راکفلر پرده از بینش های جدیدی در مورد نیروهای مکانیکی حاکم بر عناصر شکل دهنده دوک میتوزی برداشته اند.

به گفته نویسنده همکار ارشد مطالعه اسکات فورث، دانشجوی فوق دکتری در لابراتوار شیمی و زیست شناسی سلولی که تحت نظر تارون کاپور، استاد پلز فامیلی اقدام به انجام تحقیق یاد شده نموده است: "هرچند بیشتر پروتئین های نقش آفرین را می شناسیم و در مورد زیست شناسی و ژنتیک هم ذخیره اطلاعات مناسبی داریم، اما راجع به بخش مکانیکی فرآیندهای زیستی اطلاع زیادی در دست نیست و تقسیم سلولی نیز اتفاقا یکی از همین روندهای مکانیکی می باشد."

محققان اقدام به توصیف نحوه فعالیت پروتئینی به نام کینزین 5 به عنوان نوعی موتور مولکولی کرده اند که در سازماندهی  دوک میتوزی نقش دارد. ممکن است این مطالعه کاربردهای پزشکی داشته باشد، زیرا شناخت بهتر از تقسیم سلولی می تواند منجر به معالجات جدید در حوزه سرطان برای جلوگیری از بازتولید سلول های تومور شود. دوک میتوزی شامل هزاران میکروتوبول، ساختارهای میله مانندی با نوک قطب بندی شده است که زیست شناسان از آنها با عناوین "قطب مثبت" و "قطب منفی" یاد می کنند. از آنجایی که میکروتوبول ها در شمارگان بالایی پهلو به پهلوی همدیگر وجود دارند، به صورت طبیعی حرکت کرده، تغییر جهت داده و با هم همپوشانی دارند. میکروتوبول های موجود در اطراف مرکز دوک، بیشتر پیکربندی ناموازی را به نمایش می گذارند، به صورتی که قطب های مثبت و منفی شان به مسیرهای متضادی اشاره می کند، در مقابل پیکربندی موازی که در آن قطب های مثبت و منفی به جهت یکسانی اشاره دارند، بیشتر به سمت قطب ها دیده می شود.

برای جداسازی کورموزوم ها در داخل دو سلولی که پدیدار می شوند، دوک خود نیازمند برخورداری از ساختاری دوقطبی است و به همین خاطر میکروتوبول ها بایستی منظم شوند تا با محور قطب به قطب طولانی دوک در یک راستا قرار بگیرند. این کار توسط کینزین 5 انجام می شود که می توانند به دو میکروتوبول همپوشاننده متصل شوند و آنها را همانند میله افقی که در حرف H انگلیسی مشاهده می شود به هم متصل نموده و به مکان های مناسب هدایت نمایند.

محققان جهت انجام مطالعه حاضر با دقت به نیروهای فیزیکی صرف شده توسط پروتئین متحرک به هنگام سازماندهی دوک میتوزی توجه کردند.
کینزین 5 برای انجام دادن مرتب سازی می تواند دو میکروتوبول ناموازی را به هم متصل کرده و آنها را در جهات متضادی هدایت نماید، به این ترتیب قطب های منفی میکروتوبول ها از مرکز دوک دور شده و به سمت قطب های آن می روند. پیش از این نیرویی که توسط کینزین 5 طی این فرآیند صرف می شود اندازه گیری نشده بود.

با تاباندن نور لیزر روی مهره پلاستیکی با ابعاد میکروسکوپی که به یک جفت میرکوتوبوبلِ پیوند زده شده توسط مولکول کینوزین 5 متصل شده است، تیم محققان دست به ردگیری فعالیت میکروتوبول ها زدند و مشخص شد این نیرو، کارکرد همپوشانی میکروتوبول است، یعنی هرچه همپوشانی طویل تر باشد نیروی صرف شده نیز بیشتر است. به گفته فورث "به این ترتیب سلول می تواند میزان نیروی مورد نیاز خود را برای ساخت ساختار دوک متوازن مناسب تنظیم نماید."
کینزین 5 می تواند میکروتوبول های برابر را به هم پیوند بدهد، و محققان دریافتند که در این مورد رفتار کینوزین متفاوت می باشد و به جای تولید نیروی هل دهنده، نیروی مقاومتی ایجاد میشود که می تواند حرکت میکروتوبول ها را کند نماید و مجددا نیروی یاد شده بسته به طول همپوشانی بین میکروتوبول ها افزایش می یابد.

فورث  که پروتئین مورد اشاره را به گیربکس ماشین تشبیه می کند ادامه می دهد: "باور ما بر این است که کینزین 5 از توانایی برای هماهنگ سازی سرعت میکروتوبول ها و جلوگیری از حرکت بسیار سریع یا آهسته شان برخوردار می باشد. بنابراین این پروتئین در هماهنگ سازی و مدیریت سرعت و مکان میکروتوبول ها در دوک کمک می رساند." از آنجایی که تعداد زیادی از مولکول های کینزین 5 با همکاری هم میکروتوبول ها را هدایت می کنند، نیروی حاکم در فرآیند شکل گیری دوک هم هستند.

 کاپور اعتقاد دارد: "این مطالعه پیشرفت مهمی را در زمینه ساخت ماشین دوک پویا از پروتئین های خالص سازی شده آنهم از نقطه صفر و ابتدا در اختیار قرار می دهد. افزون بر این، از نحوه همکاری پروتئین های نانومتری برای سرهم بندی ساختارهای سلولی پیچیده ای پرده برمی دارد که هزاران بار بزرگتر از پروتئین ها هستند."

---