Alper Demirezen
Giriş
Çalışma Perelman Tıp Fakültesi’ndeki bir grup bilim insanları tarafından yapılan çığır açan bir araştırmadır. Çalışma ekibi, bir hücrenin ikiye bölünmeden önce hücresel komponentlerden birisi olan mitokondrinin bölünme sonucu oluşan iki yavru hücreye mitokondrinin eşit bir şekilde dağıtılması için nasıl karıştırdığının moleküler detaylarını ortaya koyarak çalışmayı filme aldılar. Çalışma Nature’da yayımlanmış olup esasen temel hücre biyolojisinin başarısıdır. Bu araştırmanın gayelerinden bir tanesi de kanser, Alzheimer ve Parkinson gibi birçok mitokondriyal ve hücre bölünmesi ile alakalı hastalıkların anlaşılması olabilir.
Araştırmanın Detayları
Hücresel biyolojide mitokondri büyük önem ihtiva eder nitekim mitokondri hücresel enerji üretimini gerçekleştiren, moleküler oksijen reaktörleri olan önemli komponenttir. Penn Medicine ekibi, araştırmada önemli yapısal proteinlerinden olan aktin filamentinin hücre bölünmesi esnasında mitokondrinin yavru hücrelere eşit bir şekilde dağıtılmasını sağlayan protein olduğunu keşfettiler. Neticede, mitokondri eşit bir şekilde dağıtıldıktan sonra yavru hücreler aynı kütleye ve kaliteye sahip olacaklardır.
Penn Tıp Fakültesi’nde kıdemli Fizyoloji yazarı Erika Holzbaur aldıkları filmde aktin filamentlerinin karıştırılan mitokondri bileşenini tuhaf bir şekilde rastgele hücre içerisinde hareketli olduklarını belirtti ve kuyruklu yıldız görünümünü elde etmelerinin, bunun hızlı bir şekilde gerçekleştirebilmelerini ve farklı süreçlerin gözlemlenmesini de yaptıklarını vurguladı.
Canlıların temel özelliklerinden olan mitoz bölünme, hassas ve bir dizi karışık manevralar içermektedir. Bölünen ana hücre, kendi genomunu yavru hücreye aktarırken bir tane olarak verip mitoz sonucu oluşan iki yavru hücrede özdeş bir şekilde genomun kopyasının sahip olmasını sağlamalıdır. Mitoz bölünmede sadece genom değil diğer önemli hücresel komponentlerde eşit bir şekilde iki yavru hücreye aktarılmalıdır.
Araştırmanın baş yazarı Holzbaur’un laboratuvarında çalışan Ph.D. Andrew Moore ve ekibin diğer üyeleri ile birlikte, mitokondri bileşeninin mitoz bölünme esnasında nasıl karıştırıldığını anlamaya çalıştılar. Araştırmacılar, daha öncede bahsedilen yapısal protein olan, hücreyi şekillendirmek ve düzenlemek için hücre membranının iç zar kısmını düzenleyen aktin filamentlerine odaklanmayı tercih ettiler. Önceki bulguların işaret ettiği üzere, aktin proteininin mitoz bölünme esnasında mitokondriyi organize etmesine dair sonuçlar vardı. Bu süreci deneysel olarak görüntüleme oldukça zor bir işlemdi çünkü kısmen de olsa hücrelerin aktin bazlı ince katların araya girme eğilimi söz konusuydu.
Araştırma ekibi, hücreler bölünmeden hemen önce hücrelerin içerisindeki kalın 3D aktin filamentlerinin ağını tespit edebilmek için gelişmiş mikroskopi teknikleri kullandılar. Gözlemledikleri görüntü kafes şeklinde yapıydı ve mitokondri bileşenini eşit bir şekilde boşluk bırakma etkisine sahipti. Çalışmadaki bilim insanları aktin ağlarını bozacak olan özel bir toksik madde ile muamele ettikten sonra mitokondri bileşeninin eşit aralıklarının kaybolduğunu ve böylece yavru hücrelere de eşit olarak dağıtılmayacağını haliyle de yavru hücreler eşit miktarda ve kalitede mitokondri organeline sahip olamayacağını gözlemlediler.
Araştırmacılar bu gözlemden sonra ilginç bir deneyime daha tanık oldular. Yavru hücrelere eşit bir şekilde mitokondrileri aktarmaya çalışan aktin bazlı bir prosesi tespit ettiler. Hücre nükleusu etrafında dalga benzeri bir oluşum içinde birlikte hareket edebilen aktin filamentlerinin bulutlarını gördüler ve filme aldılar. Aktin bulutları mitokondrinin etrafını sararak hareketsiz kalmasını sağlarlar ancak bazı durumlarda da aktin filamentleri hücre içerisinde mitokondrinin hareket etmesi için önayak olup hareket etmesini sağlayan “kuyruklu yıldız kuyrukları” ismi verilen yapıları oluşturarak mitokondri üzerinde bir araya gelirler.
Holzbaur ve çalışma ekibi araştırmadan edindikleri çıkarımlara göre bu aktin bazlı bulutların ve kuyruklu yıldızların mitokondriyal komponentin daha kaliteli bir şekilde dağılımı yapabilmek için mitokondriyi rastgele hareket ettirme fonksiyonu gördüğü veya işleyişinin öyle olduğunu kanaatine vardılar. Örneğin hücrenin belli bir kesminde meydana gelmiş hasarlı mitokondri yavru hücrelere aktarılırken daha eşit bir şekilde dağılımı yapılmaktadır.
Bilim insanları aktin kuyruklu yıldızlarının aslında 30 yıldır Listeria isimli bakteride olduğunu fakat bunun önemli bir biyolojik prosese dahil olmadığını önceden gözlemlemişlerdir.
Holzbaur ve ekibi şu an mitokondriyal karıştıma işleminin hücresel organizasyonunu ve stabilizasyonunu takip etmektedirler ayrıca bu proseste meydana gelen herhangi bir bozuklukta organizmalarda ne tür olayların cereyan edeceğinin de takipçisidirler.
Kaynak: https://phys.org/news/2021-03-reveals-cell-mitochondria.html
Görsel Kaynak: https://phys.org/news/2021-03-reveals-cell-mitochondria.html
Editör: Seray YETKİN