Leyla Büyükdereli
Giriş
Hücreler büyüme faktörü gibi yükleri hücre zarından ve hücre içine taşımak için çok zekice bir yönteme sahiptir. Buna klatrin aracılı endositoz denir. Klatrin proteininin molekülleri hücre içinde toplanırlar ve biçimini bozarak zarın dışarıdan çukur gibi görünmesine sebep olurlar.
Çukur yüklerle dolduktan sonra sıkışarak hücrenin içinde bir klatrin kaplı, zara bağlı kesecik oluşturur ve ardından uygun hedefe gider. Kültürlü hücrelerde, bu klatrin kaplı kesecikler her dakika meydana gelebilir.
Bununla birlikte, keseciklerin nasıl birleştiğine dair çelişkili modeller hala mevcuttur ve bu kritik bir bilgi eksikliğini arkasında bırakır. İlk model, sabit eğrilik modeli, bu model eğriliğin klatrin polimerizasyonu ile aynı anda indüklendiği bir modeldir. Diğeri ise; düz-eğri geçiş modeli, ilk olarak klatrin moleküllerinin düz bir kafesinin hücre zarının iç kısmına monte edildiğini ve ardından klatrin kaplı çukur ve kesecik oluşturmak için üç boyutlu yapı değişikliği uygulandığını söylüyor.
Her iki model içinde bulgular elektron mikroskobu tarafından görülebilir fakat bunlar, gerçek nanometre ölçeği dinamiklerini ve klatrin aracılı endositozun olası yollarını açığa çıkarmayacak sabit hücrelerin statik anlık görüntüleridir.
Birmingham’daki Alabama ve Emory üniversitelerinden Alexa Mattheyses ve çalışma arkadaşları şu anda, STAR mikroskobu olarak adlandırılan gelişmiş floresan görüntüleme mikroskobu kullanarak, bilgilerdeki boşluğu dolduruyorlar. Bunun sayesinde, 100 saniyeye kadar olan periyotlarda, canlı hücrelerde baştan sona kadar olan klatrin kaplı keseciklerin oluşumunu takip edebilmeye başladılar.
Nature Communications dergisinde yayınlanan çalışmaları, sabit eğrilik ve düz-eğri geçiş yollarını içeren esnek klatrin kaplı kesecikler olarak adlandırılan oluşum modelini desteklemektedir.
UAB Hücre Bölümü, Gelişimsel ve Entegratif Biyolojide Doçent Doktor Mattheyse, şu sözleri dile getirdi:
Kısa süreli klatrin kaplı keseciklerde, tercihen eğrilik oluşumu klatrin birikmesiyle eş zamanlı olduğunu gösterdik fakat uzun ömürlü, klatrin kaplı keseciklerde düz-eğri geçişi tercih eder. Hep birlikte sonuçlarımız, tek bir eğrilik oluşumu modelinin hücre aracılı endositoz dinamiklerinin heterojenliğini çevreleyemediğini, esnek endositoz modelini destekleyen deneysel kanıtlar sunar.
Eş zamanlı iki dalga boyu eksenel radyometri ya da STAR mikroskobisi, toplam iç yansıma akıcılığına dayanır ya da TIRF mikroskobisi, yaklaşık 100 ila 200 nanometre mesafe için plazma zarında veya zarına yakın floresan etiketli proteinlerin görselleştirilmesine izin verir. STAR mikroskobisinde protein, azalan dalga alanının boyuna bağlı penetrasyon derinliğinden yararlanmak için farklı uyarım dalga boylarına sahip iki florofla işaretlenmiştir. Sonuç, iki floronun floresan yoğunluk oranı ile ölçülen floresan yoğunluğu ve plazma zar mesafesi ile ölçülen her iki protein birikimini aynı anda çözümleme yeteneğidir. Bu mesafe, nanometre z dağılımını temsil eder ve mevcut çalışmada bir eğrilik ölçüsüdür.
Maymun böbrek fibroblast hücrelerini kullanan Mattheyses ve çalışma arkadaşları, 488 ve 647 nanometre uyarı dalga boylarına sahip florofor ile klatrin CLCa ışık zincirini işaretlediler. Daha sonra, hücreler epidermal büyüme faktörüyle birlikte uyararak endositoz oluşmasına sebep oldular. UAB Cheaha süper bilgisayarı kullanılarak yapılan nicel analiz sonucunda 13 hücreden 1,948 CLCa-STAR birikimi elde edildi.
Eğrilik başlangıcının üç model kanıtını buldular: çekirdeklenme, klatrin belirmeden önce bir saniyeden daha kısa sürede eğriliğin başladığı yer; sabit eğrilik, klatrin belirdikten bir ila dört saniyede eğriliğin oluştuğu yer; düz eğri geçiş, klatrin belirdikten dört saniye sonrasında eğriliğin oluştuğu yer.
Verileri daha ileri analiz etmek için araştırmacılar endositoza ait olayları klatorin yaşam sürelerine ve kesecik oluşum modellerine göre gruplandırdı. Bu analiz ilginç özellikleri ortaya çıkardı.
“20 saniyeden daha kısa olan, kısa süreli endokrine ait olaylar çoğunlukla sabit eğrilik modeli yoluyla oluşturulur, 20 saniyeden fazla, daha uzun olayların düzden eğriye geçişi tercih ettiğini bulduk,” dedi Mattheyses. “Çekirdeklenme olayının boyutları daha küçüktü ve kısa yaşam olaylarını tercih ediyordu.”
Araştırmacılar, farklı hücre çizgileri arasında bu esnek klatrin aracılı endositoz modelinin evrensel olup olmadığını test etmek için endositoz büyüme faktörü tarafından uyarılan insan göbek damarı endotel hücrelerini de görüntülediler. Benzer bir endositoza ait olay aralığı buldular.
Bu veriler, daha önce klatrin aracılı endositoz dinamiklerinin takdir edilmemiş heterojenliğini ve klatrin kaplı kesecik oluşumunun plastisitesini göstermektedir ve farklı hücre türlerinin veya yüklerinin eğrilik biçimini etkilemek için bu esnekliği kullanabileceğini belirtirler.” dedi Mattheyses. “STAR mikroskopu kullanılarak yapılan gelecekteki araştırmalar, yardımcı proteinlerinin stoğa katılmasının ve biyolojik parametrelerin rolünün kesecik oluşumuna nasıl katkıda bulunduğunu ve farklı klatorin dinamiklerinin işaretleme ve hücresel homeostazi etkilerini belirleyecektir.
Çalışmanın eş yazarları, UAB Hücre Bölümü, Gelişimsel ve Entegratif Biyoloji Bölümünden; Tomasz J. Nawara, Yancey D. Williams II, Tejeshwar C. RAO ve Elizabeth Sztul; Atlanta, Gürcistan, Emory Üniversitesi Kimya bölümünden, Yuesong Hu ve Khalid Salaita “Görüntüleme kesecik oluşum dinamikleri, klatrin aracılı endositozun esnek modelini destekler.”
Kaynak: https://phys.org/news/2022-06-fluorescence-microscopy-cells-vesicles-cargo.html
Görsel Kaynak: https://scx1.b-cdn.net/csz/news/800a/2018/cells.jpg
Editör: Selin Su GÜNDÜZ