Merve TELTIK
İçindekiler
Tanım
Kuzey Karolina Üniversitesi, Rockefeller Universitesi ve Kolombiya Üniversitesi’nden bilim adamları hücrelerdeki en temel ve önemli moleküler makinelerden birinin gizli çalışmalarını ortaya çıkardı.
Science Dergisinde yayınlanan çalışmada bilim adamları histon mRNA 3′ uç işleme makinesi olarak bilinen karmaşık bir molekül grubunun atomik yapısının belirlemek için biyokimyasal deneyleri ve kriyo-elektron mikroskopisi (kriyo-EM) kullandı. Bu makine hücre genomunun doğru düzgün aktivite göstermesinde ve duplikasyonunda temel bir rol oynar ve kusurlu oldugunda kanser de dahil olmak üzere insan hastalıklarına yol acabilir.
Histon proteinleri tüm bitkilerde ve hayvanlarda bulunur ve kromozomlardaki DNA’nın histon boncukları etrafına sarıldığı düzenlemeyle “art arda dizilmiş” bir form oluşturur.
Histon mRNA 3′ uç işleme makinesi, bir histon geninden kopyalanan ve karşılık gelen histon proteinini kodlayan mRNA transkriptinin – tam olarak doğru yerde – kesilmesinden sorumludur. Makine, hücrelerin bölünmesi ve DNA’sını çoğaltması gerektiğinde yüksek seviyelerde görülen histon proteinlerinin hücrelerinin üretiminde önemli bir rol oynar. Yapı, makinenin sadece histon mRNA’yı bağladıktan sonra nasıl etkinleştirildiğini gösterir ve diğer RNA’ların kesilmesini önler.
Çalışma
Kıdemli yazar Liang Tong “Bu yapı, hücrelerdeki kritik bir sürece ilk atomik içgörüleri sağlar ve bu makine hakkındaki mevcut bilginin büyük bir kısmını güzel bir şekilde açıklar ” diyor. Columbia Üniversitesi Biyolojik Bilimler Bölümünde Profesör William R. Kenan “Yapı uzun zamandır alandaki bilim adamları tarafından beklendi ve makinenin zarif amfora şekli beklenmedik bir bonus. Yapı aynı zamanda diğer RNA 3′-uç işleme makinelerine değerli bilgiler sağlıyor, çünkü anahtar bileşenleri histon makineleri ile paylaşıyorlar. ” diyor.
Tong’un son çalışmaları kanonik makineyi pasif bir şekilde gösterdi. Şimdi, bilim adamları makinelerin nasıl etkinleştirildiğine bir göz attıyorlar.
Tong, “Bu yapı yeni cryo-EM tekniğinin dikkat çekici gücünün bir başka örneğidir.” diyor.
Moleküler biyolojinin önemli bir başarısı olan bu kompleksin yapısının çözümü, bir dizi laboratuvar ve moleküler biyolog tarafından yaklaşık 40 yıllık bir araştırmanın doruk noktasıdır.
Çalışmanın yazarlarından William Marzluff “1974’te Florida Eyaletinde doçent olarak laboratuvarıma ilk başladığım Histone mRNA problemi ve nasıl düzenlendiği konusundaki çalışmalarıma başladım” dedi. UNC Tıp Fakültesi’nde ve UNC-Chapel Hill’de Biyolojik ve Genom Bilimlerinde Bütünleştirici Bölümünden Profesör William R. Kenan şöyle devam etti: “Ve bu kesinlikle bu araştırma alanında yaptığımız en önemli katkı.”
Makinenin birçok bileşeninin keşfine öncülük eden UNC Tıp Fakültesinde Biyokimya ve Biyofizik Bölümü profesörü Zbigniew Dominski “Uzun zamandır bu moleküler makinenin farklı parçalarını inceliyoruz, ancak şimdi ilk kez tüm parçaların birbirine nasıl uyduğunu ve birlikte çalıştığını biliyoruz,” dedi. “Sanki birisi eski bir arabanın kaputunu açtı, böylece sonunda tüm motorun nasıl göründüğünü ve çalıştığını görebiliyordu, aniden beklenmedik mekanik ve işlevsel ayrıntıları öğreniyordu.”
Dominski, Rockefeller Üniversitesi’nde Profesör ve Moleküler Elektron Mikroskopi Laboratuvarı Başkanı Thomas Walz ile yazışmalar yaptı.
Özel Bir Kuyruk
Her protein bir gen ile başlayan bir süreçte üretilir. Özel enzimler, gendeki bilgileri hücre çekirdeğindeki DNA’nın moleküler kuzeni olan ribonükleik asit (RNA) biçiminde kopyalar. 3′ uç işleme makinesi adı verilen özel bir moleküler makine daha sonra bu RNA ipliğini hücrenin ana kısmına göç eden ve oraya çevrilen bir haberci RNA (mRNA) adı verilen bir moleküle dönüştürmek için doğru yerde kesmelidir. Ayrıca mRNA burada nihai proteine dönüştürülür.
Hemen hemen tüm proteinler için mRNA’lar, onları doğru yerde kesen ve onlara özel bir kuyruk ekleyen bir tür 3 ‘uç işleme makinesi tarafından işlenir. Hücre bölünmesi için gerekli histon proteinlerini kodlayan hayvan hücrelerindeki histon transkriptleri, onları kesen ancak kuyruk eklemeyen farklı bir makine tarafından işlenir. Ve bu çığır açan yapısal çalışma nedeniyle şimdi çok aşina olduğumuz bir makinedir.
Mazluff “Kimse histon mRNA’ların neden diğer mRNA’lardan farklı olduğunu bilmiyor; teolojik bir soru diyoruz,” diye şaka yaptı.
Kanonik ve histon RNA 3 ‘uç işleme makinelerinin her biri bir düzineden fazla bireysel protein ve RNA molekülünden oluşur. Bu unsurlardan bazıları her iki makinede de bulunur ve bu da ortak bir evrimsel kökene işaret eder. Histon 3 ‘işleme makinesi, RNA’yı gerçekten parçalayan protein de dahil olmak üzere kanonik makine ile aynı üç çekirdek proteini içerdiğinden, iki makinenin aktivasyon süreci muhtemelen benzerdir, ancak iki makinenin RNA hedeflerini tanıma şekli farklıdır.
Tong, Dominski, Marzluff ve meslektaşları, 13 protein ve 2 RNA bileşeninden histon RNA 3 ‘uç işleme makinesinin çalışan bir versiyonunu, esasen bir test tüpünde birleştirmeyi başardılar. Makine daha sonra New York Yapısal Biyoloji Merkezi’nde (NYSBC) kriyo-elektron mikroskopları kullanılarak görüntülendi ve daha sonra veri işleme, nihayetinde neredeyse atomik çözünürlükte bir yapıya yol açtı. Ekip ayrıca bireysel işlevlerini doğrulamak için önemli bileşenleri değiştirebildi.
Amfora
Makinenin yapısı, bir uzun saplı bir amfora benziyordu. Kriyo-EM analizi, makinenin histon RNA’sını nasıl tanıdığını ve tam olarak doğru yerde nasıl kestiğini de ortaya koydu.
Dominski, “RNA telinin iki elementini tespit ediyor ve sadece mevcut olduklarında bu makinedeki kesme cihazı bıçaklarını açığa çıkarıyor.” dedi. “Rasgelelik yok, kaza yok; sadece kesmesi gerekeni kesiyor ve çalışma bunu güzel bir şekilde ortaya koyuyor.”
Dominski, bu histon RNA işleme makinelerini 1990’ların ortalarından beri araştırıyor ve Marzluff, Tong ve diğerleri ile birlikte, bireysel bileşenler hakkında önemli keşiflerden sorumlu. “Bu, bu makinenin nasıl çalıştığını anlamak kadar, yolun aşağı yukarı sonu.” Dedi. “Bu çalışma ile bunu açıkça çözdük ve bu iyi bir duygu.”
Kaynak: phys.org/news/2020-02-key-molecular-machine-cells-pictured.html
Görsel Kaynak: https://www.greelane.com/tr/bilim-teknoloji-matematik/bilim/cell-wall-373613/
Editör: Meryem Melisa KAR