Optogenetik, nörobiyoloji ve hücre biyolojisi araştırmalarında devrim yaratmış, hatta çığır açmış bir araştırma alanıdır. Optogentik, doğal olarak bulunan ya da sentetik (araştırmalar için özel üretilen) ışığa-duyarlı proteinleri kullanarak, sinir hücrelerini açık-kapalı (on-off) durumlara istediğimiz gibi - ve tabii daha önemlisi zamana ve yere göre tutarlılığı bilinemeyen elektrotlar kullanmadan-  getirebilmemizi sağlıyor.

Bu alanın oluşmasının temeli sayılabilecek olan keşif 2002 yılında alglerde keşfedilen ışık ile açılıp kapanan bir iyon kanalı olan 'rodopsin kanalı" (channelrhodopsin) idi. 2005 yılında ise Prof. Alexander Gottschalk ile birlikte Frankfurt'tan bir araştırma ekibi bu proteini transparan bir nematod olan C. elegans'a transfer etmeyi başardı ve canlının hareketleri ışık ile kontrol edildi. Şimdi ise University of Würzburg'dan Georg Nagel'in laboratuvarı ile birlikte Gottschalk optogenetik alet çantasına yeni bir malzeme ekledi : tek hücreli bir su mantarı olan blastocladiella emersonii'den elde edilen 'CyclOp' proteini.

Prof. Alexander Gottschalk önderliğindeki araştırma grubunun Nature Communications'un geçtiğimiz Eylül ayındaki sayısında yayımladığı makalede CyclOp proteininin ışığa maruz kaldığında ikincil mesajcı cGMP (cyclic guanin mono phosphate) ürettiği açıklandı. Bu çok önemli hücre içi sinyal; görmede, kan basıncını düzenlemede, programlı hücre ölümünde ve hatta erkek ereksiyonunda görev almaktadır. Örneğin çok bilinen bir ereksiyon hapı, buradaki ikincil mekanizmayı aktive ederek (dolaylı olarak hücre içindeki cGMP seviyesini artırarak ) işlev görmektedir. Eğer CyclOp proteini Caenorhabditis elegans gibi bir canlıya verilirse, cGMP'ye bağlı olarak gelişen sinyal mekanizmalarını ve hücre içinde gerçekleşen diğer olayları takip etmek son derece kolay olur. Bu da optogenetiğin daha önceki araştırmalardaki seviyenin bir adım ötesine taşınmasını sağlamıştır.

Işık ile aktifleşen enzim CyclOp, hücre biyolojisi ve sinir bilimi araştırmacıları için çok uygun bir alet olarak sayılmasını sağlayacak önemli moleküler özelliklere sahiptir. Araştırmacılar da bu proteini oksijene duyarlı hücre tiplerine tanılayarak (transfer ederek)  ikincil mesajcı cGMP'nin bu hücrelerde ne işe yaradığını anlamaya çalıştılar.

Bunu anlamak için de ışığı geçirebilen (saydam sayılabilecek bir canlı olan) nematoda ışık vererek hücre içinde cGMP miktarının artması sağlandı. Hücreler bu durumda oksijen seviyesinde bir artış gerçekleşmiş gibi (tabii ki gerçekte ışık verilmesinden başka bir şey yapılmadı ve değişken uygulanmadı) davrandılar.

Deneyin sonuçları gösteriyor ki; CyclOp kullanılarak, normal şartlarda hücrenin oksijen artışını hücre içi tepkimelere ve üretimlere nasıl çevirdiği anlaşılabilecek.

---

Kaynak : Shiqiang Gao, Jatin Nagpal, Martin W. Schneider, Vera Kozjak-Pavlovic, Georg Nagel, Alexander Gottschalk. Optogenetic manipulation of cGMP in cells and animals by the tightly light-regulated guanylyl-cyclase opsin CyclOp. Nature Communications, 2015; 6: 8046 DOI:10.1038/NCOMMS9046

---