انجام اولین تقسیم سلولی خارج از سلول

 تقسیم سلولی یکی از بنیادی‌ترین قابلیت‌های بیولوژیکی است که برای زندگی حیاتی است، اما هنوز چیزهای زیادی در مورد آن وجود دارد که از آن چیزی نمی‌دانیم.محققان دانشگاه شیکاگو در تلاش برای شناخت بیشتر از این فرآیند برای نخستین بار موفق به بازسازی تقسیم سلولی خارج از یک سلول شدند که حتی خود آنها را نیز شگفت‌زده کرد.از زمانی که ما از یک سلول واحد شروع به رشد و شکل گرفتن می‌کنیم تا وقتی زخم‌هایمان پس از تولد بهبود می‌یابد، تقسیم سلولی بخش مهمی از زندگی ما و نشان‌دهنده چگونگی رشد ریزاندامگان و زنده ماندن آنها است.در حالی که ما می‌دانیم این فرآیند در مقیاس گسترده چگونه انجام می‌شود، اما نکات ظریف آن هنوز بر ما پوشیده است.بنابراین محققان دانشگاه شیکاگو در مطالعه جدید خود تصمیم گرفتند این فرآیند را بیشتر بررسی کنند. برای انجام این کار، مواد تشکیل دهنده یا اجزای سلول را از آن خارج کردند و آنها را خارج از محیط سلول بازسازی کردند. اما آنچه محققان انتظار نداشتند، این بود که این سلول بدلی مثل یک سلول طبیعی تقسیم شود.

محققان ابتدا "اکتین" را که پروتئین لازم برای فرآیند تقسیم سلولی است، جدا کردند. پروتئین‌های اکتین که دراز و پیچ‌پیچی هستند، تمایل دارند با هم به صورت خطوط موازی متصل شوند و تشکیل یک قطره به شکل بادام را بدهند.جادوی واقعی زمانی اتفاق افتاد که محققان "میوزین" را افزودند؛ پروتئین محرکی که نقش مهمی در انقباض عضله ایفا می‌کند. میوزین به طور شگفت انگیزی به سمت مرکز قطرات اکتین حرکت کرد، سپس آنها را از وسط خم کرد و دو سلول جداگانه را تشکیل داد."مارگارت گاردل"، پژوهشگر برجسته این مطالعه می‌گوید: این کار بی‌سابقه است.محققان با مدل‌سازی فیزیک پنهان در پشت این فرآیند به شناخت بهتری در مورد چرایی این اتفاق دست یافتند. آنها دریافتند که "اکتین" خود را به شکل خطوط موازی سازماندهی می‌کند، زیرا بدین صورت با کمترین مقاومت برخورد می‌کنند. "میوزین" نیز تلاش می‌کند همین کار را انجام دهد و در وسط جمع می‌شود، اما اگر تعداد زیادی از میوزین‌ها در یک نقطه جمع شوند، موجب از وسط نصف شدن قطره بادام شکل متشکل از اکتین‌ها می‌شود.

محققان می‌گویند: در حالی که این نمونه توضیح دهنده کاملی درباره تقسیم سلولی طبیعی نیست، اما مدل خوبی برای درک مبانی آن است. همچنین می‌تواند موجب توسعه سلول‌های مصنوعی و دیگر پیشرفت‌های پزشکی شود."گاردل" می‌گوید: این فرآیند چیزی است که شما باید برای ساختن چیزهایی مانند بافت‌های مصنوعی برای یک زخم در اختیار داشته باشید.وی افزود: بسیاری از مشکلات در زیست‌شناسی در مورد چگونگی همکاری مولکول‌ها با هم است و این دلیل که اغلب مواد با واکنش‌های شیمیایی در داخل سلول‌ها در حال انجام است، مدل‌سازی آنها بسیار دشوار است. این نوع مطالعات به ما این شانس را می‌دهد که اصول بنیادی نیروها را کشف کنیم.اکتین نوعی پروتئین کروی است که مانند ریزرشته‌ها در همه یاخته‌های یوکاریوتی یافت می‌شود. در سلول‌های ماهیچه‌ای نیز یافت می‌شود.

اکتین پروتئین سازنده ساختار ریزرشته‌ها است. سمومی که ذخیره مونومری اکتین را مختل می‌کنند، برای مطالعه پویایی اکتین مناسب هستند. بعضی از قارچ‌ها و اسفنج‌ها سمومی را تولید می‌کنند که چرخه پلیمری شدن اکتین را هدف قرار می‌دهند و بنابراین برای سلول‌های جانوری سمی هستند. به عنوان مثال می‌توان از سیتوکالازین و لاترونکولین نام برد.میوزین ها نیز خانواده‌ای از موتورپروتئین‌ها یا پروتئین‌های محرک هستند که با رشته‌های اکتین در ارتباط هستند و با به کاربردن ای‌تی‌پی بر روی اکتین حرکت می‌کنند.خانواده میوزین‌ها دربرگیرنده میوزین‌های گوناگونی هستند که هر یک کارکرد ویژه‌ای دارند و در یاخته‌های ویژه‌ای بیان می‌شوند. برای نمونه، میوزین ۲، میوزینی است که در ماهیچه‌ها بیان می‌شود و برای فرآیند حرکت ماهیچه‌ها نیاز است. میوزین ۱ نیز میوزینی است که در سلول‌های گوناگون برای حرکت ویزیکول‌ها نیاز است.برخی از میوزین‌ها تک واحدی هستند و برخی دیگر از آنها دو یا چند زیرواحدی هستند و از زنجیره‌های سبک و سنگین درست شده‌اند. هرکدام از آنها می‌توانند با چسبیدن به رشته‌های اکتین با حرکت پارویی شکل، ماهیچه را منقبض می‌کنند.این تحقیق در مجله PNAS منتشر شده است.