בפיזיקה, ניתן לעצב מערכת המורכבת משני חומרים בהתאם לתורת התערובת הקלאסית, אשר מחשיבה את השבר המתאים לכל מרכיב ואת האינטראקציות בין המרכיבים. דוגמאות כוללות את הדו-קיום של שלבים בצפיפות גבוהה ונמוכה במים מקוררים-על ודו-קיום של שלוליות מתכת במטריצה מבודדת במעבר מתכת-מבודד Mott.
מונעים על ידי שיקול מסוג זה, חוקרים מאוניברסיטת סאו פאולו סטייט (UNESP) בריו קלארו, ברזיל, השתמשו במושגים של פיזיקת החומר המעובה כדי לתאר מידור חלבון בתאים והציעו שלב דמוי גריפית'ים תאי באנלוגיה ישירה לגריפית'ים המגנטיים הקנוניים. שָׁלָב. מאמר על המחקר הוא פורסם ביומן הליון. המחבר האחרון וה-PI הוא מריאנו דה סוזהפרופסור במכון למדעי גאאו ומדעים מדויקים (IGCE-UNESP), והמחבר הראשון הוא לוקאס סקווילנטה, מועמד לדוקטורט באותה אוניברסיטה.
בשלב ה-Griffiths המגנטי, אזורים ממוגנטים או לא ממוגנטים מופיעים במטריצות פרמגנטיות או פרומגנטיות בהתאמה, מה שמוביל להפחתה משמעותית בדינמיקה של המערכות. מה שמכונה 'אזורים נדירים' אלו מופיעים בצורה אקראית. בעבודה קודמת, חקרנו את השלב האלקטרוני דמוי ה-Griffiths על סף המעבר של Mott מתכת-מבודד. במחקר זה, התמקדנו בטיפות החלבון שנוצרו בתוך תאים כ'אזורים נדירים', באנלוגיה ישירה לשלב הגריפית'ס המגנטי."
מריאנו דה סוזה, פרופסור, המכון למדעי הגיאוגרפיה ומדעים מדויקים, Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo
ייצור חלבונים בתוך תא יכול להגיע לסף הגורם להפרדת פאזות נוזל-נוזל ומידור חלבונים בצורה של טיפות. "באמצעות כלים תרמודינמיקה כגון פרמטר Grüneisen, מודל Flory-Huggins ומודל Avramov-Casalini, אנו מראים שהדינמיקה התאית מופחתת באופן דרמטי בקרבת הקו הבינודלי שקובע הפרדת פאזות, וגם עבור חלבון/ממס שווה ערך. ריכוז, מה שמוביל לשלב סלולרי דמוי גריפית'ס", אמר סוזה.
המחקר גם מציע שהשלב התא דמוי ה-Griffiths קשור למקור החיים ולהופעתם של אורגניזמים ראשוניים, בהתאם לתיאוריה הקלאסית שגיבש הביולוג והביוכימאי הרוסי אלכסנדר אופרין (1894-1980) בשנות ה-30, שכן רק coacervates (טיפות של מולקולות אורגניות מתקבצות בתמיסה מימית) עם דינמיקה איטית שרדו והתפתחו.
"זה בתורו עשוי להיות קשור לתפקיד הבסיסי שממלאת ההומוקרליות באבולוציה של החיים", אמר סוזה. כיראליות היא תכונה של עצם או מולקולה, מה שאומר שלא ניתן להרכיב אותו על תמונת המראה שלו. ידי אדם הן כיראליות, למשל. הומוכירליות היא הדומיננטיות של כיראליות בודדת במולקולות של מערכת ביולוגית.
החוקרים מוכיחים במחקר כי עלייה בזמן דיפוזיה של חלבון מתרחשת במקביל להפחתה בתנודות הסטוכסטיות בתא, אשר בתורה היא המפתח למיטוב ביטוי הגנים. המחקר מציע גישה חלופית לחקר הדינמיקה של מידור חלבון, אשר עשויה להיות ישימה גם למערכות ביולוגיות אחרות.
"התפקיד הבסיסי שממלאת הפרדת פאזות נוזל-נוזל בפיתוח וטיפול במחלות נדון בהרחבה בספרות, במיוחד בכל הנוגע לגידולים. הרעיון הוא שניתן למדור חלבונים המקודדים על ידי גנים הקשורים למחלות כאלה ושזה משפיע תפקידם במוטציה בתאים", אמר מרקוס מיניצ'י, פרופסור לרפואה קלינית ב-UNESP Botucatu ושותף למחבר המאמר.
דוגמאות אחרות לתפקיד של הפרדת פאזות כוללות קטרקט (שבו הפרדת פאזות ברשתית עלולה לגרום לליקוי ראייה), מחלות ניווניות של עצבים, ואפילו COVID-19 (כאשר צירוף של חלבון SARS-CoV-2 N יכול לדכא את התגובה החיסונית המולדת לנגיף). לאחרונה דווח כי הפרדת הפאזות הקשורה לדיכוי פרופטוזיס חלבון 1 (FSP1) יכולה לשמש בהתערבות טיפולית יעילה נגד סרטן.
"הפרדת פאזות נוזל-נוזל משפיעה באופן שונה על כל מחלה, ויצירת טיפות חלבון עשויה להועיל או לא. לשלב הסלולרי דמוי ה-Griffiths שאנו מציעים יכולה להיות השפעה משמעותית בניהול ואף בטיפול במחלות", אמר מיניצ'י. המחקר שערכה קבוצתו של סוזה מדגים את החשיבות של אינטרדיסציפלינריות בפרויקטים מדעיים בסיסיים.
