hücre stresinde bireysel moleküllerin önemini göstermiştir

Vücudumuzdaki hücreler sürekli olarak ya dışarıdan uygulanan ya da hücrelerin kendileri tarafından üretilen mekanik kuvvetlere maruz kalırlar. Bu tür mekanik uyaranlara yanıt verme yeteneği, çok sayıda biyolojik süreç için bir ön koşuldur. Bununla birlikte, hücrelerin mekanik uyaranların işlenmesini nasıl yönettikleri tam olarak anlaşılamamıştır çünkü hücrelerde çok ince mekanik sinyalleri incelemek için teknikler mevcut değildir. Münster Üniversitesi’ndeki (Almanya) araştırmacılar, şimdi tek tek moleküllerin mekanizmalarını değiştirmek ve böylece hücre içi işlevlerini araştırmak için bir yol geliştirdiler. Sonuçlar Science Advances dergisinde yayınlandı.

Hücre biyoloğu Profesör Carsten Grasten başkanlığındaki ekip, proteinlerin ışığa duyarlı bir molekül yardımıyla değiştirilebildiği ve kısa ışık atımlarıyla mekanik olarak kontrol edilebildiği bir yöntem geliştirdi. Bu şekilde bilim adamları, hücrelerdeki mekanik önemlerini araştırmalarını sağlayan yüksek zamansal ve mekansal kontrole sahip tek tek proteinleri parçalamayı başardılar. İlk deneyleri, yalnızca hücre yapışması için önemli olmakla kalmayan, aynı zamanda bir dizi hastalıkta merkezi rol oynadığından şüphelenilen iki molekülün işlevini gösterdi. Talin proteini, bağ dokusunda hücre yapışması sırasında mekanik kuvvetleri taşımak için gereklidir – örneğin hücre göçü için kritik öneme sahip bir süreç. Buna karşılık, desmoplakin proteini, deri gibi epitel dokularda meydana gelen hücre-hücre bağlantılarındaki mekanik strese karşı direnç için önemlidir. Karsten Grashov, “Birlikte, bu bulgular, belirli hücresel yapıların mekanik özelliklerinin bireysel proteinler tarafından nasıl kontrol edilebileceğine dair kanıt sağlıyor” diyor.

Geliştirilen teknoloji genetik olarak kodlanmış olduğundan ve bu nedenle genomun herhangi bir noktasına eklenebildiğinden, araştırmacılar bunun canlı hücrelerde, model organizmalarda ve hastalık modellerinde diğer birçok proteinin biyomekanik özelliklerini araştırmak için geniş bir uygulanabilirliğe sahip olacağını umuyorlar.

ARKA PLAN AYRINTILARI: Diğer birçok sinyal gibi mekanik uyaranlar da sonuçta hücrelerde bireysel proteinler düzeyinde işlenir. Son birkaç yılda araştırmacılar, hücrelerde mekanik kuvvetlere doğrudan maruz kalan bir grup molekül tanımlamış olsalar da, tek tek proteinlerin bu genellikle çok karmaşık hücresel biyolojik süreçlere mekanik katkılarının ne kadar önemli olduğu genellikle belirsizliğini koruyor. Carsten Grashoff’un ekibi tarafından yapılan deneyler, yüksek derecede mekanik kuvvetlere dayanabilmesine rağmen ışık radyasyonuna maruz kaldığında bozulan ışığa duyarlı bir bağlantı kullanarak başarılı oldu. Benzer ışığa duyarlı proteinler, bitkinin ışığa yönelimini düzenledikleri bitkilerde bulunur. Ekip, moleküler biyoloji tekniklerini kullanarak belirli genlere (talin, desmoplakin) önceden seçilmiş sınır değerleri ekleyerek, bağ dokusu ve deriden, tek tek proteinler seviyesinde bir lazer ışını ile kontrol edilebilen hücreler üretti. Fare hücre kültürü modellerinden türetilen canlı hücrelerin modülasyonu ve analizi, floresan mikroskopi yöntemleri kullanılarak elde edildi.