Biyomoleküler Görüntüleme Nedir?

Biyomoleküler görüntüleme, Enoyl-CoA karboksilaz/redüktaz adı verilen bir tür enzimin yapısını ortaya çıkarır. Fotosentez ile ilgili olan bu enzimler, karbondioksitin sabitlenmesinde ve atmosferden uzaklaştırılmasında son derece etkilidir. Kaynak: Stoffel ve diğerleri, 2019 PNAS, https://doi.org/10.1073/pnas.1901471116

Tıpkı bir oto tamircisi veya otomotiv mühendisinin birçok farklı araç türlerindeki sistemin her bileşenini anlaması gerektiği gibi, bilimsel araştırmacıların da hayvanlar, bitkiler ve mikroplar gibi biyolojik organizmaların bileşenlerini anlaması gerekir.  Moleküler bileşenler de dahil olmak üzere birçok biyolojik sistem katmanı, organizmaların nasıl yaşadığını ve davrandığını desteklemektedir.

Bir şeyin neye benzediğini görmek, moleküler düzeyde de dahil olmak üzere nasıl çalıştığını anlamamıza yardımcı olabilir. Bilim insanları, moleküllerin çok küçük boyutlarda olmasından dolayı doğrudan göremedikleri ve etki edemedikleri için birçok farklı yaklaşım kullanarak incelemeyi denerler. Örneğin, moleküllerin görüntülerine erişebilmek için özel boyalar sayesinde görünür ışığı kullanırlar. Diğer bir yaklaşım ise X-ışınları veya kızılötesi gibi insan gözünün göremediği dalga boylarındaki ışıkları kullanan güçlü mikroskoplarla bir görüntü oluşturmaktır. Bu biyomoleküler görüntüleme teknikleri, molekülleri anlamanın diğer dolaylı yolları ile birlikte, bilim insanlarının karmaşık biyolojik sistemleri anlama çabalarında kritik bir öneme sahiptir.

Biyomoleküler Görüntüleme Unsurları

• Bir mantar proteini, belirli dejeneratif hastalıkların oluşumunu engelleyebilir.
• Bilim insanları, insan saçı genişliğinin yaklaşık ellide biri kadar küçük olan kristallerden proteinlerin 3 boyutlu yapılarını deşifre edebilirler.
• Özel bir toprak bakterisi türü, kendisine zarar vermeden kendisini diğer organizmalardan korumak için oldukça toksik bileşikler üretebilir.

DOE Bilim Ofisi ve Biyomoleküler Karakterizasyon ve Görüntüleme Bilimi

Biyomoleküler Karakterizasyon ve Görüntüleme Bilimi (BCIS) iki önemli alanı destekler. Birincisi, biyoenerji araştırmalarında kullanılabilmesi için canlı bitkilerin ve mikrobiyal sistemlerin görüntülerini oluşturmak için ileri seviye teknolojiler geliştirmektir. Bu sistemler hem görünür hem de lazer ışığı kullanır; canlı ve işleyen sistemlerin görüntülerini oluşturmak için çoklu görüntüleme yaklaşımlarını birleştirir.

BCIS’in diğer önemli alanı ise X-ışını ve Ultraviyole ışığı dahil olmak üzere özel ışık türlerine dayalı görüntüleme yaklaşımı kullanarak biyolojik molekülleri ve sistemleri karakterize etmek için ileri seviye teknolojiler geliştirmektir. Bu teknolojilerin çoğu, DOE’nin Temel Enerji Bilimleri programı tarafından desteklenen tesislerde bulunur. Bu teknikler sayesinde bilim insanları, sistemlerin kompozisyonunu ve yapısını tek atomlara kadar ölçeklendirerek anlamak için birçok farklı karakterizasyon yaklaşımını kullanmayı mümkün kılabilmektedir.

Diğer gelişmeler ise bilim insanlarının biyolojik molekülleri ve sistemleri karakterize etmek için elektron mikroskoplarını (EM) kullanmalarına destek sağlamaktadır. Bilim insanları dondurularak korunmuş molekülleri, yeni bir teknik olan “Cryo-EM” sayesinde moleküler sistemlerin ve hücrelerin görüntülerini oluşturmakta ve eski tekniklerden çok daha kolay bir şekilde 3B yapılarını anlamalarına imkan tanımaktadır.

Kaynak: scitechdaily.com