कोशिका का लिपिड झिल्ली - किसी भी जीवित जीव की कोशिका झिल्ली का आधार है - एक आश्चर्यजनक रूप से चतुर "बाड़" है जिसके माध्यम से कोशिका शरीर के साथ संचार करती है, पोषण करती है, साँस लेती है, अपने आप को घुसपैठियों और अजनबियों से बचाती है, आवश्यक पदार्थों में प्रवेश करती है और अवांछित लोगों के खिलाफ खुद को बंद कर देती है। यह चयनात्मक प्रभाव के साथ सुरक्षा उपायों की एक पूरी श्रृंखला है। इस जैव रासायनिक "संचार" का मुख्य उपकरण झिल्ली में छिद्र, वैकल्पिक छिद्र हैं। एक प्रकार का प्रवेश द्वार जो वैज्ञानिक अपने स्वयं के अच्छे, निश्चित रूप से, लक्ष्यों के लिए भविष्य में इसे प्रबंधित करने के लिए सक्रिय रूप से अध्ययन और वर्णन कर रहे हैं।
अध्ययन का सार क्या है और क्या किया गया हैवैज्ञानिकों ने पहली बार लिपिड झिल्ली में छिद्र गठन की प्रक्रिया को पूरी तरह से वर्णित किया और उनके गठन और विकास के कंप्यूटर मॉडलिंग को अंजाम दिया। उन्होंने एक बड़े पैमाने पर सैद्धांतिक मॉडल बनाया जो अन्य अध्ययनों से पहले प्राप्त प्रयोगात्मक डेटा में विसंगतियों को समझा और संचित विरोधाभासों को हल किया।
चित्रा 1 - एक जैविक झिल्ली में ताकना गठन का एक कंप्यूटर मॉडल।NUST "MISiS", भौतिक रसायन विज्ञान संस्थान और इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री के वैज्ञानिकों के सहयोग के परिणाम ए.एन. फ्रामकिन आरएएस और इंस्टीट्यूट ऑफ बायोऑर्गेनिक केमिस्ट्री के नाम पर शिक्षाविदों एम.एम. शेम्याकीना और यू.ए. ओलेचिनिकोव आरएएस ने ओलेग बटिशशेव के नेतृत्व में जर्नल जर्नल साइंटिफिक रिपोर्ट्स में दो भागों में प्रकाशित किया:
पहला , दूसरा ।
लिपिड झिल्लियाँ झिल्ली होती हैं जो पर्यावरण से कोशिकाओं और उनके अवयवों को अलग करती हैं। ये संरचनाएं कई महत्वपूर्ण महत्वपूर्ण कार्य करती हैं, विशेष रूप से, वे एक अवरोध बन जाते हैं जो कोशिकाओं के चयापचय को नियंत्रित करते हैं। इस बाधा तंत्र के संभावित उल्लंघन लंबे समय से दवाओं और चिकित्सीय रणनीतियों के विकास के मद्देनजर सक्रिय रूप से अध्ययन किए गए हैं, जैसे कि दवा वितरण, क्योंकि यह झिल्ली है जो अंततः तय करती है और निर्धारित करती है कि कोई पदार्थ कोशिका में प्रवेश करेगा या नहीं। तदनुसार, एक छिद्र बनाकर झिल्ली के माध्यम से किसी पदार्थ के "सही" प्रविष्टि का एल्गोरिदम - यह एक जीवित कोशिका में एक आईडी कार्ड है।
इस तथ्य के बावजूद कि झिल्ली में छिद्रों के निर्माण के लिए कई प्रयोगात्मक रूप से सिद्ध तरीके हैं, जिसके माध्यम से दवा कोशिका में प्रवेश कर सकती है (उदाहरण के लिए, बैक्टीरिया को मारने के लिए एक एंटीबायोटिक या कैंसर कोशिकाओं को नष्ट करने के लिए एक एंटी-ट्यूमर विष), अभी भी एक भौतिक मॉडल नहीं हुआ है। जो इस तरह के छिद्रों के निर्माण, विकास और स्थिरता का वर्णन करता है।
कैसे किया?लेखकों ने खुद को एक पूर्ण सैद्धांतिक मॉडल बनाने का लक्ष्य निर्धारित किया जो लिपिड झिल्ली में छिद्र विकास के सभी चरणों का वर्णन करेगा। यह कार्य इस तथ्य से जटिल है कि जीवित "बाड़" की आंतरिक संरचना की ख़ासियत को ध्यान में रखे बिना झिल्ली को एक आदर्श लोचदार खोल के रूप में पेश करने का कोई भी प्रयास केवल इस प्रणाली का एक सरलीकृत और इसलिए बहुत कच्चे विवरण का नेतृत्व करता है। ऐसी समस्याओं को खत्म करने के लिए, वैज्ञानिकों ने झिल्ली के सबसे पूर्ण सैद्धांतिक विवरण के साथ शुरू किया, और फिर, परिवर्तनों की एक श्रृंखला का उपयोग करके, उन्होंने ताकना ऊर्जा के लिए अभिव्यक्ति प्राप्त की, जो हमें इसकी ज्यामितीय मापदंडों के आधार पर छिद्र की स्थिति का वर्णन करने की अनुमति देता है।
एक नए कंप्यूटर मॉडल का उपयोग करते हुए, वैज्ञानिक इस विषय पर कई कार्यों में देखी गई विसंगतियों की व्याख्या करने में सक्षम थे। यह मॉडल न केवल
झिल्ली में छिद्रों की उपस्थिति के तंत्र की व्याख्या
करता है , इसका उपयोग अग्रिम में यह वर्णन करने के लिए किया जा सकता है कि झिल्ली यांत्रिक (इंजेक्शन, पंचर) या इलेक्ट्रोमैग्नेटिक प्रभाव (क्षेत्र द्वारा स्पॉट विकिरण) का जवाब कैसे देगा: कुछ मामलों में, यह कुछ आकारों के छिद्रों के नियंत्रित गठन की ओर जाता है। , और कुछ में - झिल्ली और कोशिका मृत्यु के अपरिवर्तनीय टूटने के लिए। यह विकल्प, निश्चित रूप से, चिकित्सा के मामले में बाहर रखा जाना चाहिए, और इसके विपरीत - यह व्यापक रूप से संक्रमित कोशिकाओं को सीधे समाप्त करने के लिए उपयोग किया जा सकता है।
अंततः सामने रखी गई सिद्धांत की वैधता को सत्यापित करने के लिए, वैज्ञानिकों ने आणविक गतिकी विधियों का उपयोग करते हुए एक कंप्यूटर सिमुलेशन भी किया, जिसमें व्यक्तिगत अणुओं के पैमाने पर लिपिड झिल्ली को फिर से बनाया गया था। इन अध्ययनों के परिणाम सैद्धांतिक मॉडल और उपलब्ध प्रायोगिक डेटा की भविष्यवाणी के साथ अच्छी तरह से मेल खाते हैं, और यह भी संभव बनाता है कि एक आभासी झिल्ली में ताकना कैसे विकसित होता है (उठता है, बढ़ता है और फैलता है)।
लेख के सह-लेखक कहते हैं, सैद्धांतिक भौतिकी और क्वांटम टेक्नोलॉजीज विभाग में शोधकर्ता "MISiS" तैमूर गैलीमज़्यानोव:“इस काम के लिए सभी परियोजना प्रतिभागियों से बहुत बड़ी मात्रा में श्रम की आवश्यकता होती है, आणविक गतिकी विधियों द्वारा गणना के लिए कंप्यूटर समय की एक बड़ी मात्रा, जिसे IBCh RAS की जैव-आणविक प्रणालियों के मॉडलिंग के लिए प्रयोगशाला से सहयोगियों द्वारा संचालित किया जाता है; मनाया प्रक्रियाओं के मॉडल के निर्माण पर लंबा काम; और, सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि गणना का एक विशाल सरणी, काफी हद तक विश्लेषणात्मक, मुख्य रूप से सर्गेई अकिमोव, रूसी एकेडमी ऑफ साइंसेज के भौतिकी और अर्थशास्त्र संस्थान और सैद्धांतिक भौतिकी और क्वांटम टेक्नोलॉजीज विभाग के एक कर्मचारी द्वारा प्रदर्शन किया गया।क्यों किया?लेखकों को उम्मीद है कि उनका काम विभिन्न दवाओं के नियंत्रित वितरण पर भविष्य के अनुसंधान का आधार बन जाएगा। मोटे तौर पर, एक जटिल कार्बनिक प्रणाली का एक कंप्यूटर मॉडल - एक लिपिड झिल्ली - सेल के "गेटवे" के माध्यम से सभी सुरक्षा उपायों को दरकिनार करके और अंदर आवश्यक पदार्थों की आवश्यक सांद्रता को प्रस्तुत करने के माध्यम से सफल मार्ग के लिए इसके संपर्क के इष्टतम साधनों का चयन करने में मदद करेगा। इसके अलावा, नए मॉडल में झिल्ली की अखंडता के उल्लंघन से जुड़ी प्रक्रियाओं का वर्णन करने में मदद करने की संभावना है, जो कई जटिल और अभी तक अनुपयोगी न्यूरोडीजेनेरेटिव रोगों के दौरान मनाया जाता है, जैसे अल्जाइमर, पार्किंसंस, पीक, हंटिंगटन की कोरिया, आदि।
लिपिड झिल्ली का 3 डी मॉडलतैमूर गैलीमज़्यानोव कहते हैं:“इससे पहले हमने कभी इस तरह का विस्तृत और सुसंगत सैद्धांतिक शोध नहीं किया है। उनके परिणाम ने खर्च किए गए प्रयासों को पूरी तरह से सही ठहराया: पहली बार हम झिल्ली में छिद्र गठन की प्रक्रिया का एक पूरा मॉडल बनाने में सक्षम थे, जो हमें न केवल गुणात्मक, बल्कि मात्रात्मक भविष्यवाणियां करने की अनुमति देता है ।
”अनुसंधान जारी है, बहुत निकट भविष्य में, वैज्ञानिकों ने कहानी की निरंतरता को प्रकाशित करने की योजना बनाई है।