Hücrelerdeki Protein Moleküllerinin Minyatür Antenler Olarak İşlev Gördüğü Kanıtlandı
Fotoğraf: Bir floresan mikroskobu ve bir X-ışını difraktometresinin birleştirilmesiyle oluşan bir alete yerleştirilmiş kırmızı floresan proteini kristali. Kristal, mavi lazer ışınıyla aydınlatıldığında kırmızı renkte parlar. (Petr Pachl / IOCB Prague)
Çek Bilimler Akademisi Organik Kimya ve Biyokimya Enstitüsü’nden (IOCB Prag) Josef Lazar liderliğindeki araştırmacılar, floresan protein moleküllerinin, mekânsal yönelimlerine bağlı olarak optik özelliklere (ışığı emme ve yayma yeteneği gibi) sahip antenler gibi davrandığını kanıtladı. İlk olarak denizanasında keşfedilen floresan proteinler, günümüzde canlı hücreler ve organizmalardaki moleküler süreçlerin araştırılmasında yaygın olarak kullanılmaktadır. Özellikleri yeni açıklanan bu moleküller, yeni ilaç geliştirmenin yanı sıra temel biyolojik araştırmada da uygulamalar bulacaktır.
Araştırmacılar, bu sonuçlara ulaşmak için yeterli miktarda floresan proteinlerini genetiği değiştirilmiş bakterileri kullanarak üretti. Daha sonra, proteinlerin kristal oluşturduğu koşullar ve kristallerin atomik yapısı belirlendi. Grup içinde geliştirilen benzersiz bir mikroskop kullanımıyla, bu kristallerin ışığı nasıl emdiğini ve yaydığını ölçerek elde edilen verilerden bağımsız moleküllerin yön özelliklerini hesapladılar. Bu hesaplama onlara, genellikle doğru bildiklerinin aksine, floresan protein moleküllerinin minik ışıldayan noktalar olarak değil, minyatür antenler olarak davrandıklarını doğrulamalarını sağladı. Radyo, WiFi ve televizyon yayını antenlerine çok benzer şekilde, bu moleküller ışığı yalnızca belirli yönlerden emer ve aynı şekilde, sadece belirli yönlerde ışığı yayarlar. Araştırmacılar ayrıca bu yönleri tam olarak belirlemeyi de başardı.
Floresan protein moleküllerinin, harici ışığı absorbe edebilen antenler gibi davranma ihtimali varsayılmıştı ancak uzun zamandır teyit edilmesi zordu ve bu da protein moleküllerinin uygulamalarını sınırladı. Gelişmiş optik mikroskobi yöntemlerinin geliştirilmesi ve kullanılması konusunda uzmanlaşmış olan Josef Lazar ve ekibiyle bu engeller aşıldı.
‘‘Diğer laboratuvarların bulgularına ve bizim bulgularımıza dayanarak, floresan moleküllerinin antenler gibi davrandığından şüphelenmiştik fakat yine de; bu benzetmenin ne kadar doğru olduğunu ve bu moleküller tarafından absorblanan ve yayılan ışığın yönlerini ne kadar isabetli bir şekilde belirleyebildiğimizi görünce şaşırdık” diyor Josef Lazar.
Floresan protein moleküllerinin minyatür antenler olarak işlev görmesi gerçeği, sadece fiziğin merakı olarak ilginç olmakla kalmaz, aynı zamanda önemli pratik uygulamalara da sahip olabilir. Bir floresan proteinin ilgili başka bir proteine iliştirilmesi ona minyatür bir antenin bağlanması anlamına gelir ve ilgili proteinin moleküllerinin şeklindeki değişikliklerin doğrudan canlı bir hücrede ayrıntılı olarak belirlenmesi için kullanılabilir. Moleküler yapıdaki bu tür değişiklikler örneğin bir ilaç tarafından uyarılmış olabilir. Mevcut keşif, yeni ilaç geliştirmenin yanı sıra moleküler düzeyde önemli fizyolojik süreç çalışmasında da önemli uygulamalar bulacaktır.
Bulguların öneminin, floresan protein moleküllerinin biyolojik araştırmada yaygın olarak kullanılmasına rağmen antenler gibi davranma yeteneklerinin henüz tam olarak değerlendirilmediği ya da gerçekten kullanıma sunulmadığı gerçeğine dayandığını söyleyen Lazar, floresan proteinlerinin yön özelliklerinin bu yararlı moleküllerin kullanımı için yeni yollar açabileceğini de ekliyor.
Diğer gruplarla iş birliği içinde olan Lazar’ın ekibi, insülinin fizyolojik etkileri ve insülin ikame maddelerinin ağızdan kullanımı için geliştirilmesi gibi mevcut bulguları şimdiden uygulamaya çalışıyor. Mevcut keşifler doğrultusunda mümkün olan, beyin ve nörolojik hastalık çalışmalarında yararlı olduğunu kanıtlamış diğer bir uygulamaya örnek ise sinir hücrelerindeki elektrik sinyallerinin izlenmesi.
Kaynak: phys.org
