پروتئین ها که بلوک های ساختمانی تمام سلول ها محسوب می شوند معمولا به عنوان مجموعه هایی از مواد آلی (اورگانیک) بی اثر به شمار می آیند. اما به تازگی دانشمندان پروتئینی را با یک ویژگی بسیار خاص شناسایی کرده اند: پروتئینی که رسانای الکتریکی است!

گویا آی تی – اگر یافته های به دست آمده قابلیت تکرار و اثبات داشته باشند، ممکن است ما به یک ابزار تشخیصی بسیار قدرتمند برای مصارف پزشکی دست پیدا کنیم که قابلیت شناسایی مولکول های پروتئینی را که کوچکترین اثری از جریان الکتریکی دارند داشته باشد.
تیم تحقیقاتی این پروژه از دانشگاه ایالت آریزونا در طول چهار سال مطالعه از زمان آزمایش های اولیه، بارها مطالعات خود را تکرار و بررسی کرده است و داده ها را در مقابل فرضیه ها و توضیحات قرار داده است و در پایان نتیجه گرفته است که واقعا پروتئینی با خاصیت رسانایی الکتریکی وجود دارد.
سرپرست تیم تحقیقاتی استوآرت لیندزی می گوید:”اگر این حقیقت داشته باشد بسیار شگفت انگیز است. چیزی که در واقعیت این مقاله به آزمایش آن می پردازد توضیحات جایگزین ما برای داده ها و حذف کردن نتایج نادرست است.”
همه چیز با ساخت دستگاه های خوانش DNA و آمینو اسید توسط لیندزی و دوستانش آغاز شد، دستگاه هایی که تک مولکول ها را بین الکترودها به دام می اندازند. این فناوری با عنوان تونل زنی تشخیصی (Recognition Tunneling) شناخته می شود.
محققان با مشاهده ی نتایج موفقیت آمیز در مورد تک مولکول ها، سطح کار را بالاتر برده اند تا متوجه شوند که آیا همین پالس الکتریکی می تواند پروتئین ها را نیز به طور کلی تشخیص دهد یا نه.

آن ها دریافتند زمانی که پروتئین alphaVbeta3 از دسته ی اینتِگرین ها که خاصیتی چسب-مانند دارد بین دو الکترود گیر می افتد، “رسانایی الکترونیکی نسبتا بالایی از خود نشان می دهد.”
در طول این سال ها تیم تحقیقاتی به دنبال یافتن توضیحی برای این پدیده بوده است – توضیحی مانند پرش الکترونی، که در آن الکترون ها می توانند در طول فاصله ای بین اتم های مختلف پرش داشته باشند. اما به نظر می رسید که هیچ توضیحی با داده های حاصل از آزمایش ها مطابقت ندارد.
با این حال اندکی بعد لیندزی با مطالعات گابور واتای زیست-فیزیک شناس نظری معروف از دانشگاه لوراند مجارستان آشنا شد، که ایده ای را بر اساس مکانیک کوانتوم به این صورت پیش روی او گذاشت: پروتئین ها در حالتی ویژه بین رسانایی و عایق بودن در حال تعادل هستند.
واتای می گوید نوسان الکتریکی می تواند موجب شود که یک پروتئین به یک رسانای الکتریکی یا عایق الکتریکی تبدیل شود و به نظر می رسد که این توضیح با نتایج یافته های لیندزی و همکارانش مطابقت داشته باشد.

لیندزی می گوید:” ما در آزمایش ها شاهد خاصیت بسیار عجیب رسانایی الکتریکی در این پروتئین بسیار بزرگ بودیم، اما این رفتار پایدار نیست. این خاصیت، یک ویژگی دینامیکی است.”
ایده ی این توضیحات آن است که برای پروتئین ها سه منحنی مختلف برای توزیع میزان انرژی وجود دارد: یکی از آن ها مربوط به حالت فلزی یا رسانا، و یکی دیگر مربوط به حالت عایق است و حالت میانه ی دیگری هم به صورت حالت بحرانی کوانتومی بین این دو وضعیت وجود دارد.
به کمک واتای و انجام چند مدلسازی توسط ابررایانه ها، محققان توانستند حوزه پروتئینی alphaVbeta3 را با آن حالت بحرانی کوانتومی مطابقت دهند.
با انجام آزمایش های بعدی در شرایط اصلاح شده، دانشمندان توانستند دستگاهی را اختراع کنند که قابلیت فعال و غیر فعال کردن خاصیت رسانایی الکتریکی را داشته باشد.
محققان تا اینجا در مورد یافته ها و نتایج بسیار محتاط عمل کرده اند، زیرا تمامی این مطالعات روی یک پروتئین خاص انجام شده است و احتمالا پروتئین های متعدد دیگری هم با این ویژگی وجود دارند که ما آن ها را نمی شناسیم. می توان امیدوار بود که آزمایش های بعدی بتواند این حقایق را روشن کند.
احتمالا ما در حال کشف یک روش کاملا جدید برای درک پروتئین ها هستیم تا بدانیم که چگونه می توانیم از آن ها در دستگاه های نانومقیاس استفاده کنیم و یا شیوه های درمانی جدیدی رابرای بیماری های مرتبط با این پروتئین ها بیابیم.

بنابراین ممکن است نیاز باشد که ما در آینده ای بسیار نزدیک در مورد خصوصیات الکتریکی پروتئین ها تجدید نظر کنیم.
لیندزی می گوید:” اساسا ما تمامی منابعی را که باعث می شدند در مورد یافته های به دست آمده شک یا تردیدی داشته باشیم حذف کرده ایم و با تمام این ها هنوز شاهد این رفتار عجیب در این پروتئین به خصوص هستیم.”
“این خاصیت هنوز هم وجود دارد و و به زیبایی خود را نشان می دهد.”