DIY (do it yourself- kendi kendine yapmak) denilen bir yüzeyi burarak ve öğüterek yol açmak mekanizmasından ziyade, bakteriyal "nano-matkaplar" dönerli ilerleyen bir parçaya sahip değiller. Bundan ziyade, "nano-matkaplar" toksin moleküllerinden oluşturulan halka (küçük bir deliğe benzer) yapıdadırlar. "Nano-matkaplar" hücre zarına tutturulduktan sonra, toksinler halkanın iç yüzeyinde bulunan ve hücre zarını parçalayan bir "bıçağı" harekete geçiriyor ve hücre zarında bir delik açıyor.

Bu halkaların nasıl oluşturulduğunu belirlemek için, ekip üyesi Natalya Dudkina elektron mikroskobu yardımıyla toksinlerle kaplanmış yapay bir hücre zarının birkaç bin görüntüsünü topladı. Dudkina ekibin Londra Üniversitesi grubundan ve elektron mikroskobu kullanarak biyolojik yapı haritalandırmasında uzman bir araştırmacı.

Dudkina: "Her halka toksin molekülün yaklaşık olarak 37 kopyasından oluşuyor. Fakat biz tamamlanmış bir halkanın yanı sıra, kavisli şekilde olan tamamlanmamış halkalar da gözlemledik. Ve bir problem vardı, bizim yöntemimiz yalnızca zarın delinme sürecinin farklı ara aşamalarına ait anlık donmuş görüntüler kaydedebiliyordu" diyor.

Dolayısıyla bu sorunu çözmek için hücre zarına yerleştirilmiş toksinleri filme alabilen bir yöntem geliştirmek gerekiyordu. Bu yöntem için de Nanoteknoloji Londra Merkezi'ndeki Bart Hoogenboom laboratuvarında bulunan "atomik kuvvet mikroskobisi (AFM)" kullanıldı. Atomik kuvvet mikrokobisi bir yüzeyi görmekten ziyade çok ince iğnemsi yapıları kullanarak o yüzeyi hissedebilmeyi sağlıyor. Bu ince iğneler yüzeyi tekrar tekrar tarayarak hareketli bir görüntü oluşturuyor. Bu tekrarlama süresi toksinlerin hücre zarının üzerine nasıl taşındıklarını, hücre zarında nasıl delikler açtıklarını ve içeriye nasıl nüfuz ettiklerini görüntüleyebilecek kadar hızlı gerçekleşiyor.

Hoogenboom Laboratuvarı'ndan Carl Leung: "Bu süreci izlemek olağanüstü bir şey. Toksinler kavis ve halkalara tutunduktan sonra zar yüzeyinde kaymaya devam ediyorlar. Daha sonra duruyorlar ve hücre zarına saplanıyorlar ve sahip oldukları "nano-matkaplarla" -tıpkı odunu deldiğimizde ortaya çıkan talaşlar gibi- materyalleri dışarı çıkarmaya başlıyorlar" diyor.

Ekibi şaşkına uğratan ise; tamamlanmış halkalar hücre zarının içine işleme ihtiyacı duymuyorlar, küçük bir parçada delik açmak bile yeterli geliyor, açıklığı koruyarak, bakteri bu açıklıktan hücre materyalleriyle besleniyor.

Sonuç olarak, bu bulgular bakteriyal toksinlerin hücre zarlarında nasıl delikler açtıklarına dair ayrıntılı bir görüntü sunuyor. Elektron mikroskobiyle elde edilen anlık görüntüler, halkaların delme sürecinin başındaki ve sonundaki yapılarının nasıl olduklarını gösteriyor. Atomik kuvvet mikroskobisiyle elde edilen hareketli görüntüler ise çözülme sürecini gözler önüne seriyor.

Buluş; zatürre, menenjit ve septisemi gibi ciddi hastalıklara sebep olan bakterilerin "nano-matkap"larını hedefleyen ve tedavi sürecini güçlendiren yeni ilaçların geliştirilebilmesine katkı sağlayacağa benziyor.



Kapak Fotoğrafı: © photokanok_1984 / Fotolia

Bu içerik University College London - UCL 'den elde edilmiştir.

Makalenin Referansı:

Carl Leung, Natalya V Dudkina, Natalya Lukoyanova, Adrian W Hodel, Irene Farabella, Arun P Pandurangan, Nasrin Jahan, Mafalda Pires Damaso, Dino Osmanović, Cyril F Reboul, Michelle A Dunstone, Peter W Andrew, Rana Lonnen, Maya Topf, Helen R Saibil, Bart W Hoogenboom. Stepwise visualization of membrane pore formation by suilysin, a bacterial cholesterol-dependent cytolysin. eLife, 2014; 3 DOI: 10.7554/eLife.04247