పరిచయం: జీవితం కదలికగా
శాస్త్రవేత్తలు తరచుగా జీవితాన్ని రసాయన ప్రతిచర్యల శ్రేణిగా వర్ణిస్తారు. కానీ పల్లవ్ కోసూరి, Ph.D., జీవితాన్ని కదలికగా వర్ణిస్తారు. రసాయన ప్రతిచర్యలు అణువులు, ప్రోటీన్లు, కణాలు మరియు శరీరాల కదలికను నడిపిస్తాయి—కదలిక లేకుండా, జీవితం లేదు. 'ఏదైనా ఎలా కదులుతుందో మీకు తెలియకపోతే, అది ఏమి చేస్తుందో మీకు తెలియదు' అని కోసూరి చెప్పారు. 'మరియు మీరు అణువుల పనితీరును అర్థం చేసుకోవాలని, మార్చాలని మరియు మార్చాలని కోరుకుంటే, వాటి భౌతిక కదలికలను అర్థం చేసుకోవడం వాటి రసాయన ప్రతిచర్యలను అర్థం చేసుకోవడం అంతే ముఖ్యం. తేడా ఏమిటంటే: మనకు రసాయన ప్రతిచర్యల యొక్క సమగ్ర జాబితా ఉంది, యాంత్రిక వైపు ఇంకా వైల్డ్ వెస్ట్గా ఉంది.'
సాల్క్ ఇన్స్టిట్యూట్లోని కోసూరి ప్రయోగశాల దీనిని మార్చడానికి బయలుదేరింది. సెల్ రిపోర్ట్స్ మెథడ్స్లో ప్రచురించబడిన కొత్త అధ్యయనంలో, వారు ORBITను పరిచయం చేశారు, ఇది పరమాణు కదలికలను దృశ్యమానం చేయడానికి DNA ఒరిగామిని ఉపయోగించి ఫ్లోరోసెంట్ నానోస్ట్రక్చర్లను నిర్మించే పద్ధతి. ఈ వినూత్న విధానం దీర్ఘకాల సాంకేతిక పరిమితులను అధిగమిస్తుంది, పరిశోధకులు DNA ను చదివేటప్పుడు ఒకే RNA పాలిమరేస్ అణువు యొక్క భ్రమణాన్ని గంటల తరబడి బేస్-పెయిర్ రిజల్యూషన్తో ట్రాక్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది—ఇది ఇంతకు ముందు అసాధ్యం.
పరమాణు కదలికను కొలిచే సవాలు
ఫ్లోరోసెన్స్ మైక్రోస్కోపీ ఒక శక్తివంతమైన సాంకేతికత, కానీ దాని పరిశీలన సమయాలు ఫ్లోరోసెంట్ ట్యాగ్ల ఫోటోబ్లీచింగ్ ద్వారా పరిమితం చేయబడతాయి. కాలక్రమేణా, ఈ ట్యాగ్లు అనివార్యంగా చీకటిగా మారతాయి, కొలతలను కేవలం సెకన్లకు పరిమితం చేస్తాయి. ఇది దీర్ఘకాలం పాటు పరమాణు కదలికలను అధ్యయనం చేయడం కష్టతరం లేదా అసాధ్యం చేసింది, ప్రత్యేకించి నిమిషాల నుండి గంటల వరకు సంభవించే ట్రాన్స్క్రిప్షన్ వంటి ప్రక్రియలు.
దీనిని పరిష్కరించడానికి, కోసూరి మరియు అతని బృందం ORBIT కోసం 'డై-సైక్లింగ్' వ్యూహాన్ని అభివృద్ధి చేశారు. ఈ సాంకేతికత నిరంతరం ఫ్లోరోసెంట్ ట్యాగ్లను తిరిగి నింపుతుంది, కొలత విండోను సెకన్ల నుండి గంటలకు పొడిగిస్తుంది. అలా చేయడం ద్వారా, వారు ఇప్పుడు అపూర్వమైన ఖచ్చితత్వంతో నిజ సమయంలో పరమాణు డైనమిక్స్ను గమనించవచ్చు.
ORBIT ఎలా పని చేస్తుంది
ORBIT DNA ఒరిగామిని ఉపయోగించుకుంటుంది, ఇది అనుకూల, స్వీయ-అసెంబ్లింగ్ నానోస్ట్రక్చర్లను సృష్టించడానికి DNA బిల్డింగ్ బ్లాక్లను ఉపయోగించే పద్ధతి. ఈ నానోస్ట్రక్చర్లను నిర్దిష్ట ప్రోటీన్లకు జోడించడానికి మరియు వాటి కదలికలను పెంచడానికి రూపొందించవచ్చు. ఈ సందర్భంలో, పరిశోధకులు RNA పాలిమరేస్కు జోడించే కార్క్స్క్రూ కాండం, X- ఆకారపు హ్యాండిల్ మరియు ఫ్లోరోసెంట్ డై ప్రోబ్తో రోటర్-వంటి నిర్మాణాన్ని నిర్మించారు. పాలిమరేస్ DNA వెంట కదులుతున్నప్పుడు, రోటర్ కదలికను పెంచుతుంది, ఇది మైక్రోస్కోప్ క్రింద గుర్తించదగినదిగా చేస్తుంది.
కీలక ఆవిష్కరణ డై-సైక్లింగ్ మెకానిజం. ఒకే ఫ్లోరోసెంట్ ట్యాగ్పై ఆధారపడే బదులు, ORBIT నిరంతరం తాజా డై అణువులను పరిచయం చేస్తుంది, సిగ్నల్ను ఎక్కువ కాలం ప్రకాశవంతంగా ఉంచుతుంది. ఇది బృందం RNA పాలిమరేస్ యొక్క భ్రమణాన్ని ట్రాక్ చేయడానికి అనుమతిస్తుంది, అది జన్యువులను ట్రాన్స్క్రైబ్ చేస్తున్నప్పుడు, బేస్ పెయిర్ ద్వారా బేస్ పెయిర్.
జన్యు ట్రాన్స్క్రిప్షన్ను అర్థం చేసుకోవడానికి చిక్కులు
జన్యు ట్రాన్స్క్రిప్షన్ అనేది RNA పాలిమరేస్ DNA ను చదివి RNA ను ఉత్పత్తి చేసే ప్రాథమిక ప్రక్రియ. ట్రాన్స్క్రిప్షన్ యొక్క రసాయన దశలు బాగా అర్థం చేసుకున్నప్పటికీ, యాంత్రిక అంశాలు—పాలిమరేస్ ఎలా కదులుతుంది, తిరుగుతుంది మరియు DNA తో సంకర్షణ చెందుతుంది—ఎక్కువగా అన్వేషించబడలేదు. ORBIT ఈ డైనమిక్స్లోకి ఒక విండోను అందిస్తుంది, కొత్త చికిత్సా వ్యూహాలకు దారితీసే అంతర్దృష్టులను అందిస్తుంది.
ఉదాహరణకు, ట్రాన్స్క్రిప్షన్ యంత్రాలు ఎలా కదులుతాయో అర్థం చేసుకోవడం పరిశోధకులు ప్రక్రియలోని నిర్దిష్ట దశలను లక్ష్యంగా చేసుకునే మందులను రూపొందించడంలో సహాయపడుతుంది, ట్రాన్స్క్రిప్షనల్ డైస్రెగ్యులేషన్ వల్ల కలిగే వ్యాధులకు చికిత్స చేయవచ్చు. అంతేకాకుండా, నిజ సమయంలో పరమాణు కదలికలను గమనించే సామర్థ్యం ఇతర ప్రోటీన్-DNA పరస్పర చర్యలకు వర్తించవచ్చు, పరమాణు జీవశాస్త్రంలో కొత్త మార్గాలను తెరుస్తుంది.
విస్తృత అనువర్తనాలు మరియు భవిష్యత్తు దిశలు
ట్రాన్స్క్రిప్షన్ కాకుండా, ORBIT యొక్క డై-సైక్లింగ్ వ్యూహం విస్తృత శ్రేణి పరమాణు పరస్పర చర్యలను అధ్యయనం చేయడానికి స్వీకరించబడుతుంది. డ్రగ్ డెలివరీ, ల్యాబ్-ఆన్-ఎ-చిప్ పరికరాలు మరియు ప్రాథమిక జీవ ఆవిష్కరణలలో అనువర్తనాలను బృందం ఊహించింది. పరమాణు కదలికను దృశ్యమానం చేయడానికి ఒక సాధనాన్ని అందించడం ద్వారా, ORBIT జీవితం యొక్క రసాయన మరియు యాంత్రిక అవగాహన మధ్య అంతరాన్ని తగ్గించడంలో సహాయపడుతుంది.
కోసూరి ప్రయోగశాల ఇప్పటికే ORBIT సామర్థ్యాలను విస్తరించాలని యోచిస్తోంది. వారు సాంకేతికత యొక్క రిజల్యూషన్ మరియు సున్నితత్వాన్ని పెంచడం, అలాగే ఇతర పరమాణు మోటార్లు మరియు ఎంజైమ్లకు వర్తింపజేయడం లక్ష్యంగా పెట్టుకున్నారు. అంతిమ లక్ష్యం ఇప్పటికే ఉన్న రసాయన ప్రతిచర్యల జాబితాను పోలి ఉండే పరమాణు కదలికల సమగ్ర అట్లాస్ను సృష్టించడం.
ముగింపు
ORBIT అభివృద్ధి పరమాణు బయోఫిజిక్స్ రంగంలో ఒక ముఖ్యమైన అడుగు. దీర్ఘకాల, అధిక-రిజల్యూషన్ ట్రాకింగ్ను ప్రారంభించడం ద్వారా, ఇది జీవితం యొక్క యాంత్రిక పునాదులను వీక్షించడానికి కొత్త లెన్స్ను అందిస్తుంది. కోసూరి చెప్పినట్లుగా, కదలికను అర్థం చేసుకోవడం పనితీరును అర్థం చేసుకోవడానికి కీలకం. ORBIT తో, పరిశోధకులు ఇప్పుడు పరమాణు మెకానిక్స్ యొక్క 'వైల్డ్ వెస్ట్' ను అన్వేషించడానికి సిద్ధంగా ఉన్నారు, జీవశాస్త్రం మరియు వైద్యంలో కొత్త అంతర్దృష్టులను అన్లాక్ చేయవచ్చు.
ఈ వ్యాసం Phys.org నివేదిక ఆధారంగా రూపొందించబడింది. అసలు వ్యాసాన్ని చదవండి.
Originally published on phys.org
