Tek Bir Molekül Tüm Hücre Bölünme Mekanizmasını Etkiliyor

Hücreler kendi kendilerini kopyalayarak çoğalırlar: Büyürler, bileşenlerini kopyalarlar ve sonunda ikiye bölünürler. Pek çok hastalık hasarlı hücre bölünmesi ile alakalıdır, kanser de bunlardan biridi..
Görsel Telif: Beata Edyta Mierzwa,

Hücreler kendi kendilerini kopyalayarak çoğalırlar: Büyürler, bileşenlerini kopyalarlar ve sonunda ikiye bölünürler. Pek çok hastalık hasarlı hücre bölünmesi ile alakalıdır, kanser de bunlardan biridir. Cenevre Üniversitesi’nden araştırmacılar, Viyana BioCenter Moleküler Biyoteknoloji Enstitüsü ve Weill Cornell Tıp Fakültesi’yle işbirliği içerisinde yürüttükleri araştırmada; odaklarını hücre zarlarının bölünmesinden sorumlu olan ESCRT proteinlerinin rolü üzerine yönlendirdiler. Bu proteinler, hücre zarındaki çatlaklar nedeniyle kademeli olarak ortaya çıkan spiralleri birbirine monte eder, spiraller ise Vps4 molekülü yardımıyla düzenli olarak kendilerini yenilerler. Bu molekülün yokluğunda yenilenme duruyor ve en sonunda hücre zarının bölünmesi engelleniyor. Nature Cell Biology dergisinde yayımlanan bu araştırma, hücre bölünme mekanizmasını temel alan kanser ve AIDS hastalıklarına karşı verilen savaşa ışık tutuyor.

Daha önce yapılan bir çalışmada, Prof. Aurelien Roux’nun önderlik ettiği ekip, ESCRT proteinlerinin, hücredeki ipliksi proteinlerin meydana getirdiği pek çok şekil arasında benzersiz bir spiral biçiminde birleştiğini keşfetmişlerdi. Neden bu benzersiz şekil peki? Hücre bölünmesi sırasında, hücre, merkezinde iki yavru hücreye ayrılmak üzere daralır. Sitokinez adı verilen bu aşamanın sonunda, hücreler arasında fazlasıyla ince bir bağ kalır; sitoplazmik köprü adı verilen, plazma halindeki hücre zarından bir tüp. ESCRT proteinleri tarafından oluşturulan spiraller, bu tüpün iç yüzeyi etrafına sarmalanır ve bölünmesi için onu sıkıştırır, bu aşamaya da “makaslama” adı verilir. Roux’nun ekibi bu spirallerin, bir kol saatinin yayları gibi davrandığını göstererek, daha fazla ESCRT molekülünün birleştiği bir durumda, daha fazla sıkışmanın meydana geleceğini öne sürdü.

Deney Hem Hücre İçi, Hem de Hücre Dışı Koşullarda Gerçekleştirildi

Bu moleküllerin neden spiral şeklinde birleştiğini keşfettikten sonra, ekip bu birleşmenin dinamiklerini incelemeye başladı. Şimdiye kadar araştırmacılar, bunların Lego parçaları gibi birleştiklerini düşünüyordu, proteinler yapıya artan bir şekilde ekleniyordu. Bu yeni çalışmada, biyokimyacılar, bu hipotezi yanlışlamayı başardılar. Bunu yapmak için Viyana BioCenter’daki meslektaşlarıyla güçlerini birleştirdiler. Çalışmanın hücre içi aşaması bu merkezde gerçekleştirilirken, hücre dışı deney ise Cenevre Üniversitesi’nde gerçekleştirildi.

Deneyin Cenevre’deki ayağında, araştırmacılar ESCRT proteinlerini, lipitler kullanarak yapay olarak ürettikleri düz bir hücre zarı üzerindeki ESCRT protein komplekslerine yerleştirmek suretiyle izole ederek, proteinlerin dinamiklerini gözlemlediler. Düşündüklerinin aksine, proteinler sıkışmış ve sert bir spiral şeklini almıyorlar. Bunun yerine proteinler, hareket halindeki esnek spiraller oluşturarak sürekli yenileniyor. Yeni bir görüntüleme tekniği kullanarak, ekip bu spirallerin dinamiklerini ve esnekliklerini görüntülemeyi başardı. Araştırmacılar, çalışmayı genişleterek, ESCRT protein komplekslerinde dahili olarak bulunan Vps4 molekülü olmadan, bu yenilenme sürecinin meydana gelmeyeceğini eklediler. Vps4, polimerik yapılardan molekülleri ayırmasıyla bilinen bir molekül. Bu nedenle, bir dereceye kadar spirallerin yenilenmesini sağladığı için, hücre zarının bölünmesi için vazgeçilmez bir bileşen olma özelliği taşıyor.
Aynı sıralarda Viyanalı araştırmacılar da aynı sonuçlara ulaştılar. Viyanalı araştırmacılar, hareket halindeki hücreler üzerinde yaptıkları gözlemlerde Vps4 molekülünün, spirallerin yenilenmesi için gerekli olduğu sonucuna ulaştılar. Daha da önemlisi Vps4 molekülünün olmadığı veya pasif olduğu durumda, hücre bölünmesi % 50 oranında engellenmiş oldu ve diğer % 50’lik grupta da hücre bölünmesi gecikmeli meydana geldi. Böylelikle Vps4 moleküllerinin ve ESCRT proteinlerinin yenilenmesinin, bölünme makaslama süreci için gerekli olduğu ortaya çıkmış oldu.

Kanser ve AIDS’e farklı bir yaklaşım

Kanser, hastalıklı hücrelerin aşırı miktarda bölünmesiyle ortaya çıkan bir hastalıktır. Vps4 molekülün hücre bölünmesi sırasındaki rolünün aydınlatılmasıyla; araştırmacılar, örneğin ESCRT proteinlerinin yenilenmesini doğrudan engelleyebilecek, böylelikle hastalığın yayılmasını önleyebilecek yeni tedavi yaklaşımlarına yol açabilecek mekanizmanın şifrelerini de çözmüş durumdalar. Benzer şekilde, bir hücreye HIV bulaştığında, virüs hücre zarı üzerinde tomurcuklanıyor ve sonunda diğer hücrelere de bulaşmak üzere zardan ayrılıyor. Virüsün zaran kopup, hastalığı yaymak için de hücre zarını bölmesi gerekiyor. Bu süreç de ESCRT proteinleri sayesinde yürütülüyor. Yani Vps4 molekülünün hedeflenmesi, virüsün hastalıklı hücreden ayrılmasını önleyebilir.

Yine de araştırmanın öncelikli rolü kanser veya AIDS için yeni tedavi yöntemleri bulmak değil. Öncelikli amaç bu hastalıkları tedavi etmek için gerekli olan bilgiyi ve tedaviler arasındaki potensiyel etkileşimlere dair ipuçlarını sunmak amacıyla; ESCRT ve Vps4’ün hücre bölünmesinde ve virüs çoğalmasında nasıl yer edindiğini anlamak.


Kaynak: A single molecule is missing and the cell world is empty < https://phys.org/news/2017-06-molecule-cell-world.html >

Referans: Dynamic subunit turnover in ESCRT-III assemblies is regulated by Vps4 to mediate membrane remodelling during cytokinesis < https://www.nature.com/ncb/journal/vaop/ncurrent/full/ncb3559.html > DOI: 10.1038/ncb3559


Bu içerik BilimFili.com yazarı tarafından oluşturulmuştur. BilimFili.com`un belirtmiş olduğu “Kullanım İzinleri”ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv