Damjanovich Sándor

Lehet-e molekulára csomót kötni? - A biofizika eszköztárának szerepe a jövő orvostudományában

V. Hogyan lehet molekulára csomót kötni?

21. ábra

Animáció: Az optikai csipesz működése

Optikai csipeszekkel megfogunk két plasztikgolyócskát, amelyek fénymikroszkópos méretűek. Az egyiket megfelelő ragasztóanyaggal bekenve és optikai csipesszel tartva belemárthatjuk például olyan egyszálú DNS-oldatba, amelyben a DNS-molekulák egyik vége az egyik plasztikgolyócska ragasztójával képes reagálni, míg a másik vége a másik plasztikgolyócska ragasztójához képes hozzátapadni. Az egyik plasztikgömbbel kihalászott DNS-szálat puffer oldatban egy irányba úsztatjuk lassan áramló puffer folyadékkal. A plasztikgömb helyzetét optikai eszközökkel pontosan bemérjük. A másik gömbbel a DNS-molekula ellenoldali végének feltételezett helyéhez közelítünk. Ha elég ügyesen próbálkozunk, a másik plasztikgömb megfigyelhető kicsiny elmozdulása jelezni fogja, hogy a molekulát, esetleg több mint egy molekulát, mind a két végén megfogtuk.
Ettől a fázistól már viszonylag egyszerűvé válik a művelet, mert az optikai csipesz a fókuszpontjában tartja a DNS-t, és ha a két golyócskát ügyesen mozgatjuk, a csomó megköthető és fluoreszkáló molekulák sokaságának segítségével láthatóvá is tehető. A ragasztás problémája az avidin és biotin nevű ismert molekulapárossal könnyen megoldható.

A DNS-, majd aktin-szálakon végzett csomó-húzásos kísérletek világosan igazolták, hogy a DNS-molekulákat a csomó meghúzásával nem lehetett eltörni, míg a sokkal vastagabb aktin-molekulák eltörtek. Ebből a játékos kísérletből a két makromolekula-fajta különböző mechanikai tulajdonságaira lehetett következtetni, amely teljesen egybeesett a biológiai szerepükkel. A DNS-ről történő kódátírás közben különböző molekulák a DNS alakját változtatják. Maga a DNS is több szinten feltekeredve tárolódik a sejtmagban, tehát csak akkor láthatja el biológiai funkcióját, ha igen rugalmas és nem törik el. Az aktin ezzel szemben az izmok összehúzódásában és a sejtek alakjának szabályozásában játszik szerepet, meglehetősen vastag, merev molekula. Normális körülmények között nem kell feltekerednie, ha csomót kötünk rá, akkor eltörik.

Elmondhatjuk tehát, hogy az alapkutatásoknak látszatra játékos és haszontalannak látszó fajtái is jelentős mértékben elősegíthetik biológiai tudásunkat. Az egyedi molekulák szintjén végzett kísérletek hozzájárulhatnak a gyógyítás új útjainak kidolgozásához.