من به‌خاطر «جان بنت فن» [1] (John Bennett Fenn) پا به اين عرصه گذاشتم. دانشجوي فوق‌ليسانس در مؤسسه‌ي «ماكس‌پلانك» (Max Plank Institute) بودم كه «جان بنت فن» [1] (John Bennett Fenn) زماني كه از آلمان بازديد مي‌كرد مدتي به اين مؤسسه مي‌آمد.
من در پروژه‌اي با او كار مي‌كردم و او به من پيشنهاد داد به‌جاي ادامه‌ي پروژه در آن مؤسسه، به‌عنوان پروژه‌ي دوره‌ي دكتري در دانشگاه «ييل» (Yale) فعاليت‌هاي پژوهشي را ادامه دهم؛ سال 1363 (1984 ميلادي) به دانشگاه «ييل» (Yale) رفته و پژوهش را بر روي «الكترواسپري» [2] (Electrospray) با وي ادامه دادم. نتيجه‌ي كار پرارجاع‌ترين مقاله‌ي من با بيش از 2600 ارجاع شد كه عنوان آن عبارت است از:
|
J. B. Fenn, et al., Science, 246 [4926]: 64-71, 1989
|
|
|
|
شكل 3 - «ماتياس مان» (Matthias Mann)
در دوران جواني.
|
| |
شما در آن موقع در حوزه‌ي فيزيك تحقيق مي‌كرديد؛ درست است؟
|
وقتي «جان بنت فن» [1] (John Bennett Fenn) به دانشگاه «جورج آگوست گوتينگن» (Georg August Universität Göttingen) آمد من در حال اخذ مدرك فوق‌ليسانس بودم. در واقع مي‌خواستم «فيزيك نظري» (Theoretical Physics) را دنبال كنم اما من دو مشكل را پيش رو مي‌ديدم:
| |
يكي اين‌كه دوران طلايي «فيزيك نظري» (Theoretical Physics) بيش از شصت سال بود كه سپري شده بود.
|
| |
دوم شما بايد استعداد زيادي براي موفقيت در اين رشته داشته باشيد. |
من مي‌ديدم كه نمي‌توانم فيزيكدان نظري خيلي موفقي شوم اگرچه به‌عنوان يك دانشجو خيلي به آن علاقه داشتم.
«جان بنت فن» [1] (John Bennett Fenn) عقيده داشت مي‌توان از «الكترواسپري» [2] (Electrospray) به‌سادگي براي اسپري و يونيزه كردن مولكول‌ها و قرار دادن آن‌ها در «اسپكترومتري جرمي» [3] (Mass Spectroscopy) استفاده كرد. اين كار باعث برطرف شدن يكي از محدوديت‌هاي «اسپكترومتري جرمي» [3] (Mass Spectroscopy) مي‌شود يعني اين‌كه شما نمي‌توانيد موادي را آناليز كنيد كه در حال تلاش براي يونيزه كردن‌شان ثبات خود را از دست داده‌اند.
«جان بنت فن» [1] (John Bennett Fenn) به پروتئينها فكر نمي‌كرد اما به مولكول‌هاي كوچكي نظير ويتامين «ب12» [4] (B12) توجه داشت. اين تكنيك مي‌توانست مستقيماً «ويتامين» را به‌صورت يك «يون» از محلول خارج كند. او سپس اين ايده را داشت كه اگر اين روش جواب مي‌داد پزشكان مي‌توانستند از ادرار افراد نمونه‌گيري كرده مولكول‌هاي آن‌ها را با استفاده از «اسپكترومتر جرمي» (Mass Spectrometer) آناليز نمايند. بدين‌ترتيب مي‌توانند به آنان بگويند كه آيا مشكلي دارند يا خير.
يك‌بار ديگر مي‌گويم وي بر روي مولكول‌هاي كوچك فكر مي‌كرد ولي امروزه محققان عقايد مشابهي درباره‌ي «پروتئوميكس» [5] (Proteomics) دارند ولي مي‌خواهند آن را در مورد پروتئينها اجرا كنند.
| |
متغير محدود‌كننده در پژوهش بر روي پروتئينهاي كامل (Entire Proteins) |
|
چيست؟
|
تا قبل از سال 1359 (1980 ميلادي)، «الكترواسپري» [2] (Electrospray) روش بسيار خوبي براي تبديل «پروتئين» (Protein) يا «پپتيد» (Peptide) به‌شكل‌هاي قابل آناليز محسوب مي‌شد. من خيلي به اندازه‌گيري جرم پروتئينها توجه نداشتم بلكه هميشه علاقه‌مند به «توالي‌يابي» (Sequencing) «پپتيدها» بوده‌ام.
در آن زمان، فناوري‌اي كه كاربرد داشت «تجزيه‌ي ادمان» [6] (Edman Degradation) بود كه به‌ياد محققي به‌نام «پهر ادمان» [7] (Pehr Edman) به اين نام خوانده مي‌شد. روش «تجزيه‌ي ادمان» [6] (Edman Degradation) روشي شيميايي بود. در اين روش يك «آمينو اسيد» (Amino Acid) از يك «پروتئين» (Protein) يا «پپتيد» (Peptide) جدا شده و سپس نوع «آمينو اسيد» مشخص مي‌شود. اين روش تا دهه‌ي 1370 (1990 ميلادي) روشي استاندارد براي تعيين پروتئينهاي جديد محسوب مي‌شد.
بله و روش خيلي‌حساسي محسوب نمي‌شود. اگر در آن سال‌هاي تاريك بوديد نمي‌توانستيد با «اوليگونوكلئوتيدها» (Oligonucleotides)، «ار. ان. اي.» (RNA)، «دي. ان. اي.» (DNA) و پروتئينها دست به پژوهش‌هاي كيفي بزنيد.
من در تلاش بودم تا با استفاده از «الكترواسپري» [2] (Electrospray) و «توالي‌يابي پپتيدي» (Peptide Sequencing)، دانش بيوشيمي و پروتئين را ارتقا دهم. اين يكي از جاه‌طلبي‌هاي من در دوران فعاليت‌هاي پژوهشي‌ام بود.
اما به‌هر حال براي انجام اين كار، بعضي اتفاق‌ها بايد مي‌افتاد. اگر شما يك «پروتئين» يا «پپتيد» جدا شده داشته باشيد با استفاده از «الكترومتري جرمي الكترواسپري» (Electrospray Mass Spectrometry) مي‌توانيد آن را آناليز كنيد.
اما اگر پروتئيني روي ژل داشته باشيد نمي‌توانيد اين كار را انجام دهيد. درحالي كه زيست‌شناسان هميشه با اين شكل پروتئين سرو كار دارند. به اين دليل امكان «اسپكتروسكوپي جرمي» [3] (Mass Spectroscopy) ميسر نبود. مقاله‌ي ما در سال 1375 (1996 ميلادي) - كه ارجاع‌هاي بسياري به آن شده است - موردي است كه در آن واقعاً نشان داديم مي‌توان «پروتئين» را با استفاده از «اسپكتروسكوپي جرمي» [3] (Mass Spectroscopy) با حساسيت بالا از ژل خارج و آناليز كرد.
| |
چگونه پروتئينها را از ژل خارج مي‌كنيد؟ |
پروتئينها را به‌سختي مي‌توان از ژل خارج كرد. اما اگر يك آنزيم «تريپسين» (Trypsin) وارد ژل كنيم آنزيم مذكور مي‌تواند به داخل ژل وارد شده «پروتئين» را به قطعه‌هايي برش دهد كه مي‌توان آن‌ها را خارج كرد.
اگرچه سه امر بايد باهم مهيا مي‌شد تا اين فناوري تداوم داشته باشد:
| |
- يكي اين‌كه بايد به اين امر دست مي‌يافتيم كه چگونه «پپتيد» (Peptide) را از «ژل» خارج كنيم [9].
|
| |
- سپس بايد حساسيت تكنيك «الكترواسپري» [2] (Electrospray) را بالا مي‌برديم و لذا از تكنيكي به‌نام «نانو الكترو اسپري» (Nanoelectrospray) استفاده مي‌كرديم. اين كار يك «كوچك‌سازي» (Miniaturization) بود كه جريان فوق‌العاده كمي را به‌راه انداخته باعث افزايش «حساسيت» با مضربي از 100 مي‌شد. اين دومين امري بود كه بايد فراهم مي‌شد.
|
| |
- سومين مسأله آن بود كه بخشي خيلي كوتاه از توالي را تشخيص داده يك برچسب (Tag) توالي پپتيدي به آن اختصاص دهيم. سپس مي‌توانيم آن را در الگوريتم كامپيوتري وارد كرده و «پپتيد» مشابهي را در پايگاه داده‌هاي توالي بيابيم.
|
تحقق اين سه امر با يكديگر به ما اجازه داد تا به‌طور واقعي نشان دهيم كه «اسپكتروسكوپي جرمي» [3] (Mass Spectroscopy) مي‌تواند همان كارهايي را انجام دهد كه تكنيك «تجزيه‌ي ادمان» [6] (Edman Degradation) قبلاً انجام مي‌داد. در طول چند سال بعد تكنيك «تجزيه‌ي ادمان» [6] (Edman Degradation) كنار گذاشته شد و از آن زمان تاكنون همه‌ي آناليزهاي پروتئيني توسط «اسپكتروسكوپي جرمي» [3] (Mass Spectroscopy) انجام مي‌شود.
|
 پروتئينها را به‌سختي مي‌توان از ژل خارج كرد. اما اگر يك آنزيم «تريپسين» (Trypsin) وارد ژل كنيم آنزيم مذكور مي‌تواند به داخل ژل وارد شده «پروتئين» را به قطعه‌هايي برش دهد كه مي‌توان آن‌ها را خارج كرد.
|
| |
چه زماني شما به فكر «پروتئوميكس» [5] (Proteomics) افتاديد؟ چگونه |
|
ديدگاه شما به‌عنوان يك فيزيكدان – كه به ديدگاه يك شيميدان تغيير يافت - از تفكر رايج در اين زمينه متمايز شد؟
|
«پروتئوميكس» [5] (Proteomics) با چشم‌انداز مشخص كردن همه‌ي پروتئينها در اين ژل‌هاي دوبعدي (2D Gels) آغاز شد و اميدوار بوديم اطلاعات باليني و زيستي مفيدي بيابيم. هرگز اين تكنيك را دوست نداشتم. اين مسأله ذهنم را تا دهه‌ي 1350 (دهه‌ي 1970 ميلادي) مشغول كرده و فكر مي‌كردم اين متدولوژي (Methodology) محدود بوده و از پتانسيل پاييني برخوردار است.
فكر نمي‌كردم با اعمال اين روش بر روي بافت‌هاي طبيعي و سرطاني در اين ژل‌ها هم‌چنين تلاش براي مشاهده‌ي تفاوت بين اين بافت‌ها، چنين چشم‌اندازهاي وسيعي به‌دست آيد. بنابراين با استفاده از «الكترواسپري» [2] (Electrospray) شروع به‌كار كرده و اين فناوري‌هايي را كه توضيح دادم براي توصيف تشخيص همراه با حساسيت بالا بر روي پروتئينهاي واحد (Single Proteins) اعمال كرديم.
به‌عنوان مثال
توانستيم همه‌ي اين موارد را با يكديگر تركيب كرده و پروتئين «اف. ال. آي. سي. اي.» (FLICE) - كه پروتئيني كليدي در مسير «آپوپتوتيك» (Apoptotic) است - توالي‌يابي نماييم. تكنيك مورد استفاده از روز اول خيلي خوب نتيجه داد. توانستيم اين پروتئين را تخليص و توالي‌يابي نماييم. سپس كلون (Clone) كرده به مطالعه‌ي آن پرداختيم.
بعد از آن‌كه نشان داده شد كه مي‌توانيم چنين كاري را انجام دهيم به‌سراغ پروتئينهاي پيچيده‌تر رفتيم. اين پروتئينها در داخل سلول‌ها با يكديگر مرتبط مي‌شوند و مي‌توانيم چنين ساختارهايي را توصيف كنيم. بنابراين چنين فناوري‌اي هميشه خيلي مفيد بوده است. هم‌اكنون ما به نقطه‌اي رسيده‌ايم كه محققان ده سال پيش به آن پي برده بودند: بازخواني هميشگي پروتئينها در خارج از يك سلول. اين هدف ما نبود و ما فقط به‌دنبال بررسي بر روي تعداد كمي از پروتئينهاي بااهميت بوديم اما الان به نقطه‌اي رسيديم كه مي‌توانيم اين بررسي را انجام دهيم.
اجازه دهيد درباره‌ي پروتئين «كاسپاز» (Caspase) توضيح دهم كه در «آپوپتوسيس» (Apoptosis) نقش دارد. وقتي ما اين پژوهش را شروع كرديم مي‌دانستيم كه «آپوپتوسيس» (Apoptosis) را مي‌توان با «گيرنده‌هاي» (Receptors) سطح سلول تحريك كرد.
اين گيرنده نام‌هاي متنوعي دارد. يكي از اين گيرنده‌ها (Receptors) «آپو 1» (APO-1) ناميده شده و همكاران محقق ما «آنتي‌بادي‌اي» (Antibody) در برابر آن داشتند. آن‌ها قادر بودند كه اين گيرنده (Receptor) را بيرون كشيده و از آن براي به‌دست آوردن پروتئينهاي بعدي در «آبشار سيگنال» (Signaling Cascade) استفاده كنند.
ايده اين بود كه آن پروتئينها به گيرنده‌ي «آپو 1» (APO-1) ملحق مي‌شوند. اگر شما يك «آنتي‌بادي» (Antibody) داشته باشيد مي‌توانيد هم «گيرنده» (Receptor) و هم ديگر پروتئينهاي «مسير سيگنالي» (Signaling Pathway) را استخراج كنيد. همكاران محقق ما اين كار را انجام داده و از عهده‌ي هم «گيرنده» (Receptor) و هم بعضي از پروتئينهاي ديگر برآمدند.
سپس «نانو الكترو اسپري» (Nanoelectrospray) و تكنيك «برچسب توالي پپتيدي» (Peptide Sequencing Tag) را براي توالي‌يابي اين پروتئينها به‌كار برديم. در آن زمان، توالي ژنوم انساني براي مقايسه در اختيار نداشتيم. اما پروژه‌ي «برچسب توالي بيان‌شده» (EST) (Expressed Sequencing Tag) شروع شده بود. آغاز اين پروژه به «جان كريج ونتر» [10] (John Craig Venter) منتسب شده است.
اطلاعات مربوط به پروتئينهاي جداشده‌‌ي توالي‌هاي «پپتيدي» آن را نگهداري كرديم و ديديم كه در هيچ پايگاه داده‌اي ديگر موجود نيست؛ اين امر بر جديد بودن اين پروتئينها دلالت داشت. از اين اطلاعات حتي مطالب جالب‌تري يافتيم. سپس در پايگاه داده‌هاي EST، پروتئيني يافتيم كه ساختار ويژه‌اي داشته و بيانگر نقش احتمالي آن در «آپوپتوسيس» (Apoptosis) بود.
همكاران محقق ما سريعاً اين پروتئين را «كلون» (Clone) كرده و نشان دادند كه از لحاظ عملكردي رابط بعدي در مسير «آپوپتوسيس» (Apoptosis) محسوب مي‌شود. اين يافته بسيار اهميت داشت زيرا ما نشان داديم با كمك اين تكنيك مي‌توانيم پروژه‌ي زيستي را انجام داده و نشان بدهيم اين تكنيك داراي كاربردهاي زيادي در زيست‌شناسي است.
محققان نمي‌توانند بگويند: «آهاي! فناوري خوبي است ولي هرگز به‌كار نمي‌آيد!». به‌خاطر اين‌كه قبلاً از آن در پروتئين خيلي جالب‌توجه «آپوپتوسيس» (Apoptosis) به‌كار برده بوديم.
|
وقتي ما اين پژوهش را شروع كرديم مي‌دانستيم كه «آپوپتوسيس» (Apoptosis) را مي‌توان با «گيرنده‌هاي» (Receptors) سطح سلول تحريك كرد.
|
در حال حاضر آينده نامحدود شده است. اول از همه، اين حوزه «كمي» (Quantitative) شده است. قبلاً محققان از «اسپكتروسكوپي جرمي» [3] (Mass Spectroscopy) براي توالي‌يابي يك پروتئين واحد استفاده مي‌كردند؛ مثل آن‌چه ما در مورد پروتئين «آپوپتوسيس» (Apoptosis) انجام داديم. اين كار خوب بود اما «كمي» (Quantitative) محسوب نمي‌شد.
هم‌اكنون مي‌توانيد انواع كارهايي كه قبلاً فقط در مورد mRNA و «ميكرو اري» (Microarrays) انجام مي‌شد روي «پروتئينها» نيز پياده كنيد. فايده‌ي انجام اين امر در سطح يك پروتئين آن است كه آن پروتئينها «عناصر فعال» (Functional Agents) هستند.
وقتي شما به mRNA بر روي «چيپ‌ها» (Chips) نگاه مي‌كنيد اين سؤال به ذهن خطور مي‌كند كه آيا تغييري كه دنبالش هستيد در سطح mRNA است يا در يك سطحي عميق‌تر و تنظيمي (Deeper Level of Regulation).
ممكن است اين تغيير در سطح پروتئين باشد. امروزه مي‌توانيم «پروتئوم‌ها» (Proteoms) را با يك روش «كمي» در مقياس بزرگ بازخواني (Read out) كنيم.
يك زمينه‌ي كاري اختصاصي «اسپكتروسكوپي جرمي» [3] (Mass Spectroscopy) ديدن تغييرهاي (Modification) پروتئين است. نه‌تنها مي‌خواهيم بدانيم چه پروتئين‌هايي در يك نمونه وجود دارد بلكه مي‌خواهيم چگونگي تغييرهاي (Modification) آن را نيز مطالعه كنيم. آيا آن‌ها در وضعيت فعال هستند؟ آيا به‌عنوان مثال، «فسفريله» [11] (Phosphorilated) هستند؟
هم‌اكنون به اين سؤال‌ها در مقياسي بزرگ مي‌توان با كمك «اسپكتروسكوپي جرمي» [3] (Mass Spectroscopy) پاسخ داد. هم‌اكنون مي‌توانيم «پرتئوم» (Proteome) را به‌طور «كمي» بررسي كرده و چگونگي «تغيير مسيرهاي سيگنال‌رساني» (Signaling Pathways) را با بررسي چگونگي تغيير «پروتئين» و «فسفريله‌ي» [11] (Phosphorilating) آن‌ها مشخص نماييم. با انجام اين كار، به اطلاعات مهمي در مورد چگونگي انجام فرايندهاي سلولي دست مي‌يابيم. اين اطلاعات در زمينه‌ي سيستمهاي زيست‌شناسي مفيد خواهد بود.
مي‌توانيم اطلاعات مذكور را به‌دست آورده محققان فرمول‌هاي رياضي بهترين موارد را بيابند. يك مشكل بزرگ با سيستمهاي زيست‌شناسي آن است كه اطلاعات پيوسته و قابل اطميناني وجود ندارد كه بتوانيم فرمول‌هايي را برمبناي آن بيان كنيم. اكنون اين اطلاعات را مي‌توانيم به‌دست آوريم.
| |
آيا اين يافته‌ها كاربردهاي ديگر نيز دارند كه بايد به‌دقت متوجه آن موارد |
| باشيم؟ |
حوزه‌ي جديد ديگري به نام «پروتئوميكس ميان‌كنشي» (Interaction Proteomics) وجود دارد. در اين حوزه از «اسپكتروسكوپي جرمي» [3] (Mass Spectroscopy) و «پروتئوميكس» [5] (Proteomics) براي دريافتن اين موضوع استفاده مي‌نماييم كه پروتئينها چگونه با هم ارتباط برقرار مي‌كنند.
امروزه مقاله‌هاي زيادي در زمينه‌ي شبكه‌هاي عظيم سلولي وجود دارد. اين شبكه‌ها را مي‌توان با «اسپكتروسكوپي جرمي» [3] (Mass Spectroscopy) مطالعه كرد. قدم بعدي «پروتئوميكس» [5] (Proteomics) است كه محققان از ابتدا هميشه درنظر داشته‌اند. آن‌ها مي‌خواهند «بيوماركرهاي» (Biomarkers) بيماري‌ها را بيابند. نهايتاً به اين هدف هم دست خواهند يافت.
به‌عنوان مثال
اميدواريم با پيشرفت‌هاي بيش‌تر بتوانيم پروتئينها را در نمونه‌ي ادرار بررسي و سپس از آن براي معالجه‌ي بيماران استفاده كنيم. آن‌ها به‌دنبال چه بيماري‌اي هستند؟ چه دارويي در برابر اين بيماري بهترين نتيجه را خواهد داد؟ رسيدن به اين نتيجه شايد كمي طول بكشد اما ناممكن نيست.
|
وقتي شما به mRNA بر روي «چيپ‌ها» (Chips) نگاه مي‌كنيد اين سؤال به ذهن خطور مي‌كند كه آيا تغييري كه دنبالش هستيد در سطح mRNA است يا در يك سطحي عميق‌تر و تنظيمي (Deeper Level of Regulation).
|
| |
اين سؤالي است كه من اين روزها دوست دارم از هر كسي بپرسم: اگر |
|
شما داراي توانايي مالي نامحدود و يك محيط پژوهشي ايده‌آل بوديد دوست داشتيد چه آزمايشي را دنبال كنيد؟.
|
واقعاً پژوهش تيم من هم‌اكنون با تعداد كمي «اسپكترومتر جرمي» (Mass Spectrometer) – كه براي توالي‌يابي داريم - محدود شده است. در حال حاضر 6 دستگاه «اسپكترومتر جرمي» (Mass Spectrometer) داريم. در يك دنياي ايده‌آل من دوست داشتم دوبرابر اين تعداد را داشته باشم. پروژه‌هاي عظيمي را شروع و «پروتئوم‌هاي» (Proteomes) مختلف زيادي را توالي‌يابي كرده و از اطلاعات به‌دست آمده به‌عنوان اطلاعات اوليه براي «بيوانفورماتيك» (Bioinformatics) استفاده مي‌نمودم.
تمام تغييرهاي (Modifications) همه‌ي پروتئينها را بررسي مي‌كردم. هيچ‌كس نمي‌داند اين تغييرها در مقياس «پروتئوميك» (Proteomic) چيستند و چگونه تنظيم مي‌شوند.
من به مثال «فسفريله كردن» (Phosphorylation) اشاره مي‌كنم اما تغييرهاي بسيار زياد ديگري وجود دارند كه ما از آن‌ها بي‌خبريم. اگر مجبور شوم فقط روي تعداد كمي از اين سؤال‌ها متمركز شوم دوست دارم بفهمم:
| |
- چگونه پروتئينها بيان مي‌شوند (Expressed) |
| |
- چگونه با تغييرهاي پس از بيان (Post Expression) تنظيم مي‌شوند. |
پروتئينهاي ديگر، گروه‌هاي «متيل» و «فسفر» را بر روي پروتئينهاي تازه‌ي «بيان شده» (Expressed) اضافه مي‌نمايند و اين كار تا حدودي فعاليت آن‌ها را تنظيم مي‌كند.
فكر مي‌كنم در آينده اين مسأله تبديل يك موضوع عمده و بحث‌برانگيز در زيست‌شناسي خواهد شد. اگرچه هم‌اكنون نيز هست ولي در آينده چشمگيرتر مي‌شود. دستگاه‌هاي «اسپكترومتر جرمي» (Mass Spectrometer) همه‌ي اين تغييرها را مي‌تواند مشخص كرده و به ما در حل مسأله‌ي چگونگي تنظيم پروتئينها كمك كند.
|
اميدواريم با پيشرفت‌هاي بيش‌تر بتوانيم پروتئينها را در نمونه‌ي ادرار بررسي و سپس از آن براي معالجه‌ي بيماران استفاده كنيم. آن‌ها به‌دنبال چه بيماري‌اي هستند؟ چه دارويي در برابر اين بيماري بهترين نتيجه را خواهد داد؟ رسيدن به اين نتيجه شايد كمي طول بكشد اما ناممكن نيست.
|
[1] «جان بنت فن» (John Bennett Fenn)
دكتر «جان بنت فن» (John Bennett Fenn) در 26 خرداد 1296 (1917 ميلادي) در «نيويورك» امريكا به‌دنيا آمد.
وي به‌عنوان محقق «شيمي تجزيه» (Analytical Chemistry) موفق به كسب جايزه‌ي نوبل در سال 2002 ميلادي شد.
اين نشان به‌علت فعاليت‌هاي پژوهشي‌اش در حوزه‌ي «اسپكترومتر جرمي» (Mass Spectrometry) به وي اهدا شد به‌خصوص روش «يونيزاسيون الكترواسپري» (ElectroSpray Ionization) كه اغلب براي شناسايي و آناليز «ماكرومولكول‌هاي زيستي» (Biological Macromolecules) به‌كار مي‌رود.
هم‌چنين جايزه‌ي «انجمن تجهيزات منابع بيومولكولي» (Association of Biomolecular Resource Facilities) در سال 1381 (2002 ميلادي) براي همكاري‌هاي برجسته‌اش به «فناوري‌هاي بيومولكولي» (Biomolecular Technologies) به وي تعلق گرفت.
كشف دكتر «جان بنت فن» (John Bennett Fenn) خيلي سريع فوايد عملي وسيعي براي وي دربرداشت.
به‌عنوان مثال
سرعتي كه در آن، مواد دارويي جديد و پيچيده بتوانند ارزيابي شوند به‌فوريت افزايش يافته و در نيمه‌ي دهه‌ي 1370 (دهه‌ي 1990 ميلادي) منجر به تأثير مستقيم توسعه‌ي تغييرات ايدز در جهت حفظ زندگي «مهاركنندگان پروتيز» [12] (Protease Inhibitors) شد.
پدر و مادر وي در شهر «هاكن‌ساك» (Hackensack) در ايالت «نيوجرسي» (New Jersey) زندگي مي‌كردند. وي در نوجواني به‌همراه خانواده‌اش به شهر «بيرياي» (Berea) ايالت «كنتاكي» (Kentucky) مهاجرت كرد.
وي فوق‌ليسانس خود را از دانشگاه «بيريا» (Berea College) و دكتري (Ph.D.) را از دانشگاه «ييل» (Yale) در سال 1319 (1940 ميلادي) اخذ كرد.
سپس سه سال در دانشگاه «پرينستون» (Princeton) به‌عنوان مدير پروژه‌ي «اسكوييد» (SQUID) – كه توسط اداره‌ي پژوهش‌هاي دريايي» (Office of Naval Research) حمايت مالي مي‌شد – فعاليت كرد.
وي در سال 1341 (1962 ميلادي) عضو هيأت علمي دانشگاه «ييل» (Yale) شد. در سال 1366 (1987 ميلادي) اجباراً بازنشسته گرديد. براي مبارزه با تبعيض سني و اين بازنشستگي اجباري به آزمايشگاه كوچك‌تري منتقل شد.
دكتر «جان بنت فن» (John Bennett Fenn) در دانشگاه «ييل» (Yale) باقي ماند تا اين‌كه در سن 70 سالگي كار بر روي پروژه‌اي را آغاز كرد كه جايزه‌ي نوبل را براي وي به‌ارمغان آورد.
وي در سال 1373 (1994 ميلادي) بعد از 20 سال فعاليت در دانشگاه «ييل» (Yale)، به‌عنوان پروفسور «شيمي تجزيه» (Analytical Chemistry) به دانشگاه «جمهوري ويرجينيا» (Virginia Commonwealth) پيوست.
حق امتياز كشف «يونيزاسيون الكترواسپري» (ElectroSpray Ionization) به‌طور قانوني بين دانشگاه «ييل» (Yale) و دكتر «جان بنت فن» (John Bennett Fenn) مطرح شد. به‌خاطر اين تكنيك در 18 اسفند 1384 (2005 ميلادي) مستحق دريافت جايزه‌ي يك ميليون دلاري گرديد.
|
در يك دنياي ايده‌آل من دوست داشتم دوبرابر اين تعداد را داشته باشم. پروژه‌هاي عظيمي را شروع و «پروتئوم‌هاي» (Proteomes) مختلف زيادي را توالي‌يابي كرده و از اطلاعات به‌دست آمده به‌عنوان اطلاعات اوليه براي «بيوانفورماتيك» (Bioinformatics) استفاده مي‌نمودم.
|
[2] «الكترواسپري» (ElectroSpray)
«يونيزاسيون الكترواسپري» (ElectroSpray Ionization) (ESI) تكنيكي در «اسپكترومتري جرمي» (Mass Spectrometry) براي توليد يون است. اين تكنيك معمولاً براي توليد يون‌ها از «ماكرومولكول‌ها» (Macromolecules) به‌كار مي‌رود. به‌خاطر اين‌كه «ماكرومولكول‌ها» (Macromolecules) زماني كه يونيزه مي‌شوند تمايل زيادي به متلاشي شدن دارند.
پيشرفت «يونيزاسيون الكترواسپري» (ElectroSpray Ionization) (ESI) مديون فعاليت‌هاي پژوهشي دكتر «جان بنت فن» (John Bennett Fenn) در سال 1381 (2002 ميلادي) بوده است.
|
دوست دارم بفهمم:
| |
- چگونه پروتئينها بيان مي‌شوند (Expressed). |
| |
- چگونه با تغييرهاي پس از بيان (Post Expression) تنظيم مي‌شوند. |
|
[3] «اسپكتروسكوپي جرمي» (Mass Spectroscopy)
«اسپكتروسكوپي جرمي» (Mass Spectroscopy) تكنيكي تجزيه‌اي است كه در آن «نسبت جرم به بار» ذره‌هاي باردار اندازه گرفته مي‌شود. اين تكنيك معمولاً براي يافتن تركيب نسبت يك نمونه‌ي فيزيكي با توليد يك «طيف جرمي» (Mass Spectrum) به‌كار مي‌رود تا بيان‌كننده‌ي جرم اجزاي نمونه باشد.
«طيف جرمي» (Mass Spectrum) با يك «اسپكترومتر جرمي» (Mass Spectrometer) اندازه‌گيري مي‌شود.
[4] ويتامين «ب12» (B12)
ويتامين «ب12» (B12) ويتاميني است كه براي فعاليت طبيعي مغز و سيستم عصبي و تشكيل خون اهميت دارد. به‌طور طبيعي نه‌تنها در «متابوليسم» (Metabolism) هر سلول به‌خصوص در سنتز و تنظيم «دي. ان. اي.» (DNA) تأثيرگذار است بلكه در سنتز «اسيد چرب» (Fatty Acid) و توليد انرژي مهم محسوب مي‌شود.
ويتامين «ب12» (B12) با نام دسته‌اي از تركيب‌هاي شيميايي مرتبط است كه داراي فعاليت ويتامين هستند. از لحاظ ساختاري خيلي پيچيده محسوب مي‌شوند. «بيوسنتز» (Biosynthesis) ساختار اساسي اين ويتامين تنها با باكتري‌ها انجام مي‌شود اما تبديل بين اشكال اين ويتامين مي‌تواند در بدن انسان محقق گردد.
شكل عمومي اين ويتامين به‌نام «سيانوكوبالامين» (Cyanocobolamin) در طبيعت اتفاق نمي‌افتد اما به‌خاطر پايداريش به‌عنوان افزودني‌هاي مكمل و غذايي كاربرد دارد.
|
بعضي پروتئينها گروه‌هاي «متيل» و «فسفر» را بر روي پروتئينهاي تازه‌ي «بيان شده» (Expressed) اضافه مي‌نمايند و اين كار تا حدودي فعاليت آن‌ها را تنظيم مي‌كند. فكر مي‌كنم در آينده اين مسأله تبديل يك موضوع عمده و بحث‌برانگيز در زيست‌شناسي خواهد شد.
|
[5] «پروتئوميكس» (Proteomics)
«پروتئوميكس» (Proteomics) مطالعه در مقياس بزرگ «پروتئينها» به‌خصوص ساختارها و عملكرد آن‌ها است. «پروتئينها» بخش‌هاي اساسي موجودات زنده هستند؛ هم‌چنين اجزاي اساسي مسيرهاي متابوليكي و فيزيولوژيكي سلول‌ها محسوب مي‌شوند. در ابداع عبارت «پروتئوميكس» (Proteomics) به شباهت با اصطلاح «ژنوميكس» (Genomics) توجه شده كه عبارت است از: «مطالعه‌ي ژن‌ها».
اصطلاح «پروتئوم» (Proteome) تركيبي از «پروتئين» (Protein) و «ژنوم» (Genome) است. «پروتئوم» (Proteome) مجموعه‌ي پروتئين‌هايي است كه توسط يك موجود زنده توليد مي‌شود. «پروتئوم» (Proteome) با مرور زمان دستخوش تغييرهايي مي‌شود.
«پروتئوميكس» (Proteomics) بعد از «ژنوميكس» (Genomics) اغلب مرحله‌ي بعدي در مطالعه‌ي سيستمهاي زيستي محسوب مي‌شود. «پروتئوميكس» (Proteomics)از «ژنوميكس» (Genomics) پيچيده‌تر است عمدتاً به‌خاطر اين‌كه در حالي كه «ژنوم» (Genome) موجود زنده باثبات‌تر است يك «پروتئوم» (Proteome) از سلولي به سلولي ديگر در طي اثرهاي متقابل بيوشيميايي با «ژنوم» (Genome) و محيط تغيير مي‌كند.
يك موجود زنده اساساً داراي «بيان‌هاي پروتئين» (Protein Epression) در بخش‌هاي مختلف بدن هم‌چنين مراحل متفاوت چرخه‌ي زندگي و شرايط محيطي مختلف است. مشكل عمده‌ي ديگر پيچيدگي پروتئينها نسبت به «نوكلئيك اسيدها» (Nucleic Acids) است. به‌عنوان مثال:
در انسان‌ها حدود 25000 ژن تعريف شده وجود دارد اما بيش از 500 هزار پروتئين از اين ژن‌ها نشأت گرفته و به‌تكامل مي‌رسد. اين مشتق‌هاي پيچيده افزايش‌يافته از مكانيسم‌هايي نظير ذيل نشأت مي‌گيرند:
| |
- «برش‌هاي جايگزين» (Alternating Splicing)
|
|
|
- «تغييرهاي پروتئين» (Protein Modification) نظير: «گليكوليزه (قندي) شدن» (Glycolysation) و «فسفريله شدن» (Phosphorylation)
|
|
|
- «تجزيه شدن پروتئين» (Protein Degradation).
|
دانشمندان خيلي به «پروتئوميكس» (Proteomics) علاقه‌مند هستند به‌خاطر اين‌كه درك بهتري از يك موجود زنده نسبت به «ژنوميكس» (Genomics) ارائه مي‌كند.
[6] «تجزيه‌ي ادمان» (Edman Degradation)
«تجزيه‌ي ادمان» (Edman Degradation) – كه توسط «پهر ويكتور ادمان» (Pehr Victor Edman) توسعه يافت – روشي براي توالي‌يابي «آمينواسيدها» در يك «پپتيد» (Peptide) است. در اين روش، «انتهاي آمين شاخه‌هاي اسيد آمينه» (Amino Terminal Residue) برچسب خورده و از «پپتيد» (Peptide) جدا مي‌شود بدون اين‌كه پيوندهاي پپتيدي بين شاخه‌هاي ديگر اسيد آمينه را از هم بگسلد.
[7] «پهر ويكتور ادمان» (Pehr Victor Edman)
«پهر ويكتور ادمان» (Pehr Victor Edman) بيوشيميست سوئدي است كه در 26 فروردين 1893 (1914 ميلادي) در «استكهلم» (Stockholm) سوئد به‌دنيا آمد. در سال 1314 (1935 ميلادي) در انستيتو «كارولينسكا» (Karolinska Institet) مطالعه‌ي پزشكي را آغاز كرد. اين انستيتو محلي بود كه وي را به پژوهش‌هاي پايه علاقه‌مند كرد.
بعد از فارغ‌التحصيلي در همان انستيتو مدرك دكتري خود را با راهنمايي «اريك جورپز» (Eric Jorpes) اخذ كرد. به‌علت وقوع جنگ جهاني دوم، پژوهش وي ادامه نيافت. در آن زمان خود را براي پيوستن به ارتش سوئد آماده مي‌كرد.
بعد از جنگ به تحقيق در زمينه‌ي خالص‌سازي و تعيين ويژگي‌هاي «آنگيوتنسين» (Angiotensin) از خون خوك پرداخت.
لازم به ياداوري است «آنگيوتنسين» (Angiotensin) يك «اوليگوپپپتيد» (Oligopeptide) موجود در خون است كه باعث انقباض، افزايش فشار خون و ترشح «آلدوسترون» (Aldosterone) از «قشر غده‌ي فوق‌كليوي» (Adrenal Cortex) مي‌شود.
وي روشي را براي توالي‌يابي پروتئينها توسعه داد كه «تجزيه‌ي ادمان» (Edman Degradation) ناميده مي‌شود.
[8] آنزيم «تريپسين» (Trypsin)
«تريپسين» در «دوازدهه» (Duodenum) ترشح شده و براي «هيدروليز» پروتئينها به «پپتيدهاي» (Peptides) كوچك‌تر يا «آمينو اسيدها» (Amino Acid) عمل مي‌كند.
|
[9]
Shevchenko, et al., "Mass Spectrometric Sequencing of Proteins from Silver tained, Poly Acrylamide Gels," Analytical Chem., 68(5): 850-8, 1996.
|
[10] «جان كريج ونتر» (John Craig Venter)
«جان كريج ونتر» (John Craig Venter) در 23 مهر 1325 (14 اكتبر 1946 ميلادي) در «شهر درياچه‌ي نمك» (Salt Lake City) در ايالت «يوتا» (Utah) ايالات متحده‌ي امريكا به‌دنيا آمد. وي زيست‌شناس و در عين حال يك تاجر است.
او بنيانگذار «انستيتو پژوهش‌هاي ژنوميك» (The Institute for Genomic Research) است كه در زمينه‌ي مشخص كردن «ژنوم» انسان فعاليت مي‌كند.
وي در سال‌هاي 1386 و 1387 (2007 و 2008 ميلادي) در مجله‌ي «تايم» (Time) فهرستي از بانفوذترين افراد جهان را ارائه كرده است.
[11] «فسفريله» (Phosphorilated)
منظور از «فسفريله» (Phosphorilated) تركيب با گروه «فسفريل» (Phosphoryl) است.
منظور از «فسفريله كردن» (Phosphorylation) اضافه كردن يك گروه «فسفات» (Phosphate) (PO4) به يك مولكول «پروتئين» يا مولكول كوچك است.