เครื่องจักรนี้ช่วยขับเคลื่อนลิฟต์

ตัวขนส่งกลูตาเมตเป็นโปรตีนขนาดเล็กบนพื้นผิวของเซลล์ทั้งหมดของเราซึ่งปิดและปิดสัญญาณเคมีที่มีบทบาทสำคัญในการทำให้แน่ใจว่าการพูดคุยระหว่างเซลล์ต่อเซลล์ดำเนินไปอย่างราบรื่น นอกจากนี้ยังเกี่ยวข้องกับการส่งสัญญาณประสาท การเผาผลาญ และการเรียนรู้และความจำ นักวิจัยจับภาพผู้ขนส่งได้อย่างละเอียดประณีตโดยใช้กล้องจุลทรรศน์อิเลคตรอนไครโอเจนิก (cryo-EM) แสดงให้เห็นว่าพวกมันดูเหมือน 'ลิฟต์บิด' ที่ฝังอยู่ในเยื่อหุ้มเซลล์ การค้นพบครั้งแรกของโลกนี้เปิดโอกาสใหม่ทั้งหมด โดยศึกษาว่าข้อบกพร่องในการขนส่งอาจเป็นสาเหตุของโรคทางระบบประสาท เช่น โรคอัลไซเมอร์หรือไม่ ผลการวิจัยได้รับการตีพิมพ์ในNature "ครั้งแรกที่ฉันเห็นภาพนั้นน่าทึ่งมาก มันแสดงให้เห็นมากมายเกี่ยวกับวิธีการทำงานของยานขนส่งลำนี้และอธิบายงานวิจัยก่อนหน้านี้หลายปี" Ichia Chen นักศึกษาระดับปริญญาเอกซึ่งเป็นหัวหน้าผู้เขียนงานวิจัยกล่าว เครื่องขนย้ายแบบมัลติทาสกิ้ง นักวิจัยสามารถ 'ถ่ายภาพ' โครงสร้างของกลูตาเมตทรานสปอร์ตด้วยการวิเคราะห์ภาพหลายพันภาพที่ติดอยู่ในชั้นน้ำแข็งบาง ๆ โดยใช้ไครโอ-อีเอ็ม ซึ่งเป็นกล้องจุลทรรศน์ที่มีความไวสูงซึ่งทำให้งานวิจัยนี้เป็นไปได้ Cryo-EM สามารถทำให้สิ่งที่มองไม่เห็นด้วยตาเปล่ามองเห็นได้ โดยใช้ลำแสงอิเล็กตรอนในการถ่ายภาพโมเลกุลทางชีวภาพ ผลลัพธ์ยังยืนยันความสงสัยที่นักวิจัยมีมาระยะหนึ่งแล้วว่าผู้ขนส่งกลูตาเมตนั้นทำงานหลายอย่างพร้อมกัน "การใช้ Cryo-EM ทำให้เราค้นพบเป็นครั้งแรกว่าตัวขนส่งเหล่านี้สามารถทำงานหลายอย่างพร้อมกันได้อย่างไร โดยทำหน้าที่สองอย่างในการเคลื่อนย้ายสารเคมี (เช่น กลูตาเมต) ผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ ในขณะเดียวกันก็ปล่อยให้น้ำและคลอไรด์ไอออนเคลื่อนที่ผ่านได้ในเวลาเดียวกัน ศาสตราจารย์ Renae Ryan ผู้เขียนอาวุโสจาก School of Medical Sciences, Faculty of Medicine and Health กล่าว "เครื่องจักรระดับโมเลกุลเหล่านี้ใช้กลไกการบิดที่เย็นมาก คล้าย ลิฟต์ เพื่อเคลื่อนย้ายสินค้าผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ แต่ยังมีฟังก์ชันเพิ่มเติมที่ช่วยให้น้ำและคลอไรด์ไอออนเคลื่อนผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ได้ เราได้ศึกษาสิ่งเหล่านี้ ฟังก์ชันคู่มาระยะหนึ่งแล้ว แต่เราไม่สามารถอธิบายได้ว่าผู้ขนส่งทำสิ่งนี้ได้อย่างไรจนถึงตอนนี้ การใช้เทคนิคที่ผสมผสานกันซึ่งรวมถึง Cryo-EM และการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ เราจับภาพสถานะที่หายากนี้ ซึ่งเราสามารถสังเกตการทำงานทั้งสองที่เกิดขึ้นพร้อมกันได้ " "การทำความเข้าใจว่ากลไกระดับโมเลกุลในเซลล์ของเราทำงานอย่างไรช่วยให้เราสามารถตีความข้อบกพร่องในกลไกเหล่านี้ในสถานะของโรค และยังให้เบาะแสแก่เราว่าเราจะกำหนดเป้าหมายกลไกเหล่านี้ด้วยการบำบัดอย่างไร" ศาสตราจารย์ไรอันกล่าว กุญแจสำคัญในการเชื่อมช่องว่างของโรค การทำแผนที่รายละเอียดโครงสร้างของตัวขนส่งกลูตาเมตอาจเป็นเครื่องมือสำคัญสำหรับนักวิจัยในการทำความเข้าใจว่าร่างกายของเราทำงานอย่างไร และกลไกที่อยู่เบื้องหลังโรคบางชนิด ข้อบกพร่องในการขนส่งกลูตาเมตเชื่อมโยงกับโรคทางระบบประสาทหลายอย่าง เช่น โรคอัลไซเมอร์และโรคหลอดเลือดสมอง ซึ่งรวมถึงโรคที่พบได้ยาก เช่น episodic ataxia ซึ่งเป็นโรคที่ส่งผลต่อการเคลื่อนไหวและทำให้เกิดอัมพาตเป็นระยะ ซึ่งเกิดจากการรั่วไหลของคลอไรด์ที่ไม่สามารถควบคุมได้ผ่านทางตัวขนส่งกลูตาเมตในเซลล์สมอง ดร. Qianyi Wu ผู้เขียนร่วมกล่าวว่า "การทำความเข้าใจเกี่ยวกับโครงสร้างการขนส่งกลูตาเมต ซึ่งควบคุมการไหลเวียนปกติของคลอไรด์ สามารถช่วยออกแบบยาที่สามารถ ผลลัพธ์ของการทำงานเป็นทีม บทความนี้เป็นผลจากการทำงานเจ็ดปีของนักวิจัยในออสเตรเลียและสหรัฐอเมริกา งานนี้ยังเน้นย้ำถึงความสำคัญและศักยภาพของกล้องจุลทรรศน์ความละเอียดสูงในการทำความเข้าใจกระบวนการทางชีววิทยา