پس از سال‌ها تلاش؛

دانشمندی ایرانی با نظریه‌ای جدید گره نظریه گره‌ها را گشود

پروفسور علیرضا مشاقی و همکارانش توانستند با ارائه نظریه‌ای جدید به نام توپولوژی مداری (Circuit topology) مساله مولکول‌های تاخورده را حل کنند.

کد خبر: ۸۷۲۹۲۰

چهارشنبه - ۱۲ شهريور ۱۳۹۹ / September 02, 2020

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، حدود نیم قرن پیش لینوس پاولینگ، شیمیدان برجسته و برنده جایزه نوبل پیش‌بینی کرد که روزی معلوم خواهد شد که توپولوژی (شکل) مولکول‌های زیستی به اندازه ساختار شیمیایی مولکول‌ها، در تعیین خواص فیزیولوژیک اهمیت دارند. پژوهش‌های آینده در این زمینه به پیشرفت‌های بزرگی در زیست‌شناسی و پزشکی منجر خواهد شد.

در طول دهه‌های گذشته حتی تعریفی برای توپولوژی پروتئین‌ها و ژنوم وجود نداشته است. هرچند دانشمندان توانستند هندسه این مولکول‌ها را با دقت بالا مطالعه کنند.

حال بعد از چندین دهه تیم پژوهشی به مدیریت پروفسور علیرضا مشاقی توانست مساله توپولوژی مولکول‌های تاخورده را حل کند. یک مولکول تاخورده زنجیره‌ای است درهم تنیده که گاهی با گره‌خوردگی نیز همراه است. اما فراتر از آن و برخلاف گره طناب، بخش‌هایی از زنجیره به هم می‌چسبند و اندرکنش دارند. اندرکنش‌ها در نظریه گره‌ها نادیده انگاشته می‌شوند درحالیکه همین اندرکنش‌ها عملکرد مولکول‌های زیستی را تضمین می‌کنند. از بین رفتن و یا تغییر این اندرکنش‌ها در بیماری‌هایی همچون پارکینسون و یا سرطان‌ها دیده می‌شوند.

از سوی دیگر اکثر پروتئین‌های بدن با وجود درهم‌تنیدگی، گره ندارند. اگر دو انتهای یک پروتئین را همچون یک طناب درهم تنیده بکشیم در پایان به هیچ گره‌ای نمی‌رسیم. نظریه گره‌ها به همین دلیل نتوانسته مشکل توپولوژی پروتئین‌ها را حل کند.

پروفسور علیرضا مشاقی و همکاران پس از حدود ۱۰ سال کار توانستند با ارائه نظریه‌ای جدید به نام توپولوژی مداری (Circuit topology) مساله توپولوژی مولکول‌های تاخورده را حل کنند. این نظریه نه تنها تعیین و طبقه‌بندی شکل پروتئین را ممکن می‌سازد، بلکه می‌تواند شکل‌های متفاوت آن‌ها را نیز با هم مقایسه کند. بدین ترتیب می‌توان یک پروتئین درست تاخورده را با بد تاخورده مقایسه کرد و یا پروتئین‌ها را در مسیر تکامل با هم سنجید. این دانشمندان توانستند با کمک توپولوژی مداری سرعت تا خوردن مولکول‌ها را نیز پیش‌بینی کنند و روش‌هایی برای مهندسی توپولوژی‌های مختلف ارائه کنند.

پروفسور علیرضا مشاقی دانش‌آموخته دانشگاه علوم پزشکی تهران و استاد دانشگاه لایدن هلند و مدیر گروه بیوفیزیک پزشکی و مهندسی زیستی در مرکز پژوهش‌های دارویی لایدن است. وی همچنین استاد و پژوهشگر وابسته دانشگاه هاروارد امریکا و دانشگاه فودان چین است. در آزمایشگاه وی از فناوری انبرک نوری برای مطالعه تا خوردگی پروتئین‌ها در بیماری‌های عصبی و عضلانی و نیز سرطان‌ها استفاده می‌شود.

وی در سال ۲۰۱۷ نیز برنده جایزه کاشف سال از سوی دانشگاه لیدن شد و اخیرا نیز برنده جایزه ۳۰۰ هزار دلاری انجمن بیماری‌های عضلانی آمریکا (Muscular Dystrophy Association) شده است. این جایزه برای پژوهش روی تا خوردگی پروتئین‌های گیرنده هورمون‌ها به وی اعطا شده است. بخش‌هایی از این پژوهش در مجله ACS Chemical Science و بخشی دیگر در مجله iScience منتشر شده است.