ابتكر فريق بحثي بقيادة مختبر الهندسة المستوحاة من الأحياء في Georgia Tech طريقة للتحكم في شبكات بروتينية باستخدام الكالسيوم والضوء بدلاً من محركات تعتمد على ATP. استخدم الباحثون بروتين ربط الكالسيوم Tcb2، المأخوذ من Tetrahymena thermophila، والذي يشكّل شبكة ليفية تنكمش عند إطلاق الكالسيوم.
للتحكم المكاني والزمني في إطلاق الكالسيوم، استعمل الفريق «قفصًا» حساسًا للضوء يمسك أيونات الكالسيوم حتى تقطع الأشعة الضوء هذا القفص وتحررها. عرض الباحثون أنماطًا ضوئية محددة، مثل نجوم ودوائر، فجمعت الشبكة وانكمشت وفقًا لتلك الأشكال. باستخدام إضاءة نابضة متكررة، كررت الشبكة دورات التجميع والانكماش لنحو 150 دورة وأظهرت سرعة انقباض تقارب 0.4 ميكرومتر في الثانية.
أظهر العمل أيضًا قدرة الشبكة على نقل جسيمات مجهرية، ما يضعها على طريق التحرك القابل للتحكم الضروري لتوصيل الأدوية داخل خلايا صناعية. طوّر الفريق نموذجًا حاسوبيًا مع تقنيات تعلم لتعزيز التحكم، وقد ساعدتهم المحاكاة والتعلّم التعزيزي على تصميم أنماط ضوئية تدفع الشبكة أو تسحبها. قاد البحث مختبر سعد باملا، وتمول جزءًا من الدراسة مؤسسة العلوم الوطنية. الآراء والنتائج تعبر عن مؤلفي الدراسة. المصدر: Georgia Tech.
كلمات صعبة
- تحكم — توجيه أو تنظيم إجراء أو عمليةالتحكم
- قفص — هيكل يحبس مادة أو أيونات مؤقتًاقفصًا
- شبكة — مجموعة مترابطة من الخيوط أو الجزيئات
- المحاكاة — نموذج رقمي يقلد سلوك نظام حقيقي
- تعلّم — اكتساب مهارات أو تحسين أداء عبر تجربةالتعلّم
- جسيم — قطعة صغيرة جدًا من مادة يمكن رؤيتها مجهرًاجسيمات
تلميح: مرّر المؤشر أو ركّز أو اضغط على الكلمات المظلَّلة داخل القصة لرؤية تعريفات سريعة أثناء القراءة أو الاستماع.
أسئلة للمناقشة
- ما فوائد استخدام الكالسيوم والضوء بدل محركات تعتمد على ATP؟ اذكر سببين.
- ما تحديات محتملة لتطبيق هذه الشبكات لنقل الأدوية داخل خلايا صناعية؟ اذكر نقطتين.
- كيف يمكن أن تساعد المحاكاة والتعلّم التعزيزي في تحسين التحكم في الشبكة؟ اشرح بفكرة واحدة.
