ไม่ว่าคุณจะกำลังทำอะไร ไม่ว่าจะเป็นการขับรถ วิ่งจ็อกกิ้ง หรือแม้กระทั่งในเวลาที่ขี้เกียจที่สุด

กินมันฝรั่งทอด และดูทีวีบนโซฟา มีกลไกระดับโมเลกุลทั้งชุดภายในเซลล์แต่ละเซลล์ของคุณที่ทำงานอย่างหนัก กลไกนั้นมีขนาดเล็กเกินกว่าจะมองเห็นด้วยตาเปล่าหรือแม้แต่ด้วยกล้องจุลทรรศน์จำนวนมาก สร้างพลังงานให้กับเซลล์ ผลิตโปรตีน สร้างสำเนาดีเอ็นเอ และอื่นๆ อีกมากมาย

บทความแนะนำ : แฮกเกอร์จ้องขโมยข้อมูลสำคัญ แบรนด์ดังไอทีก็ไม่รอด

ในบรรดาเครื่องจักรเหล่านั้น และหนึ่งในสิ่งที่ซับซ้อนที่สุด คือสิ่งที่เรียกว่านิวเคลียสรูพรุนคอมเพล็กซ์ (NPC) NPC ซึ่งทำจากโปรตีนมากกว่า 1,000 ชนิด เป็นผู้เฝ้าประตูที่แบ่งแยกอย่างเหลือเชื่อสำหรับนิวเคลียสของเซลล์ ซึ่งเป็นบริเวณที่หุ้มด้วยเมมเบรนภายในเซลล์ที่เก็บสารพันธุกรรมของเซลล์นั้นไว้ สิ่งใดก็ตามที่เข้าหรือออกจากนิวเคลียสจะต้องผ่าน NPC ระหว่างทาง

บทบาทของ NPC ในฐานะผู้รักษาประตูของนิวเคลียสหมายความว่ามีความสำคัญต่อการทำงานของเซลล์ ภายในนิวเคลียส DNA ซึ่งเป็นรหัสพันธุกรรมถาวรของเซลล์ ถูกคัดลอกไปยังอาร์เอ็นเอ จากนั้นนำอาร์เอ็นเอนั้นออกจากนิวเคลียสเพื่อนำไปใช้ในการผลิตโปรตีนที่เซลล์ต้องการ NPC ช่วยให้แน่ใจว่านิวเคลียสได้รับวัสดุที่จำเป็นสำหรับการสังเคราะห์ RNA ในขณะเดียวกันก็ปกป้อง DNA จากสภาพแวดล้อมที่รุนแรงภายนอกนิวเคลียสและทำให้ RNA สามารถออกจากนิวเคลียสได้หลังจากที่สร้างเสร็จแล้ว

André จาก Caltech กล่าวว่า “มันเหมือนกับโรงเก็บเครื่องบินที่คุณสามารถซ่อมเครื่องบิน 747 ได้ และประตูก็เปิดเพื่อให้ 747 เข้ามาได้ แต่มีคนหนึ่งยืนอยู่ตรงนั้นที่สามารถกันไม่ให้ลูกแก้วออกมาในขณะที่ประตูเปิดอยู่” Hoelz ศาสตราจารย์ด้านเคมีและชีวเคมีและนักวิชาการของ Howard Hughes Medical Institute เป็นเวลากว่าสองทศวรรษแล้วที่ Hoelz ได้ศึกษาและถอดรหัสโครงสร้างของ NPC ที่สัมพันธ์กับหน้าที่ของมัน ตลอดหลายปีที่ผ่านมา เขาได้ไขความลับของมันอย่างต่อเนื่อง โดยไขความลับทีละส่วน

ผลกระทบของการวิจัยครั้งนี้อาจมีขนาดใหญ่ NPC ไม่เพียงแต่เป็นศูนย์กลางในการทำงานของเซลล์เท่านั้น แต่ยังเกี่ยวข้องกับโรคต่างๆ อีกด้วย การกลายพันธุ์ใน NPC มีส่วนรับผิดชอบต่อมะเร็งที่รักษาไม่หาย สำหรับโรคทางระบบประสาทและภูมิคุ้มกันทำลายตัวเอง เช่น โรคเส้นโลหิตตีบด้านข้าง amyotrophic (ALS) และโรคไข้สมองอักเสบเฉียบพลันที่เกิดจากเนื้อร้าย และสำหรับภาวะหัวใจ เช่น ภาวะหัวใจห้องบนสั่นพลิ้วและการเสียชีวิตจากโรคหัวใจกะทันหันในช่วงแรก นอกจากนี้ ไวรัสจำนวนมาก รวมถึงไวรัสที่รับผิดชอบต่อ COVID-19 กำหนดเป้าหมายและปิด NPC ในระหว่างวงจรชีวิต

ในเอกสารที่ตีพิมพ์ในวารสารScience ฉบับ หนึ่ง Hoelz และทีมวิจัยของเขาได้อธิบายถึงความก้าวหน้าครั้งสำคัญสองประการ: การกำหนดโครงสร้างของใบหน้าด้านนอกของ NPC และการอธิบายกลไกที่โปรตีนพิเศษทำหน้าที่เหมือนกาวโมเลกุล เพื่อยึด NPC ไว้ด้วยกัน

จิ๊กซอว์ 3 มิติขนาดเล็กมากในบทความเรื่อง “สถาปัตยกรรมของใบหน้าไซโตพลาสซึมของรูพรุนนิวเคลียร์” Hoelz และทีมวิจัยของเขาอธิบายว่าพวกเขาทำแผนที่โครงสร้างของด้านข้างของ NPC ที่หันออกจากนิวเคลียสและเข้าสู่ไซโตพลาสซึมของเซลล์ได้อย่างไร ในการทำเช่นนี้ พวกเขาต้องแก้ ปริศนาจิ๊กซอว์ 3 มิติที่เทียบเท่ากันโดยใช้เทคนิคการถ่ายภาพ เช่น กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนและผลึกเอ็กซ์เรย์บนชิ้นส่วนปริศนาแต่ละชิ้น

Stefan Petrovic นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาด้านชีวเคมีและชีวฟิสิกส์ระดับโมเลกุล และเป็นหนึ่งในผู้ร่วมเขียนบทความฉบับแรก กล่าวว่ากระบวนการนี้เริ่มต้นด้วยแบคทีเรีย Escherichia coli (แบคทีเรียสายพันธุ์หนึ่งที่ใช้กันทั่วไปในห้องปฏิบัติการ) ที่ได้รับการดัดแปลงพันธุกรรมเพื่อผลิตโปรตีนที่ สร้าง NPC ของมนุษย์

“ถ้าคุณเดินเข้าไปในห้องแล็บ คุณจะเห็นกำแพงขวดขนาดยักษ์ที่วัฒนธรรมต่างๆ กำลังเติบโตขึ้น” Petrovic กล่าว “เราแสดง โปรตีนแต่ละ ชนิด ในเซลล์ E. coli ทำลายเซลล์เหล่านั้นให้เปิดออก และทำให้ส่วนประกอบโปรตีนแต่ละอย่างบริสุทธิ์ทางเคมี”

บทความอื่น ๆ : spencerleonard.com