Yeni Teknik ve Canlı Beyindeki Proteinler

Giriş

Araştırmacılar, ilk kez, yaşayan bir hayvan beynindeki farklı türde nöronların içindeki proteinleri tanımlamak için başarılı bir girişimde bulundular.

Northwestern Üniversitesi ve Pittsburgh Üniversitesi önderliğinde gerçekleşen bu yeni çalışma, beynin milyonlarca proteinini anlamak için dev bir adım. Bütün hücrelerin yapı taşı nöron içerdiği için proteinler, Alzheimer ve Parkinson gibi kompleks beyin hastalıklarını daha iyi anlamanın ve yeni tedavi yöntemleri geliştirebilmenin kilit noktasını oluşturuyor.

Çalışma, 11 Ağuatos’ta Nature Communications dergisinde yayınlanacak.

Yeni çalışmada araştırmacılar, canlı bir farenin beyninde belirlenen konuma enzim göndermek için bir virüs tasarladılar. Soya fasulyesinden elde edilen enzim, önceden belirlenmiş olan konumda komşu proteinlerin genetiğini etiketler. Floresan ve elektron mikroskobuyla görüntüleyerek tekniği doğruladıktan sonra araşırmacılar, yöntemlerinin canlı nörondaki tüm protein setinin (proteom) anlık fotoğraflarını çektiğini gördü. Çekilen fotoğraflar daha sonra otopside kütle spektroskopisi ile analiz edilebilir.

Northwestern kıdemli yazarlarından Yevgenia Kozorovitskiy:

Benzer çalışmalar daha önce hücresel kültürlerde yapıldı. Ancak bir tabaktaki hücreler beyindeki gibi çalışmaz, aynı yerde aynı şeyleri yaparken aynı proteinlere sahip olmazlar. Bu çalışmayı fare beynindeki kompleks dokularda yapmak çok daha zordur. Şimdilik bu proteomik süreci alabilir ve mükemmel genetik çekişle daha gerçekçi sinir devrelerine koyabiliriz.

Kimyasal yollarla etiketlenmiş proteinler ve onların komşuları sayesinde araştırmacılar; proteinlerin spesifik, kontrollü alanda ya da diğer bir proteomda birbirleriyle nasıl çalıştığını görebiliyor. Ayrıca soya fasulyesi enzimi taşıyan virüsü ayrı bir yeşil floresan proteini de taşımak için kullanıyorlar.

Kozorovitskiy, virüsün esasen iletilen bir mesaj olarak hareket ettiğini söylüyor.

Bu şekilde mesaj, bu özel soya fasulyesi enzimini taşıdı. Daha sonra, ayrı mesajda, hangi nöronların etiketlendiğini bize göstermesi için yeşil floresan proteinini gönderdik. Böylece yeşil olan nöronlarda soya fasulyesi enziminin ifade edildiğini anlayabiliyoruz.

Soretta ve Henry Shapiro Moleküler Biyoloji Araştırma Profesörü olan Kozorovitskiy, Northwestern’deki Weinberg Sanat ve Bilim Koleji’nde Nörobiyoloji Doçenti ve Yaşam Süreçleri Kimyası Enstitüsü üyesidir. Kozorovitskiy, bu çalışmayı Pittsburgh Üniversitesi Tıp Merkezi’nde Psikiyatri Yardımcı Doçent Matthew MacDonald ile birlikte yürüttü.

Protein Hedefleme Arayı Kapatıyor

Genetik hedefleme biyolojiyi ve nörobilimi tamamen değiştirirken protein hedefleme ne yazık ki geride kalıyor. Araştırmacılar, tam yapı taşlarını tanımlamak için genleri ve RNA’yı çoğaltabilir ve sıralayabilir. Ancak proteinler aynı şekilde çoğaltılıp sıralanamaz. Onun yerine proteinleri peptitlere bölüp daha sonra onları tekrar bir araya getirerek yavaş ve kusurlu bir süreci takip ederler.

Kozorovitskiy:

Genetik ve RNA dizilimi ile çok fazla çekiş elde edebiliyoruz ama proteinler bu döngünün dışında kalıyor. Proteinlerin önemini henüz herkes tanıyabilmiş değil. Proteinler hücrelerimizin esas efektörleridir. Proteinlerin nerde olduğunu, nasıl çalıştıklarını ve birbirleriyle nasıl ilişkili olduklarını anlamak gerçekten çok önemli.

Kozorovitskiy’in laboratuvarında doktora adayı ve makalenin ilk yazarı olan Vasin Dumrongprechachan:

Kütle spektrospoisi tabanlı proteomik güçlü bir tekniktir. Bizim yaklaşımımız sayesinde yüksek oranda kesinlik ve özgüllükle çeşitli beyin devrelerindeki proteomları haritalamaya başlayabiliriz. Hatta nöronların ve beynin farklı bölümlerinde kaç tane proteinin mevcut olduğunu görmek için onları nicelleştirebiliriz.

Sonraki Adım: Beyin Hastalıklarını Daha İyi Anlama

Artık bu yeni sistem doğrulanmış ve uygulanmaya hazır halde olduğu için araştırmacılar, nörolojik hastalıkları daha iyi anlayabilmek fare modelleri üzerinde çalışabilirler.

Dumrongprechachan:

Bu çalışmanın kapsamını, belirli beyin faaliyetleri sırasında ortaya çıkan ve klinik gelişmeleri kolaylaştırmak için verilen nöroaktif ilaçların tetiklediği değişiklikler nedeniyle ortaya çıkan nöronal proteinlerdeki biyokimyasal değişiklikleri tanımlayabilmek için genişletmeyi umuyoruz.

Kozorovitskiy, bu çalışmayı beyin hastalıkları ile ilgili modellere taşımak ve bu çalışmalarla insan beynindeki ölüm sonrası proteomik çalışmalar arasında bağlantı kurmak için sabırsızlandıklarını söylüyor. Bunun, modeller üzerinde uygulamak için hazır olduğunu ve başlamayı dört gözle beklediklerini de ekliyor.

Kaynak: https://phys.org/news/2021-08-technique-proteins-brain.html

Görsel Kaynak: https://www.ctpublic.org/health/2014-08-21/this-is-your-brain-on-poverty

Editör: Meryem Melisa KAR