التهاب مغنطيسي في الأسنان: تسلسل النسخ من نسيج رخوة القشرة الرخوية

وفقا للاحصاءات ، والأطباء أفظع هم أطباء الأسنان. إن أتباع هذه التدريبات وغازات الضحك مستعدون لفعل أي شيء لجعل أنفسهم من الخرز الأسنان. على الأقل هذا ما يفكر به الأشخاص المصابون بداء الخوف. في الواقع ، عمل أطباء الأسنان مهم وضروري. ولكن كل من لا يحتاج إلى طبيب أسنان هو الشيتونات - الرخويات الصدفية. إن أسنانهم قوية جدًا لدرجة أن عبارة "نخر في صوان العلم" تأخذ معنىً حرفيًا. تتم تغطية الأسنان الموجودة على الرادار الغني بالمعدن المغنتيت ، والتي ينتجها هؤلاء السكان البحريون بشكل مستقل. لذلك قرر العلماء دراسة هذه العملية بمزيد من التفصيل على أمل الحصول على معلومات جديدة يمكن أن تساعد في إنشاء مواد جديدة فائقة القوة. كيف أجرى العلماء أبحاثهم على "ابتسامات" الستر ، وما تمكنوا من اكتشافه وكيف يمكن أن تساعد اكتشافاتهم الناس - الإجابات على هذه الأسئلة موجودة في تقرير مجموعة الأبحاث. دعنا نذهب.

علم الآثار

الشيتونات أو الرخويات الصدفية هي فئة من الرخويات البحرية المغطاة بالصدف. هنا هو مثل هذا tautology. في الوقت الحالي ، هناك حوالي 1500 نوع يعيشون في مجموعة واسعة من المناطق الجغرافية وطبقات المياه (من المياه الضحلة إلى أعماق 2500 متر). الميزة الأولى التي تلفت انتباهك هي درعها. وهو يتألف من 8 لوحات متصلة بشكل متحرك للغاية ، مما يسمح للبطن بالتنهار في كرة في حالة الخطر.


شيتون من الأنواع Cryptochiton stelleri.

إذا قلنا أن علم أنسجة الستر قديم جدًا ، فسيكون هذا أقل من الواقع لأن بعض بقايا أسلاف الستر (الحفريات) تبلغ حوالي 400 مليون عام. في الوقت نفسه ، كان هؤلاء السكان البحريون منعزلين - تعود الأوصاف الأولى من الستر إلى عام 1758 بعد تأليف العالم السويدي كارل لينيوس.


سترة رادولا.

كابوس أي طبيب أسنان هو فم سترة ، ومجهزة رادولا مع عدة صفوف من الأسنان من 17 قطعة لكل منهما. مرة أخرى ، نقول بفضل التطور أن هذه المخلوقات تنمو إلى حد أقصى يبلغ 35 سم وتتغذى على الطحالب المجهرية ، وليس البشر. كل الأسنان مطلية بماغنت ، مما يساعدهم على التخلص من طعامهم من أي سطح.

وهذه هي بالضبط هذه الميزة التي يهتم بها العلماء. كيف تنتج الشيتونات المغنتيت ، مما يجعل أسنانها واحدة من أقوىها في الطبيعة؟


المغنتيت

يحتوي المغنتيت (Fe ₃ O ₄ / أكسيد الحديد) ، كما قد تتخيله من الاسم ، على خصائص مغناطيسية قوية ، بالإضافة إلى أنه أشباه الموصلات. لا يمكنك وصف هذا المعدن بالنادرة ، لكن من الشائع التنقيب عنه في بعض الجبال وآخر لتطويره بجسمك لإعطاء أسنانك القوة.

لذلك ، تعرفنا قليلاً على بطل هذه الدراسة و "القوة العظمى". حان الوقت الآن للتعمق في الدراسة نفسها ونتائجها.

أساس الدراسة

لقد عرف العلماء لفترة طويلة أن بعض الكائنات الحية يمكن أن تنتج المغنتيت. بين هذه الكائنات الحية هناك البكتيريا والنحل وسمك السلمون وحتى الحمام. ومع ذلك ، فمنذ اكتشاف هذه الميزة في الكيتونات في عام 1962 ، لم يتم وصف آلية إنتاج المغنتيت بشكل كامل. يلاحظ العلماء أن الاهتمام بالكيتونات قد زاد عدة مرات بعد أن تم التعرف على المغنتيت الذي أنتجته Cryptochiton stelleri (نوع من الشيتونات) كواحد من أكثر العوامل الحيوية الحيوية.

ميزة أخرى مهمة من الشيتونات هي استبدال عدد من الأسنان البالية بأخرى جديدة تتشكل داخل الرادول ، مما يسمح لنا بتحليل عملية التمعدن بأكملها. أول 8-12 صفوف من أسنان C. stelleri شفافة ولا تحتوي على المغنتيت ، ولكنها تتكون أكثر من ألفا شيتين والبروتينات. بعد 2-5 صفوف من الأسنان ، تصبح أكثر قتامة بلون بني محمر ، والذي يتوافق بصريا مع التمعدن الجزئي عن طريق أكسيد الحديد غير المتبلور النانوي (ferrrihydrite). وأحدث الصفوف الأخيرة من الأسنان قد برزت بالفعل نتوءات سوداء ، مما يدل على الانتهاء من عملية التمعدن ، أي انتقال ferrihydrite إلى المغنتيت.

فارق بسيط مهم - يتكون سطح الشعاع وقاعدة الأسنان في الغالب من α-chitin ، لكن طرف الأسنان يتكون بالفعل من معدن. وهذا يعني أن هناك عددًا من البروتينات التي تحدد خصائص تكوين أكسيد الحديد والتغطية الإضافية لهذه المنطقة بالميجنتيت.

لدراسة هذه العمليات ، أجرى العلماء سلسلة من الملاحظات التي مكنت من إعادة استنساخ نسخة من راد الأنسجة من chiton C. stelleri من كلا المجالين - مع وبدون تمعدن.

النتائج


الصورة رقم 1

تتشكل أسنان الرخوي داخل أنسجة الشعاع ، حيث تحيط بها خلايا طلائية ( 1 أ ). لذلك ، يتم إنتاج البروتينات اللازمة لتشكيلها في نفس الخلايا.

عزل العلماء الحمض النووي الريبي من أنسجة الشعاع من أجل بناء سلسلة من التسلسلات المعبر عنها في هذه الأنسجة (نسخة).

كانت الأنسجة من ثلاثة مواقع ( 1 أ ) بمثابة عينات لعزل الحمض النووي الريبي: أول 8-12 صفًا من الأسنان (بدون تمعدن) و 2-5 صفوف (تمعدن جزئي) و 5 إلى 6 صفوف (تمعدن كامل). بعد ذلك ، تم إجراء تسلسل الحمض النووي الريبي ، أي تحديد البنية الأساسية للحمض النووي الريبي. تم جمع البيانات من المواقع المعدنية وغير المعدنية في 187980 النصوص. كان متوسط ​​طول نسخة واحدة 705 نقطة أساس (أزواج القواعد / أزواج النيوكليوتيدات) ، وبلغ الحد الأقصى 16738 نقطة أساس.

يوضح الشكل 1 ب بشكل تخطيطي سن الشيتون: غشاء رادوي في القاعدة ، ثم الجزء الرئيسي والرأس الحاد للسن (الجزء الخارجي).


RNA تسلسل نتائج الجدول C. stelleri.

من بين النسخ العشرين الأكثر تعبيرًا في منطقة السن غير المعدنية ، هناك خمس نسخ من البروتين Cs17717 | c0_g1 . كما تم الكشف عن نسختين من البروتينات الشبيهة بالبيريتوفين - Cs79475 | c0_g1_i1 و Cs70642 | c0_g2_i1 التي لها مجال ربط الكيتين. من المهم أيضًا ملاحظة أن Cs25220 | يشبه c1_g1_i1 بروتين Pif ، المرتبط بالتعدين الحيوي لكربونات الكالسيوم في الرخويات. وبالتالي ، فإن البروتينات المذكورة أعلاه لها مجال ربط الكيتين من النوع 2.

وقد لوحظت صورة مختلفة في النسخ العشرين التي تم التعبير عنها في المنطقة المعدنية للأسنان. وكان 35 ٪ منهم الانزيمات سلسلة الجهاز التنفسي الميتوكوندريا. كما تم اكتشاف البروتين Cs12250 | c0_g1_i1 المتورط في ربط الكيتين. ومن المثير للاهتمام ، تم العثور على هذا البروتين سابقا في منقار الحبار. حوالي 25 ٪ من النصوص هي شكل من أشكال البروتين Cs22243 | c0_g7 ، التي لم تدرس وظائفها بعد.

حدد العلماء عددًا من البروتينات المهمة في عملية التمعدن في رأيهم. لكنهم يعتبرون أن الفيريتين هو الأكثر أهمية ، وهو أمر ضروري لتخزين ونقل الحديد. تشكل فيريتين خلية بروتينية - وهو نوع من المصيدة حيث يتم وضع ما يصل إلى 4500 ذرة حديدية في شكل معدن قائم على أكسيد الحديد.


جدول جميع البروتينات المرتبطة بتمعدن الأسنان C. stelleri.

وبما أنه تم العثور على جينات الفيريتين في أنسجة الشعاع في الرخويات المختبرة ، فقد اقترح العلماء بجرأة أنه شارك في عملية تمعدن الأسنان.

حلل العلماء 134،993 نسخة من علامات التماثل (التشابه الوراثي) مع جينات فيريتين. نتيجة لذلك ، تم عزل 4 سلاسل من نسخ الأحماض الأمينية.

أظهر تحليل للأربعة أن Cs90734 | c0_g1_i1 له تشابه مع الفيريتين المفرز ، في حين أن الثلاثة المتبقية ( Cs22563 | c0_g1_i1 ، Cs75144 | c0_g1_i1 و Cs17042 | c0_g1_i1 ) تشبه إلى حد كبير السيترلازمين .

ويشير العلماء أيضًا إلى أن الفيريتين Cs90734 | c0_g1_i1 ، على عكس "زملائه" ، له بعض الخواص الهيكلية الملازمة للفيريتين من النوع المُفرز ، وليس السيتوبلازم.

أولا ، لديه إدراج ما يقرب من 40 من بقايا الأحماض الأمينية (الأحماض الأمينية خارج تسلسل الببتيد). ثانياً ، يتم استبدال بقايا ربط المعادن بأحماض أمينية أخرى. الشيء الوحيد الذي لا يحتوي على Cs90734 | c0_g1_i1 من نوع ferritins المفرز هو تسلسل الإشارة.

كان أعلى معدل تعبير لفيريتين محدد - Cs75144 | c0_g1_i1 ، والذي كان ، بشكل مثير للاهتمام ، أكثر وضوحًا في المنطقة غير المعدنية للأسنان. هذا يدل على أهميتها في عملية التمعدن.

وقد تم تحديد ما مجموعه 31 من البروتينات من قاعدة الأسنان وغشاء رادولا. من هؤلاء ، تم تحديد 22 خلال المرحلة الأولى من التحليل باستخدام مقياس الطيف الترادفي. مكّنت هذه التقنية أيضًا من فهم أن تسلسلات الببتيد من المناطق المعدنية في السن تتوافق مع 232 نسخة ، وتسلسلات الببتيد من قاعدة الأسنان والغشاء إلى 114 نسخة.

تم تحديد 77 من البروتينات من منطقة أطراف الأسنان (61 خلال التحليل الأول و 54 خلال الثانية) ، من بينها ما يلي: الميوجلوبين ، الأكتين ، عامل الاستطالة 1 ألفا وأرجينين كيناز ( Cs77196 | c0_g2_i1 ، Cs47470 | c2_g3_i1 ، Cs47470 | c2_g3_i1 Cs82664 | c0_g1_i1 ، على التوالي). يتم تمثيل كل منهم من قبل أكثر من 20 النصوص التي أعرب عنها في المنطقة غير المعدنية للأسنان.

أثناء البحث عن المسؤولين عن تمعدن البروتينات ، تم استخدام برنامج Mascot ، وهو يعمل على أساس بيانات قياس الطيف الكتلي وتحديد البروتينات بواسطة متواليات الببتيد. من بين البروتينات المدروسة ، تم إيلاء اهتمام خاص للبروتين Cs68435 | c0_g1_i1 الذي لم يتم التعرف عليه سابقًا ، والذي لم يكن له ميزات مشتركة مع تسلسل البروتينات الأخرى. أعطاها العلماء اسم RTMP1 (بروتين مصفوفة من أسنان شعاعي 1).

يحتوي تسلسل الببتيد للبروتين Cs68435 | c0_g1_i1 على بقايا جليسين وسيرين. منذ تم تقصير الخمس (5 ') من هذا البروتين ، تم تحديد طول التسلسل الكلي باستخدام 5′-RACE.

يعد RACE (التضخيم السريع لنهايات [كدنا]) طريقة لإنتاج مناطق نهاية [كدنا] مزدوجة الذين تقطعت بهم السبل متجانسة مع نهايات 3 ′ أو 5 of من جزيئات مرنا محددة.

تسلسل الأحماض الأمينية الكاملة لبروتين RTMP1 الجديد.

الصورة العامة للتسلسل هي كما يلي: المواقع المخصبة بالجليسين والسيرين (GS) ، ثم المواقع التي تحتوي على التربتوفان والفينيل ألانين (WF) ومواقع غنية بالهيستيدين (H).

وجد العلماء أيضًا أن محاذاة تسلسل WF من مجالات ربط الكيتين RTMP1 لأربعة الكيتينات البكتيرية (الإنزيمات التي تنشط تدهور الكيتين) أظهرت أن ثلاثة من بين خمس مخلفات مفترضة تتفاعل مع الكيتين في مجالات ربط الكيتين موجودة أيضًا في RTMP1.

حدد العلماء صورة التعبير عن النصوص المرتبطة ببروتينات التمعدن في فترات مختلفة من التمعدن. يختلف مستوى تعبير بعض النصوص (على سبيل المثال ، البروتينات الشبيهة بالجلوغلوبين ، ديسموتاز الفيروكسيد ، البيروكسيريدوكسين -6 ، إلخ) بحوالي 4 مرات في مناطق الأسنان مع وبدون تمعدن. يختلف مستوى التعبير حسب مسار عملية التمعدن. بمعنى آخر ، كلما اقتربنا من موقع التمعدن ، قل التعبير عن بعض النصوص وكلما زاد تعبير الآخرين (على سبيل المثال ، بروتين RTMP1).

للحصول على معرفة أكثر تفصيلاً مع الدراسة ، أوصي بشدة أن تنظر في تقرير المجموعة البحثية والمواد الإضافية إليها.

خاتمة

كانت هذه الدراسة الأولى لإظهار نسخة من نسيج رادون الأنسجة. تمكن العلماء من اكتشاف أن النصوص الأكثر تعبيرًا في المناطق غير المعدنية تحتوي على جينات فيريتين ، وفي الجينات الممعدنة - إنزيمات سلسلة الجهاز التنفسي بالميتوكوندريا.

قام الباحثون أيضًا بعزل 22 بروتينًا في المنطقة المعدنية ، من بينها بروتين جديد تمامًا - RTMP1. هذه البروتينات هي التي سيتم اختبارها في مزيد من الدراسات حول تمعدن أكسيد الحديد في الستر.

هذا العمل هو الخطوة الأولى في فهم كيف تتشكل المعادن بالفعل في النظم البيولوجية. مثل هذه الحالات ليست غير شائعة ، ولكن تمت دراستها بشكل سطحي للغاية في الوقت الحالي. في المستقبل ، يمكن أن تساعد هذه المعرفة في إنشاء طرق جديدة لزراعة بعض المواد ، مما يمنحها خصائص مفيدة للغاية (القوة ، التوصيل الكهربائي ، المغناطيسية ، إلخ).

شكرًا لك على اهتمامك ، ابقَ فضوليًا ولديك أسبوع عمل رائعًا يا شباب.

شكرا لك على البقاء معنا. هل تحب مقالاتنا؟ تريد أن ترى المزيد من المواد المثيرة للاهتمام؟ ادعمنا عن طريق تقديم طلب أو التوصية به لأصدقائك ، خصم 30٪ لمستخدمي Habr على تناظرية فريدة من خوادم الدخول التي اخترعناها لك: الحقيقة الكاملة حول VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 Cores) 10GB DDR4 240GB SSD 1 جيجابت في الثانية من 20 $ أو كيفية تقسيم الخادم؟ (تتوفر خيارات مع RAID1 و RAID10 ، ما يصل إلى 24 مركزًا وما يصل إلى 40 جيجابايت من ذاكرة DDR4).

VPS (KVM) E5-2650 v4 (6 مراكز) 10GB DDR4 240GB SSD بسرعة 1 جيجابت في الثانية حتى الربيع مجانًا عند الدفع لمدة نصف عام ، يمكنك طلبها هنا .

ديل R730xd 2 مرات أرخص؟ لدينا فقط 2 x Intel Dodeca-Core Xeon E5-2650v4 128GB DDR4 6x480GB SSD بسرعة 1 جيجابت في الثانية 100 TV من 249 دولارًا في هولندا والولايات المتحدة الأمريكية! اقرأ عن كيفية بناء البنية التحتية فئة باستخدام خوادم V4 R730xd E5-2650d تكلف 9000 يورو عن بنس واحد؟