Yüksek Hızlı Atomik Kuvvet Mikroskobu Protein Fabrikalarını Ortaya Çıkarttı
Görsel: Ribozom translasyonu ve elongasyon faktörü modeli. EF1A • GTP • aatRNA ve EF2, translasyon yapan ribozom üzerindeki ribozomal sapta (stalk) birleşmektedir. Translasyon faktörü havuzu, kalabalık bir hücre içi ortamda verimli protein sentezine katkıda bulunmaktadır. Kaynak: Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı
Hücrede gerçekleşen protein sentezinin kalbinde ribonükleoprotein kompleksleri olan ribozomlar bulunmaktadır. Bunun ile birlikte, yeterli kanıtların bulunmaması da bu komplekslerin nasıl işlediği konusunu tartışmaya açık hale getirmiştir. Şimdi ise, Kanazawa Üniversitesi’nden Hirotatsu Imai ve Noriyuki Kodera, Japonya’daki Niigata Üniversitesi’nden Toshio Uchiumi ile birlikte, yeni proteinler ortaya çıkartan ribozom stalk proteinlerinde gerçekleşen yapısal dinamiklerin ve faktör havuzlamasının mekanizmasını görselleştirmektedirler.
Ribozomlar ilk olarak 1950’lerde keşfedilmiş ve zaman içerisinde işlevleri önemli ölçüde açıklanabilmiştir. Ribozomlar, haberci RNA dizilerini okuyarak, sıralı amino asit dizilerinden yeni proteinler oluştururlar. Özellikle ribozom stalk proteini, amino asit dizisinin translasyonundan ve elongasyonundan sorumlu protein faktörleri ile protein sentezi sürecinde önemli bir rol oynar. Ayrıca, esnekliği nedeni ile bağlı bir ribozom stalk proteininin yapısını oluşturmak zor olmuştur. Bu yapıyı anlamak adına, yüksek hızlı atomik kuvvet mikroskobunun yüksek çözünürlüklü olmasının ve hızlı görüntü yakalamasının paha biçilmez olduğu kanıtlanmıştır.
Atomik kuvvet mikroskobu, örnekleri izlemek için nano ölçekli bir uç kullanır, tıpkı bir pikap iğnesinin bir plağı taraması gibi, ancak atomik kuvvet mikroskobu tarafından tanımlanan ayrıntıların atomik ölçekli çözünürlüğe sahip olması onu farklı kılmaktadır. Tekniğin farklı yüzeyler için çok amaçlılığı biyolojik çalışmalar için zaten büyük bir avantaj iken yüksek hızlı modelinin de ortaya çıkması ile ilk kere dinamik süreçler de takip edilebildi. Imai, Uchiumi ve Kodera, stalk proteininin aslında iki konformasyon modeli arasında değiştiğini ortaya çıkarmak için bu tekniği kullanmışlardır. Bulgulara göre modellerden biri önceki yapısal modeller ile uyuşur iken diğeri tam olarak beklenmedik yeni bir konformasyon modeli.
Ribozomun nasıl çalıştığına ilişkin olarak, genetik bilginin translasyonel GTPaz faktörleri olarak bilinen proteinler aracılığıyla nasıl translasyona uğradığını açıklamak adına daha öncesinde iki aşamalı bir mekanizma ortaya atılmıştır. İlk aşama, faktörlerin stalk proteini üzerindeki faktör bağlama bölgesine toplanması ve böylece oradaki faktörlerin konsantrasyonunun artırılmasıdır (faktör havuzu). İkinci aşama, GTPaz hidrolizini katalizlemek için ribozomal faktör bağlama merkezinde bir translasyonel GTPazın bağlanması ve stabilize edilmesidir. Araştırmacılar, yüksek hızlı atomik kuvvet mikroskobu çalışmaları sayesinde, ribozomal stalk tarafından translasyonel GTPaz faktör havuzlama mekanizması için ilk görsel kanıtı elde etmeyi başarmışlardır.
Çalışma sonuçları, faktörlerin bağlandıktan sonra etkisine dair kesin kanıtlar veremese de araştırmacılar, GTPaz hidrolizi tamamlandıktan sonra faktörlerin civarda korunduğunu belirtmişlerdir. Böylece stalk proteininin, protein sentezinin daha sonraki aşamalarında potansiyel bir rolü olduğu düşünülmektedir. Çalışmayı gerçekleştiren araştırmacılar “Yüksek hızlı atomik kuvvet mikroskopisi ile gerçekleştirilecek çalışmalar, bu karmaşık translasyon makinelerinin dinamik davranışlarını anlamak adına daha fazla önemli bilgi sağlayacaktır,” demiştir.
Makaleyi görüntülemek için “Yüksek Hızlı Atomik Kuvvet Mikroskopisi ile Arkeal Ribozomal P-Stalk Çevresinde Oluşan Translasyonel GTPaz Faktör Havuzunun Doğrudan Görselleştirilmesi” buraya tıklayın.
Kaynak: phys.org
