İnsanlarda hücre büyüklükleri birbirlerinden 100 kata kadar farklı olabilir; küçücük kırmızı kan hücrelerimiz de var, kocaman sinir hücrelerimiz de var. Bununla birlikte, her bir hücre çeşidine baktığımızda, standart bir büyüklükten çok az sapma olabildiğini görüyoruz.

MIT (Massachusetts Teknoloji Enstitüsü) bilimcilerinin maya üzerinde yaptığı çalışmalar kapsamında, çeşitli tipte hücreler normal boyutlarından 10 kat fazlasına büyütüldü ve bu durumda, normal hücre işlevlerinin sürdürülebilmesine yetecek kadar protein üretmeye, DNA'larının ayak uyduramadığı görüldü. Çalışmanın ayrıntıları, 7 Şubat 2019 tarihinde, doktora sonrası araştırmacısı Gabriel Neurohr'un başyazarlığında Cell dergisinde yayımlandı.

Araştırmacılar, normalden büyük hücre durumunda ortaya çıkan bu protein eksikliğinin, "senesans" olarak da adlandırılan hücrenin yaşlanması ve bölünmemesi durumuna yol açtığını gördü; bu da, hücrelerin zamanla nasıl ihtiyarladığına ilişkin olası bir açıklamaya işaret ediyor. Hücre yaşlanmasının neden gerçekleştiğini açıklamaya çalışan çok sayıda hipotez olduğunu hatırlatan ekibin kıdemli üyesi Prof. Angelika Amon, elde ettikleri verilerin bu konuda güzel ve basit bir açıklama sağladığını düşündüğünü belirtiyor.

Sitoplazma Seyrelmesi

Hücre büyüklüğünün neden bu kadar sıkı kontrol altında olduğunu araştırmak için bilimciler, hücre bölünmesi için kritik bir geni modifiye ederek (belirli bir sıcaklıkta kapatılabilir hâle getirdiler), maya hücrelerinin bölünmesini engelledi. Bu hücreler büyümeyi sürdürdü ama bölünemediler ve DNA'larını eşlemediler. Hücreler genişlerken DNA'larının ve protein inşa eden mekanizmalarının, o denli büyük bir hücrenin gereksinimlerini karşılamakta yetersiz kaldığı görüldü.

Yeterince protein üretmedeki bu başarısızlık, sitoplazmanın seyrelmesine (sulanmasın) ve hücre bölünmesinin aksamasına yol açtı. Araştırmacılar, hücresel moleküllerin birbirlerini bulmasına ve etkileşmesine dayanan çok sayıda diğer temel hücre sürecinin de hücreler çok büyük olduğunda hasar görebileceğini düşünüyor.

"Kuramsal modeller, sitoplazmanın seyrelmesinin, tepkime oranlarını düşüreceğini öngörüyor. Bütün kimyasal tepkimeler daha yavaş gerçekleşir ve belirli proteinlerin bazı eşik derişimlerine ulaşılamayabilir; dolayısıyla belirli kimyasal tepkimeler, derişimlerin düşük olması nedeniyle hiç gerçekleşmez," diye açıklıyor Neurohr.

Ekip, iki kromozom kümesine sahip mayaların, tek bir kromozom kümesine sahip mayalara kıyasla, senesans durumuna geçmeden iki kat fazla büyüyebildiğini gösterdi; bu da hücrelerdeki DNA miktarının, hücrenin büyüme yetisini sınırlandıran bir etken olduğuna işaret ediyor.

İnsan hücreleri ile yapılan deneyler de benzer sonuçlar verdi: İnsan fibroblast hücreleri üzerinde yapılan bir incelemede, bilimciler hücreleri aşırı (normalin sekiz katı) büyümeye zorlamanın, hücre bölünmesi de dahil çoğu işlevi aksattığını gördü.

Yaşa Bağlı Sıkıntılar

Amon, memeli hücrelerinin çoğu çeşidinde görülen ve yaşa bağlı organ işlevsizleşmesinde ve kronik yaşa bağlı hastalıklarda payı olan senesansın ortaya çıkışında muhtemelen aşırı büyümenin başlıca rolü oynadığını belirtiyor. Senesans durumundaki hücreler genellikle genç hücrelerden daha iri oluyor ve denetimsiz hücre büyümesinin senesansa yol açtığını gösteren bu çalışma, bu gözlem için olası bir açıklama sunuyor.

İnsan hücreleri ömürleri boyunca birazcık büyümeye eğilimlidir. Çünkü bir hücrenin her bölünüşü sırasında, DNA hasar denetimi yapılır ve herhangi bir hasar bulunduğu takdirde onarım yapılırken, bölünme durdurulur. Bu gecikmelerin her biri sırasında, hücre birazcık irileşmiş (bölünebilecek kadar büyümüş ama bölünmemiş olması dolayısıyla) duruma gelir.