İrem Ezgi Ustaoğlu
Giriş
Vücudun dokuları güçlerini nereden alıyorlar? Colorado Boulder Yeni Üniversitesi’nin araştırması, bu uzun süren gizeme dair yeni ipuçları sunuyor. Araştırma, kaderin adı verilen özelleşmiş proteinlerin birleşerek çubuk denilen hücreleri oluşturduklarını ve bir arada kaldıklarını gösteriyor.
Ulusal Akademi Bilimleri İlerleme (Proceedings of the National Academy of Sciences) dergisinde daha yeni yayımlanan buluşlar, canlı-benzeri yapay dokular ve tümör bozucu ilaçlar için büyük bir adım olabilir.
Araştırmanın baş yazarı ve Kimyasal & Biyoloji Mühendisliği Bölümü yüksek lisans öğrencisi Connor Thompson; “Bu proteinleri daha iyi anlamak, bize daha etkili dokuları tasarlamak için yardımcı oluyor. Bu dokular, biyolojik maddeleri daha iyi taklit edebilirler ve kanser tedavisinde daha etkili ve hedef odaklı yaklaşımlar için kapı açabilirler.
Thomson; “Örneğin; bir kanser tedavisi, belirli kaderin proteinleri arasındaki ilişkiyi engelleyebilirse, tümör içerisinde damar oluşumunu yavaşlatarak ya da durdurarak tümör büyümesini büyük olasılıkla yavaşlatabilir.” diye ekliyor.
Kaderin proteinleri vücudumuz için çok önemlidir çünkü sinir, kalp, plesental ve deri dokularında adezyonu ve birleşmeyi tetiklerler. Bu, diğer bir çok görevlerinin yanında, dokuların şekillerini ve fonksiyonlarını korumalarına yardımcı olur.”
Bu büyük, çubuk benzeri proteinler hücre zarının içinde bulunurlar ve hücrenin içi ile dışı arasındaki bilgi alışverişinde görev alırlar. Çıktıkları yerde, hem aynı hücreden hem de başka hücrelerden kaderin proteinleri ile bağ yapabilirler.
Bu proteinler ilk olarak yaklaşık 40 yıl önce keşfedilmişlerdir. O zamandan beri, bu proteinler üzerinde çalışan bilim insanları bu proteinlerin arasındaki bağın zayıflığına şaşırmışlardır.
Yazının yardımcı yazarı ve Kimya & Biyoloji Mühendisliği Glenn L. Murphy bahşedilmiş profesörü Daniel K. Schwartz; “Bu hücreleri ve dokuları bir arada tutan bu yapıştırıcı hakkında çok fazla cevaplanmamış soru var. Proteinler arasındaki bu zayıf etkileşim ve dokulardaki hücrelerin bu güçlü tutuşu arasındaki ilişkisi çözülememiştir.” diyor.
Bu yeni araştırma, bu ilişkiyi çözümlemeye yardımcı oluyor.
Araştırmaya göre; parçalar birbirine ne kadar çok yapışırsa bağ o kadar güçlü oluyor ve o kadar uzun sürüyor, bir cırt-cırt gibi. Sadece aynı hücre üzerindeki değil ancak farklı hücreler üzerinde bulunan proteinler arasında da görülen bu sağlamlaştırılmış güç, bir aradayken kendi aralarında yaptıkları etkileşimden yaklaşık 30 kat daha güçlü bağlar oluşturuyor. Ve bağ oluşumu bir kez başladığında, gittikçe güçleniyorlar.
Mikroskopi İçin Yeni Yöntemler
Schwartz; proteinlerin aslında sınırlı yapıtaşlarından meydana geldiğini belirtiyor.
COVID-19’a sebep olan virüsler gibi virüslerde bulunan kötü üne sahip ‘diken proteinler’in aksine, kaderinler akışkan bir zarda hareket ederler ve kendi pozisyonlarını yeniden ayarlayabilirler. Ayrıca, küme ve kafes gibi yapılar oluşturmak için diğer proteinlerle etkileşimde bulunabilirler.
Thompson’un kaderin proteinleri üzerine yayımladığı daha önceki yazılarında, bu proteinlerin aynı hücre zarı üzerindeki hareketlerini ve birbirleri ile nasıl iletişime geçip bağ kurduklarını araştırdığını görebiliriz. Ancak bu yeni araştırmada, farklı hücre zarları arasında nasıl bu kadar kuvvetli bağ kurabildiklerini keşfetti.
Schwartz; “Küçük bir gelişim gibi dursa da, bu aslında büyük bir adım. Thompson bunun için tamamen yeni yöntemler geliştirmek zorunda kaldı ve sadece bu yöntemler bile bu çalışmadan çıkan en büyük etkiler olabilir.” diyor.
Thompson deneylerini ‘tek molekül mikroskopisi’ ve Förster Resonans Enerji Transferi (FRET) kullanarak gerçekleştirdi. Deneylerini, BioFrontiers Gelişmiş Işık Mikroskobu Çekirdek tesislerinde yaptı. Kaderin proteinlerinin etkileşimlerini çalışmak ve kontrol etmek için tamamen yeni yöntemler geliştirdi ve bir çok üniversitenin parçası olduğu bir grupla yeni öğrenen makine algoritmaları kullanarak çok büyük verileri analiz etti.
Bu teknoloji ile, Thompson aynı anda hem moleküllerin hareketlerini ve ne zaman birbirlerine bağlanacaklarını (renk değişimi ile ayırt ediyordu) görebiliyordu. Büyük veriler kullanmak, araştırmacıların moleküller arasındaki on binlerce etkileşime bakabilmesine olanak sağladı.
Schwartz, dünyanın moleküler düzeydeki doğasını her şeyin sürekli olarak diğer her şeye çarpması olarak betimliyor, buna kaderin proteinlerinin oluşturdukları bağlar da dahil.
Thompson ekliyor; “Ancak bağlar çok güçlüyken, daha uzun süreli beraber kalıyorlar.”.
Kaynak: https://phys.org/news/2021-03-velcro-like-cellular-proteins-key-tissue.html
Görsel Kaynak: https://www.behance.net/gallery/12470329/Inside-Cells-Molecular-Biology-and-Biochemistry?tracking_source=search%7CBiology
Editör: Züleyha DEMİRCİ