Genetik Haberleri
Bazı Hücrelerin Çoğalmadan Önce 'Saç Kesimi' Yaptırması Gerekir
Tel gibi ince aktin proteinlerinin uç kısımları toplandığı zaman, birincil cilium(tüy gibi küçük ince uzantı)lar baş kısımlarında kesilir. Credit: James Lasher
Hücrelerimizin çoğu, hücrelere dış ortam hakkında bilgi aktaran saç benzeri "anten" ile donatılmıştır. Bilim insanları; mitozda, sözde birincil cilia(tüy gibi küçük ince uzantı)’ların görünürlüğünün ve kaybolmasının, hücresel çoğalma süreci ile senkronize edildiğini keşfetmiştir. Şimdi, Johns Hopkins'deki hücre biyologları, "saç dökülmesi" nin ve hücre çoğalmasının, dramatik bir şekilde cilia uçlarının kesilmesine yani parçaların sökülmesine (bilim insanları uç kısım kesilmesi olarak isimlendiriyor) dair yeni bilgilerin keşfedildiğini bildiriyorlar.
Araştırmacılar, yeni bilgilerin hücrelerin mitoza nasıl geçmeye karar verdiklerini, organizmaların gelişimi için ayrılmaz bir süreç olan dokuların korunması ve kanser oluşumunu anlamanın anahtarı olduğunu söylüyorlar. Ayrıca, çalışmalarının ciliayla bağlantılı polikistik böbrek hastalığı ve bazı zihinsel engellilik oluşumları gibi hastalıklara ışık tutacağını umuyorlar. Çalışmayı yöneten Johns Hopkins Üniversitesi Tıp Fakültesi'nde hücre biyolojisi profesörü olan Takanari Inoue, Ph.D.: “Cilianın baş kısmının kesilmesi gözlemlenmişti fakat daha önce hiç araştırılmamıştı. Artık bunun, belirli deneysel koşullar altında gerçekleşen bir şey değil normal bir süreç olduğunu biliyoruz. Ve onu sürdürecek moleküler oyuncuları tespit ettik.” diyor. Ekibinin bulgularının bir özeti 12 Ocak'ta Cell dergisinde yayınlandı. Minivans antenleri gibi, birincil cilia, diğer organlar arasında böbrek, beyin, retina ve iç kulakta bulunan hücreler üzerinde görünen küçük yapılardır ve hücrelere, dışındaki sıvıların akışı ve kimyası hakkında bilgi verir. Hücre bölünmediği zaman, sessizlik denilen yerde, çoğu hücresel yapı devamlı olarak değişir fakat birincili cilia göreceli olarak stabildir. İnoue ve grubu hücre sessizlikten çıkıp mitoza başladığında; kromozonların kopyalandığı, hücrelerin bölünüp iki yeni hücre oluşturduğu süreçte, saç kesimine neyin neden olduğunu anlamaya çalışıyorlar. Hücreleri İnpp5e isimli enzimin azlığı ve çoğluğu ile karşılaştırmaya başladılar, daha önceki çalışmalar cilianın stabilitesini içermişti. Sessiz fare embriyonik hücrelerindeki cilianın zarına flüoresan bir etiket ekledikten sonra, ekip cilianın uçlarını videoya çekti. Görünüşe göre her birkaç saate bir kesilip uzağa sürükleniyorlardı.
Uç kısmından kesilme oranı, İnpp5e genini kaybeden hücrelerde ve hücreye mitozu uyaran sinyaller verildiğinde daha yüksekti. Fakat bilim adamları Inpp5e proteinine moleküler bir kod ekleyince toplayacakları cilialarda uç kısım kesilme oranı büyük oranda yavaşladı. İnoue; bu önerilerde, cilialarda mevcut Inpp5e uç kısım kesme işlemi geciktirilir ve mitotik sinyaller cilia için desteklenen uç kısım kesme işleminde Inpp5e’i dışarı çıkarır diye belirtiyor.
İnoue: “Inpp5e'deki genetik mutasyonlar anormal beyin gelişimi ve zihinsel engellilik ile karakterize edilen Joubert sendromuyla ilişkili olduğundan, Inpp5'in beyin gelişimini etkilediğinden şüpheleniyoruz.” diyor.
Inpp5’nin işlevi, cilianın zarından PIP2 olarak adlandırılan yağ gibi molekülleri tüketmesidir. PIP2'ye bağlanan bir flüoresan etiketi, araştırmacılara, ciliadaki PIP2 konsantrasyonunun özellikle ucu yakınlarında senkronize olduklarını gösterdi: PIP2, hücreler mitotik sinyaller aldıktan sonra cilianın ucunda birikmişti ve PIP2 birikim yerinde kesilmişti.
PIP2, aktin proteininden yapılan kablo gibi yapıların oluşumunda önemli bir rol oynadığından ekip, ciliarda yapıların oluşumunu ölçmek ve görüntülemek için bir floresan biyosensör kullandı. Araştırmacılar Inpp5e eksikliğinden dolayı aşırı PIP2 içeren ciliada tel gibi yapı oluşumunda on kat artış bulmuşlardır. Buna ek olarak, tel gibi yapı oluşumunun uç kısım kesilme işleminden hemen birkaç dakika öncesinden meydana geldiğini gördüler. Inoue: "Tel gibi yapı oluşumunun aslında cilianın uç kısmının kesilirken kuvvet sağladığını düşünüyoruz" diyor.
Normal hücreler(üst panolar), cilia uç kısım kesme(dakika: 3:55) genellikle mitozo girişlerinden önce(siyah çekirdek, dakika:7:50) hücreler sessiz konumdayken(sarı çekirdek) meydana gelir. Cilianın "aktin telleri" oluşturması engellendiğinde (alt paneller), aynı zamanda uç kısımları kesilemezler, bu da hücrelerinin durgunluktan mitoza daha yavaş geçmesine neden olur. Credit: Cell Press
Cilianın kalan kısmının parçalanmasının uç kısım kesme işleminden nasıl etkilendiğini görmek için, Inoue laboratuvarında lisansüstü öğrenci ve makalenin başyazarı Siew Cheng Phua, cilia oluşumunda tel gibi yapıları durdurmanın bir yolunu tasarladı. Tel gibi yapıların cilia uç kesme işlemi için gerekli olduğunu ve cilianın tamamen parçalanması için bu uç kesmenin gerekli olduğunu buldu.
Daha sonra, ekip cilia kesilmesi zamanlamasını analiz etti. Floresan etiketlerden oluşan bir gökkuşağı kullanan araştırmacılar, hücreler ile ciliaların sessizlikten mitoza doğru geçişlerini takip etti. Cilialar mavi renkte iken, hücrelerin çekirdekleri sarıdan kırmızıya ve koyu renklere değişti. Normal hücrelerde, hücreler hala sessiz durumdayken (sarı çekirdekler), mitoza geçmeden önce (koyu çekirdekler) ciliada uç kesme işlemi meydana gelir. Ancak hücrelerin cilialarının tel gibi yapılar oluşturmasını engelleyen, uç kısmını kesmek için yetersizlik, sessizlikten mitoza daha yavaş geçiş ile ilişkilendirildi.İnoue: “Her nasılsa, uç kesilme cilianın küçülmesini tetikler; kesildikleri şeyden daha fazla küçülürler. Aynı zamanda hücrenin sessizliğini bırakıp bölünmeye başlama zamanının geldiğini de bildiriyor.” diyor. Uç kısmı kesilen cilia içeriği analiz edilirken(Japonya'daki araştırmacılar ile ortak bir proje) çoğunlukla hücrelerin sinyal verme ve cilianın büyümesi için önemli moleküller bulduklarını, bu da uç kısım kesilme işleminin cilianın yapısını ve işlevini ayarladığını varsaydılar. Phua'ya göre cilianın kırpılan uç kısımları ayrıca klinik etkilere sahip olabilir. Son yıllardaki araştırmalar, polikistik böbrek hastalığı olan hastalardaki idrarın, membran içine konan küçük keseler içerdiğini gösteriyor. Inoue, cilianın uç kısımların hastalık gelişiminde rol oynadıklarını olası olduğunu söylüyor ancak bu fikri onaylamak için daha fazla araştırma yapılması gerektiğini belirtiyor. Phua ekliyor: "Cilianın anormal duyusal işlevleri, cilt ve beyin kanseri gibi bazı kanserlerle ilişkilidir. Cilia uç kesilme işlemi ve mitoz arasındaki yeni bağ, birincil cilia etkisinde kanser oluşumunun altında yatan anormal hücre bölünmelerini nasıl oluştuğunu anlamamıza yardımcı olabilir.”
Çeviren: Barış Uçar, Bilime Yön Veren Cevaplar
Kaynaklar:
More information: Cell, DOI: 10.1016/j.cell.2016.12.03
Journal reference: Cell
Provided by: Johns Hopkins University School of Medicine
Kategorideki Diğer Başlıklar
Sosyal Medyada Biyologlar
|25249||12587||5800||12467|
DUYURU
Arkadaşlar sayfamız için bilimsel haberleri İngilizce den Türkçe ye çevirecek gönüllü köşe yazarları arıyoruz. İletişim için email@example.com veya firstname.lastname@example.org adresine mail göndermeniz yeterli. Gönüllü takım arkadaşlarımızı bizimle yol almaya bekliyoruz.
D&R ve tüm seçkin kitapçılardan temin edebilirsiniz.