مڑے ہوئے کریز اوریگامی اور ٹوپولوجیکل سنگولیز ایل اولور کی ہائپریکسٹینسیبلٹی کو قابل بناتے ہیں

سنگل سیلڈ پروٹسٹ فارموں کی ایک قابل ذکر تنوع ظاہر کرتے ہیں اور متحرک ماحول میں براہ راست شکار کا شکار سمیت وسیع پیمانے پر افعال کو پورا کرتے ہیں۔لاکریمیریا اولور، ایک شکاری سلیٹ ، گردن کی طرح پروبوسس لانچ کرکے اپنے شکار کا شکار کرتا ہے جو اس کے جسم کی اصل لمبائی میں 30 گنا سے زیادہ توسیع کرسکتا ہے۔<30 s and perform this task repeatably (more than 20,000 times in its life cycle). Such large-scale morphodynamics-an ability to shapeshift in real time-can be quantified by the large strain and strain rate seen in a single cell. Fundamental limits of morphodynamics and how geometry encodes behavior in single cells remain largely unknown.

پروٹسٹ ہمارے سیارے کے تقریبا all تمام ماحولیاتی طاقوں میں ، گہرے سمندر سے لے کر ہمارے ندیوں کے دھارے تک پروان چڑھنے کے لئے قابل ذکر حکمت عملی ظاہر کرتے ہیں۔ اگرچہ فارم اور فنکشن کے مابین تعلقات حیاتیاتی مطالعات کا بیڈروک ہے ، لیکن پھر بھی ہمارے پاس ناقص تفہیم ہے جب بات پروٹسٹوں کے دھماکہ خیز اخلاقی تنوع کی وضاحت کرنے کی ہو۔ جیومیٹری کے عینک لگانے سے ، ہم نے ایک مشہور ، شاپ شفٹنگ پروٹسٹ میں فارم اور فنکشن کے مابین لنک کی کھوج کی ،ایل اولور، جو الٹرونگ گردن جیسے پروبوسس کی حرکیات کے ذریعے شکار پر قبضہ کرنے کے لئے جانا جاتا ہے۔ مختلف جدید امیجنگ ٹولز کی آمد کے ساتھ ، ہم نے ذیلی سیلولر اجزاء جیسے کارٹیکل سائٹوسکیلیٹن اور اس سیل کے جھلی فن تعمیر کو مختلف شکلوں کی ریاستوں میں پکڑے گئے ، جس میں ایک معاہدہ اور توسیعی ریاست شامل ہے ، کا نقشہ تیار کیا۔ چونکہ جیومیٹری پیمانے پر مفت ہے ، اس لئے جوڑے ہوئے سائٹوسکیلیٹل میمبرن فن تعمیر کی ضروری خصوصیات کو ایک چھوٹا سا جسمانی اوریگامی ماڈل میں پکڑا جاسکتا ہے۔ اس کام میں ، ہم یہ ظاہر کرتے ہیں کہ اس جیومیٹری میں ٹوپولوجیکل سنگولیز سیل کی جسمانی تبدیلی کو کس طرح کنٹرول کرسکتے ہیں۔ سیلولر اسکیل اوریگامی کے ذریعہ گردن جیسے پھیلاؤ کی تعیناتی ایک ہی خلیے میں مشاہدہ کی جانے والی سب سے بڑی تناؤ اور توسیع کی شرح ہے۔

ہم نے سنگل سیل مورفوڈینامکس میں سب سے زیادہ معروف تناؤ اور تناؤ کی شرحوں کا موازنہ کیا اور شناخت کیایل اولورایک آؤٹ لیئر کے طور پر. اعلی ریزولوشن امیجنگ کے ساتھ ، ہم نے دریافت کیا کہ اس لکیری توسیع کو مائکروٹوبول بینڈوں پر مشتمل کارٹیکل سائٹوسکلیٹن کے ہیلیکل فن تعمیر کی مدد سے ایک سے زیادہ پرتوں میں پرتوں پر مشتمل ہے جو جھلیوں کی خوشنودی تشکیل دیتا ہے۔ یہ خاص جیومیٹری ایک لمبی پروبوسس کی تیزی سے تعیناتی کے لئے ضروری جھلی اور مائکروٹوبول دونوں تنتوں کو اسٹور کرتی ہے ، جس سے مڑے ہوئے کریز اوریگامی تشکیل دی جاتی ہے۔ اس مڑے ہوئے کریز سیلولر اوریگامی میں جوڑ اور کھلی ہوئی حالت کے مابین تیز منتقلی کو دو ٹوپولوجیکل سنگولیز کی موجودگی سے کنٹرول کیا جاتا ہے: ایک "ڈی کون" (ترقی پذیر شنک) اور مائکروٹوبول بینڈ کی "موڑ کی سنگلٹی"۔ ہم نے اس اوریگامی کا ایک چھوٹا سا ماڈل بھی بنایا ہے تاکہ یہ ظاہر کیا جاسکے کہ کس طرح ڈی کون اور موڑ ٹریورسل کی جوڑے کی حرکیات اس قابل تعی .ن اوریگامی کی نانفائن نوعیت (اسپلنگ) کی طرف جاتا ہے۔ ہمارے کام سے یہ پتہ چلتا ہے کہ کس طرح سب سیلولر اجزاء کی تعیناتی کو کنٹرول کرنے کے لئے ایک سیل کے ذریعہ ٹوپولوجیکل سنگولیز کا استعمال کیا جاسکتا ہے اور اس سلیٹ میں جیومیٹری کے ذریعہ طرز عمل کی مجسم نوعیت کو بے نقاب کرتا ہے۔

چونکہ حالیہ مطالعات پروٹسٹوں کے اہم ماحولیاتی کرداروں کو اجاگر کرتے رہتے ہیں ، لہذا ان قابل ذکر واحد خلیوں میں پیچیدہ طرز عمل کی ابتدا کو سمجھنا بہت ضروری ہے۔ ان خلیوں کے جینیاتی تنوع کی نقشہ سازی کے بارے میں بہت زیادہ کوشش کی گئی ہے ، لیکن ہم اب بھی اخلاقی (ہندسی) تنوع اور بڑے پیمانے پر پروٹسٹس میں اس کے کام کے بارے میں بہت کم جانتے ہیں۔ کے سائٹوسکلیٹن کے سب سیلولر جیومیٹری کی نقشہ سازی کرکےایل اولور، ہم نے ایک ہی خلیے میں انتہائی مورفنگ سلوک کے ہندسی کنٹرول کو بے نقاب کیا۔ مائکروٹوبول کے مطابق مڑے ہوئے کریز اوریگامی کی ایک زندہ مثال کے طور پر ، اس ڈھانچے کے بارے میں ہماری گہری تفہیم سائٹوسکیلیٹن پر مبنی بائیو انجینئرڈ مواد کی ترکیب کے لئے نئے دروازے کھولتی ہے جیسے تغیر پذیر خصوصیات جیسے تعی .ن۔ ہمارا کام قابل تعی .ن مائکرو بوٹکس اور ہلکے وزن والے خلائی فن تعمیر کے لئے بھی براہ راست پریرتا فراہم کرتا ہے۔ مائکرو بوٹکس میں ایجنسی اور ایمبیڈڈ کنٹرول لانے کے لئے ہم جس بلیو پرنٹ کی تلاش کر رہے ہیں وہ پروٹسٹوں کے ہندسی تنوع میں سیدھے نظر میں پوشیدہ ہوسکتے ہیں۔