Gizemli hücresel damlacıklar odak noktasına geliyor
İnsan hücresinin içindeki dünya, son yıllarda yeni bir biyolojik yapının rolü netleştikçe biraz daha ilginç hale geldi.
Uzun zamandır hücredeki en önemli işlemlerin organellerde gerçekleştiğine inanılıyordu. Urbana-Champaign’deki Illinois Üniversitesi’nden bir fizikçi olan Aleksei Aksimentiev, “Her şeyin üzerinde çalıştığı enerjiyi üreten mitokondri gibi belirli işlevleri yerine getirmek için oradalar” diyor.
“Hepsi için ortak olan, lipid bir zarla çevrelenmiş olmaları. Araştırmacıların son zamanlarda keşfettiği şey, lipid çift katmanlarına sahip olmayan organeller olduğu. Bunlar damlacıklar şeklinde kendiliğinden birleşiyorlar. Ve bu organellerin belirli işlevleri var. .”
Son yıllarda, gelişmiş görüntüleme yetenekleriyle, bu zarsız organellerin rolleri, oluşumları ve davranışları daha net hale geldi. 2017’de bunlara bir isim verildi: biyolojik kondensatlar.
Biyolojik yoğunlaşmaların DNA onarımı ve yaşlanmasında rol oynadığı düşünülmektedir. Bilim adamları, düzgün çalışmayan kondensatların, sinir hücrelerinin parçalanarak kas fonksiyon kaybına yol açtığı Amyotrofik lateral skleroz veya ALS dahil olmak üzere bir dizi nörolojik hastalıkla ilişkili olduğuna inanıyor.
Bu zarsız organeller kendiliğinden nasıl oluşur? Ve onlara yardım etmesi için diğer molekülleri nasıl işe alıyorlar?
Bu işlemin fiziği, yağ ve suyun doğru koşullarda kendiliğinden damlacıklar oluşturması gibi, ancak bazı farklılıklarla faz ayrımına benzer görünmektedir. Normal faz ayrımında, sıcaklık genellikle ayrımı motive eder. Biyolojide ayırma, konsantrasyonlardaki bir değişiklikle motive edilir.
Bu süreci daha iyi anlamak için Aksimentiev, ABD Ulusal Bilim Vakfı-desteklenen Frontera süper bilgisayarı Teksas Gelişmiş Bilgi İşlem Merkezidünyanın en hızlılarından biri.
İçinde Journal of Physical Chemistry Letters, Aksimentiev ve meslektaşları Frontera’da moleküler dinamik simülasyonlarını anlatıyor. Bilim adamları, mikrosaniyeler veya milisaniyeler için gerçekçi bir ortamda etkileşen milyonlarca atomla biyolojik sistemleri simüle edebildiler – bu sistemlerin çalıştığı zaman ölçekleri.
NSF’nin Gelişmiş Siber Altyapı Ofisi program direktörü Edward Walker, “Gelişmiş bilgisayar modelleri, bilim adamlarının tüm yaşamı yöneten biyolojik süreçleri taklit etmelerine ve daha iyi anlamalarına olanak tanıyor” diyor. “NSF tarafından finanse edilen Frontera bilgi işlem sistemi, ulusumuzun bilim ve mühendislik camiasının ayrıntı ve zaman açısından yüksek çözünürlüklü bilgisayar modellerini çalıştırması için paha biçilmez bir araç olarak hizmet ediyor, bu da sonuçta başka türlü mümkün olmayan keşiflere yol açabilir.”