Hücrelerin kalabalıkta daha hızlı haraket etmesi
Bir bakteri hücresinin kalabalık iç kısmının moleküler modeli. Yeni araştırmalar, eğer kalabalık moleküller tekdüze olmayan bir şekilde dağılmışsa partiküllerin kalabalıklar arasında daha hızlı hareket edebildiğini göstermektedir.
Hücre parçacıkları, kalabalık moleküller eşit olmayan bir şekilde dağıldığında kalabalık bir hücresel ortamda daha hızlı hareket eder. Yeni araştırmalar aynı zamanda kalabalık hücrelerde parçacık taşınmasının, parçacıklar yoğun kalabalık alanlardan daha az kalabalık alanlara doğru hareket ettiği sürece kalabalık olmayan bir ortamdaki hareketten daha hızlı olabileceğini göstermektedir. Parçacıkların bu ortamlarda hareket etme hızını anlamak, araştırmacıların hücrenin kalabalık ortamında birbirini "bulmasını" gerektiren çoklu moleküller gerektiren hücresel süreçleri daha iyi anlamalarına yardımcı olabilir. Araştırmayı açıklayan, Penn State bilim adamlarının bir ekibi tarafından hazırlanan bir makale ACS Nano dergisinde yayında .
Verne M. Willaman Kimya Profesörü ve Seçkin Kimya ve Kimya Mühendisliği Profesörü Ayusman Sen, "Yoğun koridorlardan yoğun hücresel sitoplazmaya kadar farklı uzunluktaki yaşam sistemlerinde kalabalıklaşma yaygındır" dedi. araştırma ekibi. "Hücre içleri proteinler, makromoleküller ve organeller ile çok ama çok kalabalık. Hücre tarafından istenen kimyasal reaksiyonlarda yer alan moleküller , eşlerinin reaktiflerini bulmak için bu kalabalık, viskoz ortamda taşınmalıdır . Ortam eşit derecede kalabalıksa, hareket yavaşlar, ancak hücrenin içinin tek tip olmadığını biliyoruz, makromolekül ve diğer türlerin degradeleri var.
Araştırmacılar, mikroakışkanlar kullanarak farklı ortamlarda (sıvı içinde asılı çözünmeyen parçacıklar) çeşitli "izleyici" kolloidlerin hareketini karşılaştırdılar. Bir mikro-akışkan cihazı , araştırmacıların sıvıda "kalabalıktan" yüksek "düşük" kalabalığa kadar makro-moleküllerin gradyanlarını oluşturduğu farklı çözümlerle doldurulabilir. Büyük veya küçük, sert veya yumuşak ve deforme olabilen izleyiciler, araştırmacıların konfokal bir mikroskopla hareketlerini izlemelerine olanak veren floresan etiketlidir .
Penn State kimya mühendisliği yüksek lisans öğrencisi olan Farzad Mohajerani, “İzleyicilerin, kalabalıkların gradyanlarında, hiç kalabalık olmayan bir akışkandan daha hızlı hareket ettiğini görünce şaşırdık” dedi . “Yoğun şekilde doldurulmuş kalabalıkların gerçekte daha az yoğun alanlara doğru zorlamak için izleyicilere baskı uyguladıklarını düşünüyoruz. Büyük izleyici molekülleri küçüklerinden daha hızlı, yumuşak, deforme olabilen izleyiciler zor olanlardan daha hızlı hareket etti.”
"Yumuşak, deforme olabilen izleyiciler, hücrelerde dolaşan gerçek türlerin daha iyi temsilcileridir," dedi. Penn State'te kimya lisansüstü öğrencisi ve makalenin ortak yazarı Matthew Collins. “Daha hızlı hareket edebileceklerini düşünüyoruz, çünkü sert parçacıkların aksine daha sıkı bölgelerden sıkılabiliyorlar.”
Sen, " Deneylerimiz ve modelimiz, moleküllerin makromoleküler kalabalığın gradyanları boyunca daha hızlı hareket edebileceğini göstermekle kalmıyor, aynı zamanda bu hareketli hızların diğer aktif hareketli moleküllerin kalabalık baskıyı artırabildiği gerçek canlı hücrelerde daha da artabileceğini düşünüyoruz .