راز نگه داری کلاژن در فسیل چند میلیون ساله دایناسورها کشف شد_صبح سریع

کلاژن یک پروتئین است که در استخوان‌ها و بافت همبند یافت می‌شود. این پروتئین در فسیل‌های متعلق به دایناسورهایی با قدمت ۱۹۵ میلیون سال یافت شده است. عمر کلاژن یافت‌شده در فسیل دایناسورها به مراتب زیاد تر از نیمه عمر طبیعی پیوندهای پپتیدی است که پروتئین‌ها را در کنار هم نگه می‌دارند.

به نقل از ام‌آی‌تی نیوز، پژوهش تازه دانشگاه «ام‌آی‌تی»(MIT) یک توضیح را برای چگونگی نگه داری شدن کلاژن به زمان طویل‌تر از حد انتظار اراعه می‌دهد. پژوهشگران دریافتند که یک تعامل اختصاصی در سطح اتمی، از کلاژن در برابر دعوا مولکول‌های آب محافظت می‌کند. این تعامل از ناکامی پیوندهای پپتیدی آب طی فرآیند موسوم به «هیدرولیز» جلوگیری می‌کند.

«ران رینز»(Ron Raines) استاد شیمی دانشگاه ام‌آی‌تی او گفت: ما شواهدی را پیدا کرده‌ایم مبنی بر این که این تعامل مانع از دعوا آب به پیوندهای پپتیدی و شکستن آنها می‌شود. این فقط در رویارویی با آنچه درمورد پیوند پپتیدی معمولی رخ می‌دهد و نیمه عمر آن تنها ۵۰۰ سال است، عمل می‌کند.

کلاژن زیاد‌ترین پروتئین در بدن حیوانات است و نه تنها در استخوان‌ها بلکه در پوست، عضلات و رباط‌ها نیز یافت می‌شود. کلاژن از رشته‌های طویل پروتئین ساخته شده است که در هم تنیده شده‌اند و یک مارپیچ سه‌تایی پیچیده را راه اندازی داده‌اند. رینز او گفت: کلاژن یک چارچوب است که اعضای راه اندازی‌دهنده بدن ما را به هم متصل می‌کند. چیزی که کلاژن را زیاد پایدار می‌کند و ویژگی خوبی برای این چارچوب به حساب می اید، این است که برخلاف زیاد تر پروتئین‌ها، فیبری است.

در دهه قبل، دیرین‌زیست‌شناسان شواهدی را مبنی بر نگه داری کلاژن در فسیل‌ دایناسورها از جمله فسیل ۸۰ میلیون ساله «تیرانوسوروس رکس»(Tyrannosaurus rex) و فسیل «ساوروپودومورف»(Sauropodomorph) که نزدیک به ۲۰۰ میلیون سال قدمت دارد، یافته‌اند.

آزمایشگاه رینز در طول ۲۵ سال قبل به مطالعه کلاژن و چگونگی کارکرد ساختار آن پراخته‌اند. آنها در پژوهش تازه خود نشان دادند چرا پیوندهای پپتیدی که کلاژن را در کنار هم نگه می‌دارند، در برابر تجزیه شدن توسط آب زیاد مقاوم می باشند.

پیوندهای پپتیدی بین یک اتم کربن از یک آمینواسید و یک اتم نیتروژن از آمینواسید مجاور راه اندازی خواهد شد. این چنین، اتم کربن با یک اتم اکسیژن پیوند دوگانه تشکیل می‌کند و یک ساختار مولکولی را به نام گروه کربونیل راه اندازی می‌دهد. اکسیژن کربونیل دارای یک جفت الکترون است که با هیچ اتم فرد دیگر پیوند تشکیل نمی‌کنند. پژوهشگران دریافتند این الکترون‌ها را می‌توان با گروه کربونیل متعلق به پیوند پپتیدی مجاور به اشتراک گذاشت. از آنجا که این جفت الکترون به پیوندهای پپتیدی داخل خواهد شد، مولکول‌های آب نمی توانند به ساختار داخل شوند تا پیوند را مختل کنند.

«پارامجیت آرورا»(Paramjit Arora) استاد شیمی «دانشگاه نیویورک» که در این پژوهش شرکت نداشت، او گفت: این پژوهش بر پایه تلاش طویل مدت گروه رینز برای نشان دادن نقش یک تعامل بنیادی نادیده گرفته‌شده در ساختار پروتئین انجام شده است. پژوهش آنها مستقیما به یافته‌های قابل دقت درمورد کلاژن دست‌نخورده در فسیل ۱۹۵ میلیون ساله دنده‌های یک دایناسور می‌پردازد و مشخص می کند که هم‌پوشانی اوربیتال‌های اتمی پر و خالی، ارامش ساختاری و هیدرولیزی کلاژن را کنترل می‌کند.

پیش از این، برخی از دانشمندان توضیحات فرد دیگر را برای علت نگه داری کلاژن به زمان میلیون‌ها سال اراعه کرده بودند. از جمله به این گمان اشاره کرده بودند که استخوان‌ها زیاد کم‌آب شدند و هیچ آبی به پیوندهای پپتیدی نرسیده است.

رینز او گفت: من نمی‌توانم شراکت عوامل دیگر را نادیده بگیرم اما ۲۰۰ میلیون سال زمان بسیاری است و من معتقدم برای توضیح دادن آن به یک عامل در سطح مولکولی و اتمی نیاز داریم.

این پژوهش در مجله «ACS Central Science» به چاپ رسید.