Araştırmacılar, Canlı Hücrelerde α-sinükleinin Membran Bağlanmasını Doğrudan Gözlemledi
Protein α-sinüklein, insan beynindeki en bol proteinlerden biridir. Genellikle “Parkinson proteini” olarak adlandırılır, çünkü bu proteinin beyin hücrelerinde birikmesi Parkinson hastalığının ayırt edici bir özelliğidir. Biyomedikal araştırmaların proteine olan ilgisinin yüksek olmasına rağmen, canlı hücrelerde α-sinükleinin işlevi ve fizyolojisi ile ilgili birçok soru hala cevaplanmaya devam etmektedir. Örneğin, proteinin membranlar gibi iç hücre bileşenlerine bağlanıp bağlanmadığı ve etkileşime girip girmediği daha önce belli değildi.
Bu tür işlemlerin hastalığın gelişmesinde önemli bir rol oynayabileceği için, Konstanz tabanlı kimyager profesörü Malte Drescher tarafından yönetilen ekip, ciltleme hakkında daha fazla bilgi edinmek için elektron paramanyetik rezonans spektroskopisi (EPR spektroskopisi) adı verilen yerleşik bir ölçüm yöntemini kullandı. Parkinson proteininin özellikleri, bilimsel periyodik olarak yayınlanan çalışmalarda, gelişmiş yöntemin hücrelerdeki protein-lipit etkileşimlerini aydınlatmak için temel olarak uygun olduğunu gösterir. Ayrıca, bu ilk pratik testte α-sinükleinin hücre içi membranlara bağlanmasının doğrudan kanıtını vermiştir.
Yavaş Her Zaman Daha Kapsamlı Değildir
EPR spektroskopisinin gelişmiş versiyon ile hızlı tarama EPR spektroskopisi olarak adlandırılır. Her iki yöntemde de, geleneksel ve gelişmiş, incelenecek proteinler ilk olarak spin probları olarak adlandırılır. Bu kimyasal problar, protein yapısındaki değişiklikleri tespit etmeyi mümkün kılar. Spin problarının her biri, spin mikrodalgalarla ışınlama ile hareketlenen serbest bir elektrona sahiptir. Drescher,” ölçüm sırasında mikrodalga ışınlamasından etkilenen küçük pusula iğneleri gibi hayal edebiliriz ” diye açıklıyor. Geleneksel EPR spektroskopisinde, her hareketli spin grubu için, grup tekrar hareketlenmeden önce bu etkinin bozulmasını beklemek gerekir. Bu nispeten zaman alıcı süreç, tam bir ölçüm elde etmek için birçok geçişte tekrarlanmalıdır.
Hızlı taramalı EPR spektroskopisi ile, aksine, ölçüme devam etmeden önce bir spin grubu üzerindeki etkinin azalmasını beklemek artık gerekli değildir. Drescher,” bunun yerine, spin grubundan spin grubuna spektral olarak etki yaratıyor ve daha sonra uyarımın azaldığı anda ilk gruba geri dönüyor ” diyor. Bir yandan, bu prosedür gerekli ölçüm süresini kısaltırken diğer yandan daha yüksek mikrodalga gücünün uygulanmasına izin verir ve bu da yöntemin doğruluğunun daha iyi olmasına yol açar. Araştırmacılar, α-sinükleinin bağlanma davranışı üzerindeki mevcut çalışmalarında bu avantajların her ikisini de kullanmışlardır.
Uygulamadaki Yeni Yöntem
İn vitro çalışmalarda, “Parkinson proteini” α-sinükleinin elektriksel olarak negatif yüklü lipit membranlarına bağlanabileceği zaten biliniyordu. EPR spektroskopisinde, bu bağlanma işlemine ölçülen sinyalinde karakteristik bir değişiklik eşlik ediyor. “Başlangıçta düzensiz α-sinüklein, membrana bağlandığında düzenli bir form alır. Bu, spin probunun hareketliliğini azaltır ve proteinin bağlanması doğrudan ölçüm yöntemiyle tespit edilebilir,” diye açıklıyor Drescher’ın araştırma ekibindeki doktora öğrencisi Theresa Braun ve çalışmanın baş yazarı Juliane Stehle.
Drescher ve meslektaşları, sentetik, negatif yüklü membran vezikülleri ve saflaştırılmış α-sinüklein kullanarak, hızlı tarama EPR spektroskopisinde aynı sinyal değişimini tespit edebildiler. Bununla birlikte, sadece in vitro değil, aynı zamanda Afrika pençeli kurbağa (Xenopus laevis) hücrelerinin içinde, ilk önce yapay membran veziküllerinin sokulduğu ve kısa bir süre sonra proteinin bulunduğu Araştırma Ekibi daha sonra zamana bağlı Ölçümler gerçekleştirdi ve ölçüm sinyalindeki değişime dayanarak, hücrede bağlı proteinin oranının zaman içinde nasıl arttığını doğrudan gözlemleyebildi.
Hücreye yapay membranlar sokulmadığında, zaman içinde bağlı α-sinüklein miktarında karşılaştırılabilir-önemli ölçüde daha zayıf olsa da-bir artış da görülmüştür. Böylece, Drescher’a göre, bu önemli gözlem için,” bu, α-sinükleinin endojen, yani doğal olarak var olan lipit membranları ile etkileşime girdiğine dair doğrudan kanıt gördüğümüz ilk zaman ” diyor. Etkinin nispeten küçük boyutu nedeniyle, daha az hassas ölçüm yöntemlerine sahip deneylerde bu daha önce gizli kalmıştı.
Kurbağadan İnsana
Gelecekteki çalışmalarda, Malte Drescher’in ekibi bu sonucu oluşturmayı planlıyor ve proteinin işlevi hakkında daha fazla bilgi edinmek için α-sinükleinin doğal hücre bileşenlerine hücre içi bağlama işlemini daha da aydınlatmayı planlıyor. Bu işlemdeki önemli bir adım, kurbağa hücrelerinden çeşitli memeli hücre tiplerine model sistemi olarak hareket edecek olmasıdır. Uzun vadeli amaç, “Parkinson proteininin” protein-lipid etkileşimlerini ve uygun terapötik yaklaşımlar geliştirebilmek için Parkinson hastalığının geliştirilmesinde rolünü daha iyi anlamaktır.
Kaynak: phys.org
