مشاهده رنگهای سرخ‌تر از سرخ با دستاورد دانشمند ایرانی
دانشمند ایرانی دانشگاه میشیگان و همکارانش توانستند رنگدانه‌های مهندسی شده‌یی را تولید کنند که می‌توانند طول موجهای غیر قابل شناسایی توسط چشم انسان را جذب کنند.به گزارش ایسنا، پروفسور بابک برهان، استاد شیمی دانشگاه میشیگان توانسته یک رنگدانه حسگر رنگ در چشم انسان را برای جذب رنگهای قرمز با طول موج بیشتر از طیفهای قابل مشاهده توسط انسان دستکاری کند.
این رنگ قرمز، محصول آزمایش‌های انجام شده برای درک چگونگی جذب رنگهای مختلف توسط رنگدانه‌های حسگر رنگ بوده است. این محققان از رنگدانه «رودوپسین» استفاده کرده‌اند که در سلولهای گیرنده نور درون شبکیه یافت میشود.
یک مولکول رودوپسین از پروتیین‌هایی موسوم به اوپسین و کروموفور ساخته شده است. کروموفور بخش از مولکول بوده که مسوول جذب طول موجهای مختلف نور است. این دو پروتئین به همراه هم نور را به علائمی برای رنگهای مختلف ترجمه کرده که سپس توسط مغز تعبیر می‌شوند. درون چشم یک کروموفور موسوم به شبکیه به طول موجهای اعم از قرمز در حدود 560 نانومتر تا آبی در حدود 420 نانومتر واکنش نشان می‌دهد.
برهان اظهار کرد: سوال این بوده که چگونه می‌توان تمام این رنگها را با استفاده از یک مولکول مشاهده کرد.
پروتئین‌های متصل می‌توانند طیف نور جذب شده توسط کروموفور را از قرمز گرفته تا سبز و آبی کنترل کنند اما تا کنون چگونگی تنظیم این قابلیت جذب شناسایی نشده بود. تصور قبلی دانشمندان این بود که سایه دریافتی توسط این مولکول در نتیجه بیش از یک تعامل از جمله یک تغییر در شکل مجموعه پروتئین کروموفور و یک تغییر در موقعیت‌های بارهای الکتریکی در مولکول پروتئین تغییر جهت می‌دهد.
با این حال کار پرفسور برهان اکنون نشان داده تنها یک عامل برای تغییر حساسیت یک کروموفور به نور مورد نیاز است.
تیم برهان اسیدهای آمینه را در یک ساختار ایجاد شده از شبکیه و یک پروتئین مهندسی شده جایگزین اوپسین ترکیب کرده تا تعاملات مسبب حرکت کروموفور در ورای قابلیت خود را برای جذب طول موجهای مختلف نور شناسایی کنند.
برخی از اسیدهای آمینه با خود بارهای الکتریکی را حمل کرده و معمولا یک بار مثبت در یک بخش از مولکول قرار می‌گیرد؛ اما تیم برهان توانست این بارهای مثبت را به طور مساوی در سطح سازه با تقلید از اسید آمینه‌های درون پروتئین گسترش دهد.
این محققان توانسته‌اند 11 سازه پروتئینی مصنوعی را ساخته و از روش اسپکتروفتومتری برای شناسایی طول موجهای جذب شده توسط آنها استفاده کنند. کروموفورهای درون یک پروتئین خاص توانست نور قرمز را با طول موج حدود 644 نانومتر جذب کند که تقریبا نزدیک به طول موج نور مادون قرمز با طول موج حدود 750 نانومتر است.
به گفته پرفسور برهان، این دستاورد بسیار غیرمنتظره بود چرا که کروموفورهای طبیعی از خاصیت جذب حداکثر 560 نانومتر برخوردارند.
اگرچه با برخورداری از این رنگدانه در چشم نیز جهان همیشه قرمزتر از حالت موجود نخواهد بود، برای مثال چیزهای سفید در آن زمان ممکن است سبز به نظر برسند.
برای برهان یک سری جزئیات وسوسه‌برانگیز هنوز دست نیافتنی باقی مانده و آن مشاهده شکل حیات از منظر گیرنده‌های نوری با قابلیت جذب طول موج 644 نانومتر است.
برهان اظهار کرد: به نظر می‌رسد که باید نوعی رنگ بسیار قرمزتر را مشاهده کرد. ما تاکنون رنگهای قرمز را با جزئیات بسیار بیشتر دیده‌ایم اما در این مورد هنوز مطمئن نیستم.
وی در حال حاضرامیدوار است از این دستاورد بتوان در فناوری تصویربرداری استفاده کرد. محققان اکنون برای پیگیری سلولهای خاص در بدن می‌توانند پروتئین‌های سبز فلورسنت را به آنها وصل کرده و مسیر آنها را دنبال کنند؛ اما با جایگزینی این پروتئین‌ها با دستاورد برهان، می‌توان طول موجهای طولانی‌تر نور را نیز جذب کرد. از آنجایی که نورهای دارای طول موج بیشتر می‌توانند تا حد بیشتری درون بدن نفوذ کنند، ممکن است به تصویر واضحتر از بافتهای عمقی‌تر منجر شوند.
این پژوهش در مجله ساینس منتشر شده است.
