Μπορούν οι πρωτεΐνες να εκτελέσουν λογικές διαδικασίες;

Posted: 23 Σεπτεμβρίου 2005 in Επιστήμη, Τεχνολογία

Θεωρητικοί φυσικοί στη Μεγάλη Βρετανία έχουν δείξει ότι πρέπει να είναι δυνατό να χρησιμοποιηθούν τμήματα πρωτεϊνών για να εκτελέσουν σύνθετες λογικές διαδικασίες. Η εργασία αυτή θα μπορούσε επίσης να βελτιώσει την κατανόηση των πρωτεϊνικών 'διακοπτών'

Ο κύριος ρόλος πολλών πρωτεϊνών είναι να μεταδίδουν και να υποβάλλουν σε επεξεργασία τις πληροφορίες στα ζωντανά κύτταρα. Αυτές οι διαδικασίες περιλαμβάνουν κι άλλα ρυθμιστικά μόρια – που είναι περίπλοκα ή σύμπλοκα μόρια -, που συνδέονται σε συγκεκριμένες περιοχές στην επιφάνεια της πρωτεΐνης.

Εδώ και 50 σχεδόν χρόνια ήταν γνωστό ότι μια χαρακτηριστική πρωτεΐνη μπορεί να μεταστραφεί μεταξύ μιας ανενεργού και μιας ενεργού κατάστασης ανάλογα με την συγκέντρωση αυτού του ρυθμιστικού μορίου. Αυτές οι καταστάσεις θα μπορούσαν λοιπόν να χρησιμοποιηθούν για να αντιπροσωπεύουν το "0" και το "1" της δυαδικής λογικής, αλλά οι πρωτεΐνες δεν είναι αληθινές πύλες λογικής επειδή απαιτείται μια μεγάλη αλλαγή στη συγκέντρωση για να τις μεταστρέψει από τη μία κατάσταση στην άλλη.

Τώρα όμως, οι Ian Graham και Thomas Duke του πανεπιστημίου του Κέιμπριτζ επέδειξαν με ποιο τρόπο, θεωρητικά, ορισμένες πρωτεΐνες μπορούν να δεσμεύσουν δύο διαφορετικά σύμπλοκα μόρια για να εκτελέσουν συγχρόνως όλες τις στοιχειώδεις λειτουργίες της λογικής, που μάλιστα περιλαμβάνουν και τις λογικές πράξεις AND, OR, XOR και NOT XOR. Αυτές οι πρωτεΐνες μπορούν να ενεργήσουν ως μεμονωμένα λογικά στοιχεία επειδή η έξοδος τους εξαρτάται από δύο εισόδους – τις συγκεντρώσεις των δύο σύμπλοκων μορίων. Επιπλέον, όταν συσσωρεύονται μαζί οι πρωτεΐνες, η απάντηση ενισχύεται κι άλλο. Οι συστάδες των πρωτεϊνών μπορούν έτσι να ενεργήσουν ως πύλες λογικής η δραστηριότητα των οποίων μπορεί να μεταστραφεί απότομα από πλήρως ενεργή σε πλήρως μη ανενεργή, όπως υπαγορεύουν οι κατώτατες συγκεντρώσεις των σύμπλοκων μορίων, όταν δηλαδή ξεπερνούν κάποια ορισμένα κατώτατα όρια.

Οι Graham και Duke αναφέρουν τα βακτηρίδια Ε. COLI σαν ένα παράδειγμα – διαφορετικοί τύποι πρωτεϊνικών δεκτών δεσμεύουν ποικίλα περίπλοκα μόρια, όπως είναι η γλυκόζη και η λακτόζη, για να παραγάγουν μια καθαρή απόκριση. Η μετατροπή παρατηρείται, με τα βακτήρια να γίνονται ON, μόλις η συγκέντρωση των σύμπλοκων μορίων αυξάνεται επειδή περιέχουν γενετικά τροποποιημένες  πρωτεΐνες που φθορίζουν.

"Το ενδιαφέρον κομμάτι είναι η ιδιότητα του διακόπτη των τμημάτων των δεκτών", λέει ο Graham. "Πριν, όλα τα πειράματα είχαν γίνει σε πληθυσμούς κυττάρων, έτσι ώστε οι φραγμοί του λάθους στα πειράματα απέκρυψαν αυτό το συναρπαστικό γεγονός: ότι οι δέκτες πρωτεΐνες ενεργούν ως υπερευαίσθητοι διακόπτες τριών καταστάσεων. Που είναι "null" όταν λείπει ένα ερέθισμα, "on" εάν αυξηθούν οι συγκέντρωσης των σύμπλοκων μορίων και "off" εάν μειωθούν."

Πηγή : Physics4u.gr

Σχολιάστε

Εισάγετε τα παρακάτω στοιχεία ή επιλέξτε ένα εικονίδιο για να συνδεθείτε:

Λογότυπο WordPress.com

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό WordPress.com. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Twitter

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Twitter. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Facebook

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Facebook. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Φωτογραφία Google+

Σχολιάζετε χρησιμοποιώντας τον λογαριασμό Google+. Αποσύνδεση / Αλλαγή )

Σύνδεση με %s