Canlılar konuşkan yaratıklardır. Gerçek sesler yapmıyor olsalar bile, organizmalar, sistem aracılığıyla kimyasal sinyalleri kullanarak sürekli olarak iletişim kurarlar.
İnsan gibi çok hücreli organizmalarda, beyin hücreleri "Başım belada!" Diyebilir. Başkalarına, koruyucu bir yanıtı oluşturmaya yardımcı olmak için işaret etmek. Bakteriler gibi tek hücreli organizmalar, "Hayatta kalmak için birlikte kalmalıyız!" böylece solo yapamayacakları belli aktiviteleri koordine edebilirler.
Sinyal göndermenin yanı sıra, hücreler de bilgi almalıdır. Bunu yapmaları için, yüzeylerinde reseptör adı verilen moleküler "kulaklar" kullanırlar. Bir kimyasal haberci bir reseptöre bağlandığında, hücreye neler olduğunu söyler ve bir yanıt verir.
Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından finanse edilen bilim adamları, hücre sinyallerinin sağlık ve hastalığı nasıl etkilediğini öğrenerek diyaloğu takip ediyorlar. Araştırmacılar aynı zamanda hücresel konuşmalara katılmaya başlıyor, hastalıklı bir sistemi doğru kılan terapiler geliştirme hedefiyle kendi yorumlarını ekliyorlar.
Uzun, Sıska Bir Hayata Sinyal Verme
Hücresel konuşmalarda, "kelimeler" genellikle bir hücre tarafından salınan ve bir diğeriyle alıcılar tarafından alınan küçük moleküller veya kimyasallar şeklini alır. Çok hücreli hayvanlarda, hormonlar yaygın bir kimyasal mesaj biçimidir.
Örneğin, karaciğer hücrelerimiz, enerji için biraz yağ yakma zamanı geldiğinde yağ hücrelerini anlatmak için FGF21 hormonunu serbest bırakır. Bu sinyal, FGF21'i obezite ve tip 2 diyabet tedavi etmek isteyen bilim insanlarına ilgi duymaktadır.
Hormonun rolünü araştırmak için, Texas Güneybatı Tıp Merkezi Üniversitesi'nden David Mangelsdorf ve Steven Kliewer, ekstra FGF21 üretmek için fareler tasarladı. Dramatik sonuç: daha küçük fareler, normal yağ ve yağsız kitle oranlarına sahip olmalarına rağmen. FGF21 sinyalinin büyümede yer alan diğer sinyalleri durdurduğu ortaya çıkıyor. Diğer bir önemli değişiklik, farelerin tipik 2'ye kıyasla 4 yıla kadar yaşadıklarıydı.
Ancak olumsuz etkiler de vardı. Ekstra FGF21 olan fareler, osteoporoz alıyormuş gibi düşük kemik yoğunluğuna sahipti. Ve dişi fareler yavrulara sahip olamazdı. Mangelsdorf ve Kliewer, FGF21 sinyalinin vücudun farklı bölgelerinde olabilecek diğer yan etkilerini bulmaya çalışıyorlar.
Mangelsdorf, "Burada potansiyel bir anti-obezite ilacı olan ve sizi uzun süre yaşayabileceğiniz bir bileşik var… eğer yan etkiler üstesinden gelinebilirse," diyor. Şimdi, o ve Kliewer, FGF21'in vücutta bu olumlu ve olumsuz değişiklikleri nasıl yarattığını daha iyi anlamak için çalışıyorlar.
Tümörleri Tamping
Hücresel iletişimin ileri ve geri, endotel hücreleri büyük oyunculardır. Kan damarı duvarlarını oluşturan bu hücreler, kan akış hızı gibi bilgileri işleyen reseptörler içinde kaplıdır. Ayrıca kan pıhtılaşmasını, bağışıklık tepkilerini ve diğer süreçleri kontrol eden moleküler sinyaller gönderirler.
Ayrıca, Massachusetts Institute of Technology ve Harvard Medical School'dan Elazer Edelman, endotel hücrelerinin büyümelerini frenlemek için kanser hücreleri ile iletişim kurduğunu söylüyor. Fakat bir tümör kendi sinyallerini gönderir, endotelyal hücreleri kanserin büyümesine yardımcı olan sinyaller göndermeye ikna eder.
Edelman yardımcı olabilecek bir tedavi geliştirdi: vücudun doğal kanser kontrol eden endoteline destek olarak çalışan bir tümör yakınında implante edilmiş bir sağlıklı endotelyal hücreler paketi. İmplante hücreler karmaşık mesajlar üretirler - Edelman, kanseri kontrol altında tutmak için henüz tüm elementleri tanımlamamıştır.
Testlerde fareler kullanılarak yapıldı, implantlar kanseri baskıladı, ama Edelman hala hangi tip kanserlerin en iyi tepki verdiğini çalışmak zorunda. Onun işbirlikçileri ayrıca, kanser hastalarında denemeden önce güvenli olduklarından emin olmak için sağlıklı insanlarda implantları test ettiler.
Susturucu Bakteriler
Bakteriler, birbirleriyle quorum algılama adı verilen bir işlem kullanarak iletişim kurarlar. "Ben buradayım" sinyalleri gönderip dinleyerek, yalnız mı yoksa bir toplulukta mı olduklarını anlayabilirler. Bir dizi hücre bir araya geldiğinde - bir "çekirdek" oluşturarak - onlar yalnız olduklarından farklı davranırlar. Konakçı hücreleri istila edebilir veya toksin veya biyofilm yapmaya başlayabilirler.
Eğer bilim adamları yeterlilik sinyalini sustururlarsa, hücrelerdeki bakteriyel hasarı potansiyel olarak bloke edebilirler, nedenleri arasında Yeshiva Üniversitesi Tıp Fakültesi Albert Einstein Koleji'nde Vern Schramm. Laboratuvarı, enzimlerin ve biyolojik reaksiyonları hızlandıran proteinlerin aktivitesini kapatan kimyasallar üzerinde çalışıyor.
Bakteriler, çekirdek algılaması için MTAN enzimine ihtiyaç duyarlar. Schramm, MTAN'ı sıkıştıran bir kilit gibi kilitli bir inhibitör tasarladı. “Bu, telgraf tellerini bakteriler arasında keser, böylece iletişim kuramazlar” diyor.
Schramm'ın inhibitörünün şu anda reçete edilen antibiyotiklere göre bir avantajı vardır. Bu ilaçlar bakterileri öldürür, ancak bakteriler saldırıdan kurtulmak için yollar geliştirebilir.Bu, ciddi bir problem olan antibiyotik direncine yol açar, çünkü doktorlar bazı bakterilere karşı çalışan ilaçların tükenmesine neden olur. Ancak Schramm, koleral bakterileri 26 nesil için MTAN inhibitörleri ile büyüttü ve hiçbir zaman tedaviden kurtulmak için bir yol geliştirmedi. Schramm şu anda “sonsuz antibiyotik” dediği şeylere inhibitörleri geliştirmeye çalışıyor.
Schramm asla onun hedefi olacağını düşünmemişti - sadece enzimleri anlamaya çalışıyordu. Bunun, hücresel iletişim gibi temel süreçler üzerindeki temel araştırmanın yeni ilaçlara nasıl yol açabileceğinin iyi bir örneği olduğuna dikkat çekiyor.
Bu Inside Life Science makalesi işbirliği ile Canlı Bilime verildi. Ulusal Genel Tıp Bilimleri Enstitüsü, bir bölümü Ulusal Sağlık Enstitüleri.
Daha fazla bilgi edin:
Hatalardan Bugging Bulgular dergi
Ayrıca bu seride:
Ah, Ne Karışık Bir Biyofilm Web Bakteri Dokuma
Bakteriyel Sohbetten Öğrenme