Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 26 °C
Gök Gürültülü

Temel Metabolik Makinelerde Bulunan Gizli Yapı – “Gerçek Olduğunu Düşünmedim”

27.03.2021
84
Temel Metabolik Makinelerde Bulunan Gizli Yapı – “Gerçek Olduğunu Düşünmedim”

Keşif “peroksizomlar hakkında bildiğimizi sandığımız her şeyi yeniden düşünmemizi gerektiriyor.”

Rice Üniversitesi biyokimyacısı Zachary Wright, lisansüstü okulunun ilk yılında, mayadan insanlara kadar tüm üst düzey yaşam için gerekli olan ortak bir hücresel makine parçasının içinde gizli bir şey keşfetti.

Wright’ın 2015’te gördüğü şey – peroksizomlar adı verilen organellerin içindeki alt bölümler – bugün yayınlanan bir çalışmada açıklanmaktadır.

Wright’ın Ph.D. çalışmasının yazarlarından Bonnie Bartel, “Bu, şüphesiz, laboratuvarımızın keşfettiği en beklenmedik şey,” dedi. Ulusal Bilimler Akademisi’nin danışmanı ve üyesidir. “Bu, peroksizomlar hakkında bildiğimizi sandığımız her şeyi yeniden düşünmemizi gerektiriyor.”

Peroksizomlar, hücrelerin yağ moleküllerini enerjiye ve sinir hücrelerini koruyan miyelin kılıfları gibi faydalı malzemelere dönüştürdüğü bölmelerdir. İnsanlarda, peroksizom disfonksiyonu ciddi metabolik bozukluklarla ilişkilendirilmiştir ve peroksizomlar nörodejenerasyon, obezite, kanser ve yaşa bağlı bozukluklar için daha geniş bir öneme sahip olabilir.

Peroksizomlar hakkında hala çok şey bilinmiyor, ancak temel yapıları – çuval benzeri bir zarla çevrili granüler bir matris – 2015’te sorgulanmadı. Bartel, Wright’ın keşfinin şaşırtıcı olmasının bir nedeninin bu olduğunu söyledi.

Zachary Wright

Zachary Wright, Rice Üniversitesi Biyoloji Bilimleri Bölümü’nde doktora sonrası araştırma görevlisidir. Kredi: Fotoğraf: Jeff Fitlow / Rice Üniversitesi

“Biz genetikçiyiz, bu yüzden beklenmedik şeylere alışkınız. Ama genellikle Technicolor olarak gelmiyorlar ”dedi, Wright’ın bulgusuyla ilgili başka bir şaşırtıcı şeye atıfta bulunarak: hem peroksizom alt bölmelerinin duvarlarını hem de iç kısımlarını gösteren güzel renkli görüntüler. Bu görüntüler, Wright’ın deneyler için kullandığı parlak floresan muhabirler, parlayan protein etiketleri sayesinde mümkündü. Biyokimyacılar model organizmaların genlerini değiştirir – Bartel’in laboratuvarı Arabidopsis bitkilerini kullanır – onları floresan proteinlerle kontrollü bir şekilde etiketlemek için, insanlar, hayvanlar ve bitkilerde hastalıklara neden olan bazıları da dahil olmak üzere belirli genlerin işlevi ve işlev bozukluğu hakkında ipuçları ortaya çıkarabilir.

Şu anda Bartel’in laboratuvarında doktora sonrası araştırma görevlisi olan Wright, 2015 yılında peroksizom alt bölmelerini gördüğünde yeni bir muhabiri test ediyordu.

Bartel, “Zach’in yanlış bir şey yaptığını hiç düşünmemiştim ama gerçek olduğunu düşünmedim” dedi. Görüntülerin, hücrenin içinde gerçekten var olmayan, bunun yerine deney tarafından yaratılan bir tür artefaktın sonucu olması gerektiğini düşünüyordu.

“Bu gerçekten oluyorsa, birisi bunu çoktan fark ederdi,” diye düşündüğünü hatırladı.

Bonnie Bartel

Bonnie Bartel, Rice Üniversitesi’nde Biyolojik Bilimler alanında Ralph ve Dorothy Looney Profesörüdür. Kredi: Fotoğraf: Jeff Fitlow / Rice Üniversitesi

Wright, “Temelde, o noktadan sonra onları anlamaya çalışıyordum,” dedi. Aletlerini kontrol etti, deneylerini tekrarladı ve bir eserin kanıtı bulamadı. Gizemli alt bölmeler hakkında daha fazla kanıt topladı ve sonunda eski çalışmaları tarayarak Fondren Kütüphanesi’nde yaralandı.

“60’lardan kalma peroksizomlarla ilgili gerçekten eski literatürü tekrar gözden geçirdim ve benzer şeyler gözlemlediklerini ve onları anlamadıklarını gördüm” dedi. “Ve bu fikir sadece kayboldu.”

60’larda ve 70’lerin başlarında yapılan çalışmalarda bu iç bölmelere bir dizi referans vardı. Her durumda, araştırmacılar başka bir şeye odaklandılar ve geçerken gözlemden söz ettiler. Ve tüm gözlemler, konfokal mikroskopi 1980’lerde yaygın olarak kullanıma sunulduğunda gözden düşen transmisyon elektron mikroskopları ile yapıldı.

Bartel, “Elektron mikroskobundan çok daha kolay” dedi. “Tüm alan eş odaklı mikroskopi yapmaya başladı. Ve eş odaklı mikroskopinin ilk günlerinde, proteinler o kadar parlak değildi. ”

Wright ayrıca 2015’te konfokal mikroskopi kullanıyordu, ancak daha parlak muhabirlerle küçük özelliklerin çözülmesini kolaylaştırdı. Başka bir anahtar: Arabidopsis fidelerinden peroksizomlara bakıyordu.

Wright, “Bunun unutulmasının bir nedeni, maya ve memeli hücrelerindeki peroksizomların ışığın çözünürlüğünden daha küçük olmasıdır” dedi. Floresan mikroskobu ile sadece bir nokta görebiliyordunuz. Bu sadece ışığın yapabileceği sınırdır. ”

Gördüğü peroksizomlar 100 kata kadar daha büyüktü. Bilim adamları, Arabidopsis fidelerinde peroksizomların neden bu kadar büyüdüğünden emin değiller, ancak filizlenen Arabidopsis tohumlarının, fide yaprakları fotosentezden enerji üretmeye başlayana kadar tüm enerjilerini depolanan yağdan aldığını biliyorlar. Çimlenme sırasında, sayısız minik yağ damlacıklarıyla beslenirler ve peroksizomları yağı işlemek için fazla mesai yapmak zorundadır. Yaptıklarında, normalden birkaç kat daha büyük büyürler.

Wright, “Arabidopsis’teki çok daha büyük peroksizomlarla birlikte parlak floresan proteinler, bunu görmeyi son derece belirgin ve çok daha kolay hale getirdi” dedi.

Ancak peroksizomlar, bitkilerden mayalara ve insanlara kadar yüksek oranda korunur ve Bartel, bu yapıların peroksizomların genel özellikleri olabileceğine dair ipuçları olduğunu söyledi.

“Peroksizomlar, çok uzun süredir ökaryotlarla birlikte olan temel bir organeldir ve ökaryotlarda, özellikle de mutantlarda, peroksizomların proteinlerle daha büyük veya daha az paketlendiği ve dolayısıyla görselleştirmenin daha kolay olduğu gözlemler olmuştur.” dedi. Ancak insanlar bu gözlemlere mutlaka dikkat etmediler çünkü genişlemiş peroksizomlar bilinen mutasyonlardan kaynaklanıyordu.

Araştırmacılar alt bölümlerin hangi amaca hizmet ettiğinden emin değiller, ancak Wright’ın bir hipotezi var.

Wright, “Beta oksidasyonu veya yağ metabolizması gibi şeylerden bahsederken, moleküllerin artık suda olmak istemediği noktaya gelirsiniz” dedi. “Geleneksel bir tür biyokimyasal reaksiyonu düşündüğünüzde, bir hücrenin su ortamında dolaşan ve enzimlerle etkileşime giren bir substratımız var – lümen -; Suda takılmak istemeyen bir şeyiniz varsa bu o kadar da işe yaramaz. ”

“Öyleyse, bu zarları suda çözünmeyen metabolitleri çözündürmek ve lümenal enzimlere daha iyi erişim sağlamak için kullanıyorsanız, bu tür bir metabolizma ile daha verimli bir şekilde başa çıkmak için genel bir strateji olabilir” dedi.

Bartel, keşfin peroksizomal bozuklukları anlamak için yeni bir bağlam da sağladığını söyledi.

“Bu çalışma bize bazı semptomları anlamamız ve potansiyel olarak onlara neden olan biyokimyayı araştırmamız için bir yol sağlayabilir” dedi.

Referans: “Peroksizomlar, yağda rolleri olan intralümenal veziküller oluşturur asit Arabidopsis’te katabolizma ve protein bölümlendirme ”, Zachary J. Wright ve Bonnie Bartel, 4 Aralık 2020, Doğa İletişimi.
DOI: 10.1038 / s41467-020-20099-y

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.