Alper Demirezen
Optimal Seviyedeki Hücresel Aktivitenin Önemi
Optimal seviyede hücrenin işlevi, biyomoleküllerin sentezi ve bozunması için hassas bir denge gerektiren durumdur. Otofaji mekanizması, hücrelerin kendilerine ait komponentlerini temizlemeye ve geri kazandırıp dönüştürdüğü, hücresel süreçlerin daha verimli çalışmasına, hücrenin iç ortamını temizleyip ve koruduğu biyolojik süreçtir. Hücreler herhangi bir strese maruz kaldıklarında, örneğin yetersiz besin durumu gibi stres koşullarına girdikleri zaman otofaji, hücrelere besin sağlayabilmek adına gerekli olmayan hücresel bileşenlerin parçalanmasıyla ve bu koşullar altında işlev gördüğünde güçlü bir şekilde indüklenebilir.
Memelilerde otofaji substratları, otofagozomlar olarak bilinen çift katlı membrana sahip veziküller aracılığı ile ilgili bileşenlerin parçalanması üzere maya ya da lizozomlardaki lümenlere verilir. İlk başlarda otofaji mekanizması hücrenin sitoplazmasındaki substratların rastgele bir şekilde izole edip seçici olmayan bir biyolojik süreç olarak kabul edilirken yapılan araştırmalar, proteinlerin alt kümeleri (ilgili alt kümeler) bozulmuş ya da hasara uğramış, gereksiz hücresel komponentlerin seçici bir şekilde izole edilip işleme tabii tutulduğu gösterilmiştir. Otofaji mekanizmasıyla organellerin ve proteinlerin seçici bir şekilde izole edilmesinin aksine RNA moleküllerinin otofaji sürecine dahil olup olmadığı, ve bozunmadığı merak konusu olmuştur.
Bilimsel Çalışmalar
Tokyo Tech ve RIKEN’den araştırma ekibinin Nature Communications’da yayımlanan araştırma yazısında hücresel protein yapmak ve protein sentezi için ribozomları bağlayabilmek adına translasyon mekanizması için gerekli bilgileri içeren mRNA moleküllerinin seçici bir şekilde otofajisini deneyimlemek için analizini yaptılar. Otofaji ile ilgili öncü çalışmaları sayesinde 2016 Nobel Fizyoloji veya Tıp alanından ödül alan Tokya Tech’ten araştırmanın ilgili yazarı Prof. Yoshinori Ohsumi ve araştırma ekibinin bulgularında RNA molekülünün maya hücrelerinde vakuole teslim edildiğini, vakuolar yapılarının nükleazlar tarafından parçalandığını gösterdiğini belirtti. Ardından otofaji mekanizması ile birlikte RNA molekülünün seçici olarak bozunup bozunmadığı sorusu ele alınarak, bu projenin başlangıç noktası olduğu bildirilmiştir.
Vakuolde biriken RNA molekülleri, Rny1 nükleazları tarafından parçalanırlar. Araştırmacılar da bu enzimden yoksun maya suşları oluşturdular. Araştırmacılar, bu suşları kullanarak vakuolde biriken RNA moleküllerini izole edip tanımladılar. Ardından otofajiyi stimüle ettiklerinde Rny1 nükleazı eksikliği olan hücrelerde vakuole verilen mRNA moleküllerinin benzeri olmayan özelliklerinin analizini yapabilmek için otofajiyi teşvik edici bir ilaç olarak bilinen rapamisini kullandılar. Kritik bir durum olarak otofaji aracılığı ile vakuollere gönderilen mRNA moleküllerini rastgele bir şekilde değil de seçici bir şekilde otofajiye uğradığını gördüler.
Daha sonra araştırma ekibi farklı mRNA türleri ile bu hücrelerdeki mRNA’lar ile ciddi analizini yaptıktan sonra vakuolle zenginleştirilmiş ve kofullar ile tükenmiş mRNA moleküllerinin tanımlamasını yaparak analiz ettiler. İlginç bir durum olarak amino asit biyosentezinde var olan proteinlerin house-keeping mRNA’ları kofullara veriliyordu. Bunun aksi bir durumu olan düzenleyici işlevlere sahip olan protein kinazlar gibi moleküllerin sentezi için gerekli olan mRNA’lar, ağırlıklı olarak vakuolü tükenmiş mRNA kısımlarında belirtildi.
Ayrıca protein sentezi işlemine girmiş mRNA moleküllerin translasyon ile ilişkili bir süreç olduğunu öne sürülen vakuole verildiğini ispat etmişlerdir. Dahası, uygulanan rapamisin tedavisinin üzerine daimi olan mRNA-ribozom ilişkisininin otofaji vasıtası ile bozunması esnasında vakuolar mRNA taşınımının önemli bir beliryecisi olduğu tespit edilmiştir.
Dr. Makino ve Prof. Ohsumi, otofaji mekanizmasının gen düzenlemesinde önemi belirterek elde ettikleri bulgularda otofaji sırasında gerçekleşen translasyon mekanizmasında mRNA degredasyonunu regüle ettiği ve böylece ribozomla ilişkili mRNA moleküllerinin ifadesini hassas ve hızlı bir şekilde sağladıklarını gösterdiler. Otofaji mekanizması hücrelerin strese maruz kaldıkları esnasında son derece etkili bir yanıt için önem ihtiva etmektedir. Bu yüzden ribozomla ilişkili mRNA’ların otofaji mekanizması tarafından seçici bir şekilde degredasyonu, hücrelere yeni koşullara uyum sağlarken mRNA moleküllerinin kaderini belirleme ihtimali yüksektir.
Kaynak: https://phys.org/news/2021-04-mrna-degradation-autophagy-role-gene.html
Görsel Kaynak: https://phys.org/news/2021-04-mrna-degradation-autophagy-role-gene.html
Editör: Seray YETKİN