Flaşın patladığı anda derimizi yakacak kadar parlak ve güçlü olacağını bilsek, selfie çekmeyi aklımızdan bile geçirmezdik. Biyologlar şu an mikroskop altında proteinleri çalışırken buna benzer bir problemle yüzleşiyorlar çünkü günümüz görüntüleme teknikleri protein moleküllerine zarar veriyor. Buna karşın bir kurtarıcı mevcut; 'grafen' (karbonun ultra ince zar yapısındaki formu) ve hatta tek bir proteinin ilk görüntüleri başarı ile alındı bile.

Proteinler hakkında çok fazla bilgisi olmayanlar için şunu söylemekte yarar var; proteinlerin fotoğraflarını çekebilmek veya herhangi bir yöntemle görüntüleyebilmek yapısal formlarını, parçalarını, bileşenleri ve bunlara bağlı olarak da fonksiyonlarını anlayabilmemiz için büyük bir önem taşıyor. Hatta proteinlerdeki hatalar hastalıkların da temel sebeplerinden biri olduğu için birçok hastalığın tedavisi için de protein yapısındaki bozuklukları anlayabilmek aynı şekilde hayati bir öneme sahip. Ne var ki; X-ray kristalografi veya kriyo-elektron mikroskobisi (bir elektron mikroskobu tekniği çeşidi, bu teknikte incelenecek olan örnekler çok düşük sıcaklıklarda gözlemleniyor) gibi yöntemler milyonlarca molekülün ortalamasını alarak varsayıma dayalı ve kapalı bir görüntü elde etmemize sebep oluyor.

Bir varsayımsal ortalama almak ise bu anlamda gerekli sayılır, çünkü X-ışını veya yüksek enerjili elektronlarla bir molekülü aydınlatarak görüntülemek o proteine zarar verebiliyor yani sonuçta tek ve düzgün bir şeklin görüntüsünü almak mümkün olmuyor. Bunun yanı sıra bir molekülü de bir noktada görüntüsünü alana kadarki sürede sabit tutmak da son derece zorlu bir işlem. Şimdi ise Zürih Üniversitesi'nden Jean-Nicolas Longchamp ve araştırmacı arkadaşları tam da bu sorunları aşarak bekleneni gerçekleştiren bir yöntemle ortaya çıktılar.

İlk olarak bir protein çözeltisini, haliyle ince olan grafen düzlemin üzerine spreyle yayarak molekülleri burada sabitliyorlar. Daha sonra da holografik elektron  mikroskobun (elektron dalgalarını kullanarak holografik görüntü elde etmeye yarayan teknik) altında görüntüyü alabiliyorlar.

Bu enstrüman düşük enerjili elektronlardan yararlandığı için proteinlerin yapısına zarar vermiyor. Dezavantaj gibi görünen tek kısım ise bu şekilde oluşan görüntünün mikroskobun detektöründen geçememesi ki tam da burada grafen devreye giriyor. Bildiğimiz üzere optik mikroskoplarda kullandığımız lam ve lameller vardır. Buradaki elektron mikroskobu için de araştırmacılar düşük enerjili elektronların geçebileceği kadar ince bir şeye ihtiyaç duyuyorlardı ve bu işi grafenle halletmeyi başardılar.

Araştırma ekibi bu tekniği tamamı birkaç nanometre boyutlarındaki bir dizi protein (hemoglobin bunlardan birisi) üzerinde denediler. Bugüne kadar yazılımsal olarak veya diğer görüntüleme teknikleri ile elde edilen modellerle gayet iyi bir biçimde uyuşan sonuçlar elde edildi. Aşağıdaki görselde hemoglobin, sitokrom c domainleri ve BSA proteinleri için bu sonuçlar gösterilmiş. (a) dizisi yeni teknikle elde edilen fotoğrafları, (b) dizisi de daha önceki verilere dayalı olarak oluşturulmuş olan modelleri gösteriyor.



Araştırmacılar şimdi de mevcut tekniklerle görüntülenemeyen molekülleri bu yeni teknik ile fotoğraflamayı planlıyorlar. Bunun sonucunda da yeni medikal araştırmaların ve tedavi biçimlerin geliştirilebileceğini öngörmek mümkün.

Proteinler çeşitli şekillerde sınıflandırılmıştır (örn. globüler veya fibriler tipler). En eski sınıflandırma sistemlerinden biri, çözünürlüklerine göre yapılan sınıflandırmadır. Son zamanlarda, kompleks veya amino asitten başka moleküllerle konjuge olmuş proteindeki bileşiklere göre sınıflandırma yapılmaktadır. (...) Proteinler, sadece amino asitlerden oluşanlar (basit proteinler) ve konjuge olanlar olmak üzere iki gruba ayrılabilir. Konjuge proteinler, amino asitlerden başka bileşiklere sahiptir. Bu bileşikler, sıklıkla, yapıya kovalan bağlarla bağlıdır.

– Montgomery & Conway & Spector & Chappell (Biyokimya: Olgu Sunumlu Yaklaşım)

---

Kaynak : Longchamp, Jean-Nicholas, et. al. ; How to image a single protein, arxiv.org/abs/1512.08958

---