اثرات ميدان الكترومغناطيسي تلفن همراه بر عملكرد تك نانوكانال پروتييني OmpF: يك رويكرد تجربي

The effects of cell phone electromagnetic fields on the behavior of single OmpF nanochannel forming protein: a practical approach

زمينه و هدف: در سال‌های اخير با پيشرفت چشمگير در سيستم‌های مخابراتی و ارتباطی، خطرات احتمالی امواج ناشی از تلفن همراه بر روی انسان‌ها، يكی از نگرانی‌های جدی جوامع در حال رشد و مدرن بشری به حساب می‌آيد. لذا مطالعه اثرات امواج الكترومغناطيسی روی پروتيين‌ها به ويژه كانال‌های غشايی كه مسئول حفظ شرايط فيزيكی و شيميايی سلولی و انتقال پيام می‌باشند، از اهميت ويژه‌ای برخوردار است. در اين بررسی اثرات ميدان‌های الكترومغناطيسی تلفن همراه روی عملكردهای بيوفيزيكی كانال OmpF جداشده از اشرشياكولی (E.Coli) در غشای دو لايه ليپيدی مسطح در شرايط آزمايشگاهی صورت گرفت.روش بررسی: برای اين منظور ديناميك كانال OmpF به صورت منفرد با استفاده از روش مونتال- مولر در غشای دو لايه ليپيدی مسطح بررسی گرديد. سپس جريان‌های يونی عبوری (پيكوآمپر) از كانال، اندازه رسانايی، حساسيت به پتانسيل غشا و رفتار و الگوی باز و بسته شدن آن در بازه‌های زمانی در حد ميكروثانيه، به صورت هم‌زمان با تكنيك ولتاژ كلامپ اندازه‌گيری شد.يافته‌ها: نتايج نشان می‌دهد ميدان الكترومغناطيس ناشی از تلفن همراه بر حساسيت كانال OmpF به پتانسيل غشا، باز و بسته شدن و تعداد ساختارهای حد واسط آن تاثير معنی‌داری گذاشته، درحالی‌كه بر رسانايی آن تاثيری نداشته است. با حذف ميدان الكترومغناطيس، كانال به‌سرعت در محدوده‌ی زمانی ميلی‌ثانيه يا كم‌تر به حالت اوليه بازگشت. نتيجه‌گيری: بر اساس يافته‌ها امواج ساطع‌شده از تلفن همراه روی عملكردهای زيستی كانال منفرد و ميزان باز يا بسته بودن آن تاثير معنی‌داری داشته و لازم است رويكرد استفاده از فانتوم در شناسايی اثرات منفی ميدان‌ها بازنگری گردد.

Background: Widespread of telecommunication systems in recent years, have raised the concerns on the possible danger of cell phone radiations on human body. Thus, the study of the electromagnetic fields on proteins, particularly the membrane nano channel forming proteins is of great importance. These proteins are responsible for keeping certain physic-chemical condition within cells and managing cell communication. Here, the effects of cell phones radiation on the activity of a single nanopore ion channel forming protein, OmpF, have been studied biophysically.Methods: Planar lipid bilayers were made based on Montal and Muller technique, and the activity of single OmpF channel reconstituted by electrical shock was recorded and analyzed by means of voltage-clamp technique at 20 ˚C. The planar lipid bilayers were formed from the monolayers made on a 60 μm diameter aperture in the 20 μm thick Teflon film that separated two (cis and trans) compartments of the glass chamber. In this practical approach we were able to analyze characteristics of an individual channel at different chemical and physical experimental conditions. The voltage clamp was used to measure the channel’s conductance, voltage sensitivity, gating patterns in time scales as low as microseconds in real time.  Results: Our results showed that exposure of single voltage dependent channel, OmpF, to EMF of cell phone at high-frequency has a significant influence on the voltage sensitivity, gating properties and substate numbers of the single channel but has no effect on single-channel conductance. Regarding to the relaxation time, the channel also recovers in the millisecond time range when the field is removed. Conclusion: We observed an increase in the voltage sensitivity of the OmpF single channel while it had no effect on the single-channel conductance, which is remained to be further elucidated.