کرونوس کانال دانش و علوم به زبان فارسی – اخبار علمی و تحلیل
پروتئین‌ها، به عنوان مواد آلی بی‌اثر شناخته شده‌اند. اکنون دانشمندان پروتئین خاصی را کشف کرده‌اند که کاری باورنکردنی انجام می‌دهند: انتقال الکتریسیته.
اگر این یافته‌ها بتوانند تأیید شوند و مورد استفاده قرار گیرند، ابزار جدیدی در تشخیص پزشکی خواهیم داشت و خواهیم توانست مولکول‌های تکی پروتئین را با کمی جریان الکتریکی شناسایی کند.
تیمی از دانشگاه ایالتی آریزونا چهار سال به صورت مداوم مشغول مطالعه روی این پروتئین بودند. آنان نتایج آزمایشات خود را دوباره و چندباره بررسی کرده‌اند، داده‌ها را با فرضیه‌ها و توضیحات مختلف مقایسه کرده و در نهایت نتیجه گرفتند که این در واقع یک پروتئین است که باعث انتقال برق می‌شود.
استوارت لیندسی، پژوهشگر ارشد می‌گوید: «اگر این یافته‌ها درست باشد، نتیجه بسیار شگفت‌انگیز است. آن‌چه این مقاله به طور عمده مورد بررسی قرار می‌دهد، توضیحات جایگزین برای داده‌های ما است و تمام خطاها را بررسی و رفع می‌کند.»
این داستان هنگامی شروع شد که لیندسی و تیم او، DNA و آشکارگر آمینو اسید کوچکی درست کردند که هر مولکول را بین الکترودها قفل می‌کند – تکنولوژی‌ای که با عنوان Tunneling Recognition شناخته شده است. محققان پس از موفقیت در کار با مولکول‌های تکی، وارد مرحله‌ی بعدی شدند و به بررسی این موضوع پرداختند که آیا این روند می‌تواند کل پروتئین‌ها را نیز شناسایی کند یا خیر. آنان دریافتند که زمانی که پروتئین‌های چسبنده‌ی خانواده‌ی alphaVbeta3 بین دو الکترود قرار می‌گیرد، هدایت الکتریکی بسیار بالایی را از خود نشان می‌دهد.
در سال‌های بعد، تیم تلاش کرد تا یک توضیح موجه برای این پدیده پیدا کند – توضیحی مانند Electron Hopping (پرش الکترون) که در آن الکترون‌ها قادرند بین اتم‌ها در فاصله‌های مختلف پرش کنند. اما هیچ‌یک از تلاش‌های آنان با داده‌های کسب‌شده از آزمایشات همخوانی نداشت. سپس لیندزی با تحقیقات گابور واتای از متخصصین بیوفیزیک نظری از دانشگاه اورتوورس لوراند در مجارستان آشنا شد که ایده‌ای بود بر اساس مکانیک کوانتوم که معتقد است پروتئین‌ها بین دو حالت رسانایی و عایق ثابت نگه داشته می‌شوند.
واتایی می‌گوید نوسانات الکتریکی می‌توانند یک پروتئین را به شکل یک هادی الکتریسیته یا عایق آن درآورند. به نظر می‌رسید این با آن‌چه لیندزی و همکارانش در آزمایش‌هایشان پیدا کرده بودند مطابقت دارد.
لیندسی می‌گوید: «در آزمایش‌هایی که ما انجام دادیم، این رفتار عجیب در این پروتئین بزرگ که الکتریسیته را منتقل می‌کرد مشاهده شد. الکتریسیته‌ی منتقل شده، از نوع استاتیک (ساکن) نیست بلکه الکتریسیته‌ی پویا است. این پروتئین یک عایق است، اما زمانی که نوسانات برق از حدی بیشتر می‌شوند، این پروتئین شروع به هدایت الکتریسیته می‌کند.»
ایده این بود که سه منحنی در توزیع سطح انرژی برای پروتئین‌ها وجود دارد: یکی مربوط به حالت فلزی یا هادی، یکی برای حالت عایق و دیگری مخصوص حالت بحرانی کوانتوم بین این دو حالت. با کمک Vattay و مدل‌سازی‌هایی که با ابررایانه‌ها انجام شده بود، محققان توانستند دامنه‌ی پروتئین AlphaVbeta3 خود را با این حالت بحرانی کوانتومی مطابقت دهند.
در آزمایش‌های پیشرفته‌تر، دانشمندان توانستند دستگاهی بسازند که هدایت الکتریکی پروتئین را قطع و وصل می‌کند.
محققان در مورد یافته‌های خود محتاط هستند، زیرا آنان این رفتار را تاکنون تنها فقط در یک نوع پروتئین دیده‌اند و ما هنوز نمی‌دانیم که دلیل چنین رفتاری چیست و آیا در پروتئین‌های دیگر نیز شکل می‌گیرد یا خیر. دانشمندان امیدوارند مطالعات آینده بتواند برخی از این خلاءها را پر کنند.
این تحقیق در Nano Futures منتشر شده است.
