Hücrelerdeki Stresi Algılayan ve Cevap Veren Moleküller
Şikago Üniversitesi’ndeki bilim insanlarının yürüttüğü yeni bir çalışmaya göre, hücrelerin içinde bulunan özel bir protein çevresindeki ısı ve açlık gibi hücreyi tehdit eden değişiklikleri algılıyor ve ısı-açlık gibi stresli şartlar altında hücrenin faaliyetine devam etmesi için ortam şartlarına uyum başlatıyor.
Hücreler stres yaşadığında protein grupları ve RNA molekülleri küme oluştururlar. Bu kümelerin, hücreden atılması gereken eriyik yığınlar ve işlevsiz moleküller gibi hücresel hasarın belirtisi olduğu düşünülmektedir. Bu düşünce Alzheimer, Parkinson ve ALS gibi birçok nörolojik insan hastalıklarındaki gözlemler ve ölü sinir hücrelerinin içinde biriken protein kümelerinin gözlemleri ile eşleşmektedir.
Allan Drummond ve meslektaşları ”9 Mart 2017, Journal Cell” de yayınlanan yeni çalışmada ”poly(A)-binding protein (Pab 1)” adlı bir molekülün tomurcuklanan maya hücresi içindeki stres şartlarına yanıt olarak küme oluşturduğunu göstermişlerdir. Küme gibi görünen şeyler mikroskop altında yuvarlak gibi görünen jöle ve diş macunu benzeri hidrojellerdir. En önemlisi, araştırmacılar canlı hücrelerin içindeki bu hidrojellerin oluşumuna müdahele ettiğinde bu hücreler stres ile baş edemedi. Yani hidrojel oluşumu zararsızdır.
Drummond bu jel oluşumunu, insanların yangın alarmı verildiğinde yaralanma ve tehlikeden kaçıp özel bir yerde toplandıkları gibi acil durum organizasyonuna benzediğini söylemiştir. Hidrojeller geniş gruplar içinde toplandığında sadece koruma için çalışmıyorlar, bir itfaiyeci ve sağlık görevlisi gibi önemli iş yapıyorlar.
Bu çalışma Drummond ve Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Başkanı Tobin Sosnick, iki mezun öğrenci önderliğinde, biyofizikçi Joshua Riback ve biyokimyacı Chris Katanski arasında beş yıllık bir iş birliğinin sonucudur.
Son yıllardaki araştırmalar protein sıvılarının ve hidrojel oluşumu üzerine odaklanmaktadır. Bu araştırma yöntemlerinden birisi salata sosundaki yağ ve sirkenin ayrılması gibi faz ayrımı olarak adlandırıldı. Faz ayrımı için önceki çalışmalarda genellikle proteinlerin ve katkı maddelerinin yüksek konsantrasyonlarda kullanıldığı ekstrem test-tüp tekniği şartları kullanıldı. Şikago Üniversitesi’ ndeki bu yeni çalışma Pab1 in normal seviyelerinin hücre stresine eşlik eden sıcaklık ve pH değişimleri ile karşı karşıya kalınsa bile faz ayrımının yapılabildiğini göstermiştir.
Drummond ”şaşırtıcı bir şekilde, bu hücrelerin daha sıcak bir hal aldığını nasıl hissetiğini bilmediklerini” söyledi. Hayvanlar sıcaklığı algılamak için sinir kanalları kullanır fakat maya hücreleri bu kanallardan yoksundurlar. Hücreler için termal ve diğer çevresel değişiklikleri hissetmek için bu tür bir moleküler mekanizmanın yaygın olacağı düşünülmektedir.
Drummond ve çalışma arkadaşları bu faz ayırma işleminin hücreleri stres atlatmada nasıl yardımcı olacağının çalışmasına devam ediyor. Bu yazıda araştırmacılar strese duyarlı Pab1in strese duyarlı özel mRNA ları serbest bıraktığında bu hücre büyümesine yardımcı olan stres duyarlı proteinlerin mRNA ların yazılmasını tetiklediğini önermektedir.
Araştırmacılar ayrıca Pab1 in hidrojel damlalarının geri bireysel moleküllere nasıl ayrıştığını araştırmaktadır. Faz ayrımının tersini anlamak, işlemin ters yönde nasıl ilerleyebileceğine dair ipuçları sağlayabilir. Alzheimer veya ALS gibi nörodejeneratif hastalıklarda,sinir hücreleri içindeki protein kümelerinin varlığı bu faz ayırma sürecinin strese koruyucu bir yanıt olarak başladığının işareti olabilir, fakat bir şeyler ters gitti ve hücrelerin normal duruma dönmesi engellendi.
Drummond bu kümelerin yararlı olduğunun ilk örneği olduğunu söyledi. Bu çalışmalar, hücrelerin önemli işlevleri yerine getirmek için moleküllerin geri dönüşümlü oluşumunu nasıl kullandıklarıyla ilgili ve bu kümelenme süreçleri nasıl karmakarışık olabilir ve etrafına saldıran hastalıklara sebep olan kümelerin nasıl olduğu gibi sorulara geniş cevap vermektedir.
Kaynak : phys.org
