Meyvelerdeki Etilen Seviyesini Gösterebilen ‘Metalloenzim’ Biyosensörü
Fotoğraf : Araştırmanın özeti. Kaynak: RIKEN
Japonya’da bulunan RIKEN Öncü Araştırma Grubu tarafından yönetilen uluslararası bir gruptaki bilim adamları bitkilerde önemli bir hormon olan etilenin miktarını görüntülemek için basit bir teknik geliştirmişlerdir. Etilen, meyvelerin olgunlaşması ya da sonbaharda yaprakların dökülmesi gibi bitkilerde gerçekleşen birçok sürecin etkenidir. Tespit yöntemi yapay bir metalloenzim ile gerçekleştirilmiştir. Protein olan metalloenzim, bu araştırmada katalizör olarak davranan bir metali bağlayan albümin olarak belirlenmiştir.
Metalloenzimler, hemoglobin içindeki demir atomlarının oksijen taşınmasına yardımcı olduğu kan gibi yerlerde ya da manganez atomlarının fotosentez işlemine yardımcı olduğu bitki kloroplastlarında işlevli olması gibi doğada yaygın biçimde bulunmaktadırlar. Bu tür proteinler, metal katalizörlerin vücuttan, glutatyon gibi antioksidanlar tarafından “etkisi yok edilmeden”, ihtiyaç duyulan dokulara geçmesine izin vermektedir. Kimyasal “tasarım”, bilim insanlarının doğal moleküllerden modellenen, ancak doğada bulunmayan işlevleri yerine getiren yapay metalloenzimler tasarlamalarına izin vermektedir.
Nature Communications dergisinde yayımlanan araştırmanın RIKEN CPR’daki yazarlarından Kenward Vong ve Shohei Eda etilen gazının tespit edilmesi adına çalışmalarını bir biyosensöre odaklamaya karar vermişlerdir. Etilen gazı, bitkilerin kullandığı üç ana hormondan biridir. Etilenin meyve olgunlaşması, kış öncesi yaprakların dökümü, yeni yaprakların yetişmesi, avlanma ve kuraklık gibi streslere yanıt olarak bitkilerin gelişmesinde rol oynadığı bilinmektedir. Bu nedenle etilen, meyvelerin olgunlaşmasını teşvik etmek amacı ile yaygın olarak meyve bitkilerine uygulanmaktadır.
Fotoğraf : Flüoresan görüntü (orta) bir kivi meyvesinin farklı kısımlarındaki etilen konsantrasyonunu göstermektedir. Kaynak: RIKEN
Rutenyum katalizörünü bağlayarak etilen varlığında flüoresan ışık verebilecek albümin içeren bir molekül tasarlamışlardır. Çeşitli meyve ve sebzeler üzerinde metalloenzimi test etmiş ve bitkiler olgunlaştıkça meyvelerdeki etilen seviyesini tespit edebildiklerini keşfetmişlerdir. Daha önceki etilen biyosensörlerinden farklı olarak yeni biyosensör, etilen hormonunun meyve üzerindeki dağılımına dair ayrıntılı bir uzamsal ve zamansal harita sağlamaktadır. Araştırma grubu daha sonra patojen gibi streslere yanıt olarak etilen salınımını incelemek adına deneysel bir bitki modeli olan Arabidopsis thaliana‘yı kullanmış ve yeni tekniğin etilenin varlığını doğru bir şekilde tespit edebildiğini fark etmişlerdir.
Araştırmanın yürütücülerinden Katsunori Tanaka “Araştırmamızın iki önemli sonucu vardır; bunlardan biri, yapay metalloenzim alanında, doğada var olmayan bir şeyi üretmek adına doğa prensibi kullanılabilmiş ve ikincisi ise, etilen konsantrasyonunu hâlen hücrelerde iken ölçebilmemiz, etilen hormonunun bitkilerde nasıl üretildiğinin anlaşılması sağlanmıştır.
Araştırma grubu, reaktifliğini daha hızlı hale getirerek etilenin gaza geçmeden önce ölçülmesini ve hücre dışı ortamda kalmak yerine hücrelerdeki konsantrasyonu arttırmasını sağlamak için keşfedilen sistemi geliştirmeye devam etmeyi planlamaktadır.
Makaleyi görüntülemek için “Yapay bir metalloenzim biyosensörü meyvelerdeki ve Arabidopsis yapraklarındaki etilen gazını tespit edebilir” buraya tıklayın.
Kaynak: phys.org
