Bakterilerin Hücre Döngüsü

Giriş

Basel Üniversitesi Biozentrum bölümünde bulunan araştırmacılar, bakterilerin hücre bölünmelerini, genetik malzemelerinin replikasyonu ile nasıl koordine ettiğini ispatladılar. Bakteri hücre döngüsünün mevcut konseptinin niçin yeniden yazılması gerektiğini disiplinlerarası bir çalışmada açıkladılar. Sonuçlar eLife‘da yayınlandı.

Canlı olan her hücre büyür ve bölünür, böylece yeni yavrular üretilir. Aynı zamanda bu işlem hücre döngüsü olarak bilinir. İki koordineli döngünün periyodik tekrarı kesin olarak şöyle tanımlanır: bir yandan hücrenin genetik bilgilerinin kopyalanması, diğer yandan hücre bölünmesi. Her ne kadar bitki ve hayvan hücrelerindeki hücre döngüsü son yıllarda kesin olarak açıklanmış olsa da, bu iki sürecin bakterilerde nasıl koordine edildiği belirsizliğini korumuştur.

DNA Replikasyonu Hücre Döngüsünün Zamanlanmasını Kontrol Eder

Hücre döngüsünün, hücre doğumuyla başladığını ve bir sonraki hücre bölünmesiyle bittiğini düşünmek her ne kadar doğal olsa da, yeni yapılan araştırmalar, bu konseptte başlıca bir değişim olduğunu savunmaktadır. Bulgular, bakterilerde hücre döngüsünün, DNA replikasyonu ile başladığını ve sona erdiğini, iki DNA replikasyon olayının arasında gerçekleşen hücre bölünmesi olayı ile meydana geldiğini göstermektedir.

Basel Üniversitesi Biozentrumunda bulunan Prof. Erik Van Nimwegen tarafından yönetilen araştırmacılar, mikroakışkanlar, otomatik hızlandırılmış mikroskopi, sofistike görüntü analizi ve hesaplamalı modellemeyi birleştiren oldukça disiplinlerarası bir yaklaşımı kullandılar. E. coli hücrelerinin davranışlarını uzun süre boyunca tek tek gözlemlediler ve çeşitli büyüme koşullarındaki binlerce hücre döngüsü için büyüme, hücre bölünmesi ve DNA replikasyonunu tanımlayan çoklu değişkenleri sistematik olarak ölçtüler. Hücre döngüsünün kontrol mekanizmalarını ortaya çıkarmak için daha sonra bu verilere hesaplamalı modelleme uyguladılar.

Çalışma başkanı Thomas Julou, durumu şöyle açıklıyor; “Modelimiz, E. coli‘deki hücre döngüsünün DNA replikasyonu ile başladığını ve bu noktada iki farklı sayacın çalışmaya başladığını göstermektedir; bir tanesi bir sonraki hücre bölünmesinin ne zaman gerçekleşeceğini belirlerken, diğeri bir sonraki DNA replikasyonunun ne zaman başlayacağını belirler. Bu iki sayacın moleküler temelini henüz tanımlamadık fakat, son sayaç sıfırlamasından bu yana üretilen biyokütle, bir sonraki bölme ve çoğaltma olayları gerçekleştiğinde değişken bir kontrol olarak görünüyor.”

Kontrol Mekanizmalarını Ortaya Çıkarmak İçin Dalgalanmaların İncelenmesi

Mutasyon etkilerinin analiz edildiği klasik moleküler biyoloji yaklaşımlarının aksine, mevcut çalışma normalde büyüyen hücrelerin sergilediği ince dalgalanmalardan kaynaklanan analizin, altta yatan sürecin nasıl kontrol edildiğini belirlemek amacıyla kullanılan yeni bir yaklaşım türüdür.

Erik Van Nimwegen, “En büyük zorluk, doğumda hücre boyutu gibi hücre döngüsü parametrelerinin dalgalanmalarındaki ilişkilerinin yapısını analiz etmek için istatistiksel yöntemler geliştirmekti. Geliştirdiğimiz yeni bir anahtar fikir, değişkenler arasındaki ilişkileri aramak yerine, hangi değişkenlerin birbirinden bağımsız olarak dalgalandığını belirlemek için daha bilgilendirici olmaktır.” diyor. Bu yaklaşım, bilim insanlarının bakteri hücre döngüsünün kontrol mekanizmasını ortaya çıkarmasını sağlamaktadır, fakat genel olarak bu yöntem diğer biyolojik süreçleri ve organizmaları incelemek için uygulanabilir.

Dergi Bilgisi: phys.org

Görsel Kaynak: https://twitter.com/MensHealth_TR/status/1039849837842374656

Editör: Berfin Sucu