E. coli’de Isı Şokuna Cevap Veren Yeni Mekanizmanın Açılımı

Giriş

Biyolojik hücreler normalden oldukça fazla sıcaklığa maruz kaldıklarında “ısı stresi tepkisi” olarak adlandırılan bir süreçten geçerler. Isı stresi birçok proteinleri etkiler. Bunlara küçük ısı şoku proteinleri (sHsps) ve çeşitli ısı şoku proteinleri de dahildir (Hsps).

Biyolojik olan bu hücreler birden fazla önemli fonksiyonları yerine yetirir:

1. Zarar görmüş proteinlerin yenilenmesi.
2. Isının etkisi ile proteinlerin topaklanmasının karşısının alınması .
3. Isıya duyarlı yapılan korunması.

Bilindiği üzere bakteriler arasında en yaygın araştırılan bakteri türü Escherichia coli‘dir. E.coli’de IbpA olarak adlandırılan sHsps diğerlerinden farklı fonksiyona sahiptir. Diğer proteinlerde olduğu gibi koruyucu rolünden başka, gerek duymadığında kendi sentezini sonlandıran önemli rolü de vardır. Kısaca, ekstrem sıcaklığa maruz kaldığında spesifik genlerinin ekspresyonunu kontrol edebiliyor.

Son zamanlarda bilim adamları IbpA’nın kendi ifadesini ve paraloğunun (ortak bir atayı paylaşan ve gen kopyalama olaylarından ortaya çıkan bir gen) IbpB ifadesini düzenlediğini bulmuş olsa da, bu proteinin diğer genleri de düzenleyip düzenlemediği konusunda hala belirsizdirler.

Japonya’daki Tokyo Teknoloji Enstitüsü’nden Prof. Hideki Taguchi ve Dr. Tsukumi Miwa, Proceedings of the National Academy of Sciences’da yayınlanan çalışmada bunun sebebi açıklanmıştır. Araştırmacılar, genetiği değiştirilmiş E.coli türlerinde farklı deneyler yapmış ve sıcaklığa karşı verdiği tepki mekanizmalarını incelemiştir. Çalışmaların sonucu olarak Hsp’nin daha önce hiç bilinmeyen önemli fonksiyonu bulunmuştur.

İlk başlarda yapılan deneylerde IbpA’nın ciddi şekilde protein sentezini durduğu ve translasyonu yavaşlattığını buldular. Fakat yapılan diğer deneyler ise bunun doğru olmadığını göstermiştir. Yani, Hsps RNA sentezinde translasyon düzeyinde önemli bir rol oynamadığı, protein sentezini durdurmadığı bulundu. Bilindiği üzere σ32 100’den fazla ısı şoku ile ilişkili olan genin düzenlenmesinden sorumlu olan transkripsiyon faktörüdür. Araştırmacılar IbpA’nın σ32 faktörüne etki edeceğinden şüpheleniyorlardı. Bu sebepten mekanizmayı tam olarak anlamaları için yeni bir model önerdiler. Bu model ekstrem sıcaklık olmadığında bile IbpA σ32 sentezi eden rpoH RNA’nın translasyonuna etki eder ve baskılar. σ32 seviyesi azaldıkça Hsps proteinlerinin miktarı düşmeğe başlar. Lakin her hangi ısı şoku yaranırsa, IbpA zarar görmüş ve ya kümelenmiş proteinlere bağlanır. Yaranan hasarı önlemek için ise σ32 miktarı hızla artmaya başlar.

Bunun fizyolojik olarak önemi nedir? Prof. Taguchi bu mekanizmay böyle açıklıyor: ‘’Çevre seviyesindeki ifade düzenlenmesinin oldukça hızlı olması ve yaranan ısı şokuna anında cevap vermesi için uygun olmasıdır’’

‘’Bunun avantajlarından biri ise bakteri türlerinin ekstrem ortamlara uyum sağlamasıdır’’ diye Prof. Taguchi ekliyor. Yapılan IbpA çalışması daha önce hiç bilinmeyen bu faktörünün ortaya çıkarılmasına yardım etti. Edinen bu bilgiler sadece mikrobiyoloji alanında değil, biyomühendislik, endüstriyel, tıbbi ve çevresel uygulamalarda  da önemli rol oynadığı kanıtlanabilir.

Kaynak: https://phys.org/news/2023-08-unveiling-mechanism-underlying-response-coli.html

Görsel Kaynak: https://mavink.com/explore/E.-Coli-Expression

Editör: Yasemin CANKAT