Hücre biyolojisinin harikalarından biri simetrisidir. Memeli hücrelerinin bir çekirdeği ve bir hücre zarı vardır ve çoğu insan 23 çift kromozom içerir. Trilyonlarca memeli hücresi bu tek düzeliği elde eder. Ancak bazıları benzersiz fonksiyonları yerine getirmek için bu kalıbı sürekli olarak kırar. Johns Hopkins Tıp araştırmacılarından oluşan bir ekip, bu aykırı değerlerin nasıl şekillendiğini buldu.
Genetiği değiştirilmiş farelerle yapılan deneylerde, bir araştırma ekibi, bilim insanlarının her memeli hücresinin dışına çıkıntı yapan silia denilen tüylü yapıların sayısını uzun süredir kontrol ettiğine inandıkları bir mekanizma ortaya çıkardı. Silia sayımının kontrolünün memeli olmayan türlerde daha sık görülen bir sürece dayanabileceği sonucuna vardılar.
Johns Hopkins Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde Moleküler Biyoloji ve Genetik Profesörü Andrew Holland tarafından yönetilen ve 2 Aralık’ta Doğa Hücre Biyolojisinde tanımlanan deneyler, sonunda bilim insanlarının silialar ile ilgili insan hastalıkları- solunum yolu enfeksiyonları, infertilite ve hidrosefali gibi- hakkında daha fazla bilgi edinmesine yardımcı olabileceği düşünülüyor.
Silialar, ilk olarak tek hücreli organizmalarda, hücreyi veya anteni çevreyi algılamak için motorlar olarak hareket eden küçük tüylü “parmaklar” olarak ortaya çıkan antik yapılardır. Neredeyse tüm insan hücrelerinde fiziksel veya kimyasal ipuçlarını algılayan en az bir silium bulunur. Bununla birlikte, insanlarda solunum ve üreme yollarını kaplayanlar gibi bazı özel hücre tiplerinde, sıvıları sistem boyunca hareket ettirmek için dalgalarda yüzlerce silia bulunur.
Holland ve ekibi, organellerin hücrenin yüzeyinden bağlandığı ve büyüdüğü yer olan siliaların tabanına daha yakından baktılar. Bu taban, sentriyol adı verilen mikroskobik, silindir şeklindeki bir yapıdır. Holland, tek silialı hücrelerde, hücre bölünmeden önce sentriyollerin oluştuğunu söylüyor. Bir hücre, her iki yeni hücrenin bir çift sentriyol alması için iki kopya merkez sentezi içerir ve bu iki sentriyolun en eskisi, siliumun tabanını oluşturmaya devam eder. Bununla birlikte, çok hücreli hücreler, yüzlerce sentriyol üretimini mümkün kılan ve bu hücrelerin birçok silia oluşturmasına izin veren, kopya makinesi olarak işlev gören, deuterozomlar olarak adlandırılan benzersiz yapılar oluşturur.
Deuterozomlar sadece çok hücreli hücrelerde bulunur ve bilim insanları uzun süredir kaç sentriyol ve silia oluştuğunu belirlemek için merkezi olduklarını düşünüyorlar. Bunu test etmek için, Holland ve ekibi deuterozomlar oluşturan genden yoksun bir fare modeli geliştirdi. Daha sonra, çok hücreli hücreleri taşıyan dokuları analiz ettiler ve siliaları saydılar.
Araştırmacılar, genetik olarak tasarlanmış farelerin, döterozomlu farelerle hücreler üzerinde aynı sayıda kirpiklere sahip olduğunu ve deuterozom kirpiklerin sayısını kontrol etmede merkezi rolünü ortadan kaldırdığını gördüklerine şaşırdılar. Örneğin, trakeayı kaplayan çok dilli hücrelerin hepsinde hücre başına 200-300 killi bulunur. Araştırmacılar ayrıca, deuterozom içermeyen hücrelerin, onlarla hücreler kadar hızlı bir şekilde yeni merkezler oluşturabildiğini buldular.
Eldeki bu şaşırtıcı sonuçla, araştırmacılar hem deuterozomlar hem de ana sentriyollerden yoksun olan fare hücrelerini tasarladılar ve daha sonra çok dilli hücrelerde oluşan silia sayısını saydılar.
Dikkat çekici bir şekilde, Holland, ana merkezlerin eksikliğinin bile son silia sayısı üzerinde hiçbir etkisi olmadığını söylüyor. Hem normal hem de genetik olarak değiştirilmiş gruplardaki hücrelerin çoğunun 50 ila 90 silia yarattığı görüldü.
Memelilerde nadir olmakla birlikte, santriyollerin de novo üretimi hayvan krallığı için yeni değildir. Küçük düz solucan planaria gibi bazı türler tamamen ebeveyn sentriollerinden yoksundur ve hareket etmek için kullandıkları silia oluşturmak için de novo sentriyol nesline güvenir.
Genetik olarak tasarlanmış fareler üzerinde yapılan diğer deneylerde, Holland, kendiliğinden oluşturulan tüm sentriyollerin, bir merkez sentezi oluşturmak için gerekli olan protein bileşenleri olan fibrogranüler malzeme ile zengin hücrenin bir bölgesi içinde birleştirildiğini buldu.
Hücrenin çok az anlaşılan bölgesinde bulunan proteinlerin, sentriollerin inşa edilmesi ve sonuçta oluşan siliaların sayısını kontrol etmek için gerekli temel unsurları içerdiğinden şüphelendiğini söylüyor. Diğer her şey, deuterozomlar ve hatta ebeveyn sentriyollerin “kesinlikle gerekli olmadığı” anlaşıldı.
Holland, deuterozomların ana merkezler üzerindeki baskıyı, birçok yeni merkezleme yapma, ana merkezleri diğer işlevleri yerine getirmek için serbest bırakma taleplerinden kurtarmaya çalıştığını düşünüyoruz ve insan hücrelerinde silia sayısını sınırlayan mekanizmaların daha iyi anlaşılması, silialarla ilgili bozuklukları tedavi etme çabalarını potansiyel olarak ilaç hedeflerini belirleyerek ilerletebileceğini söyledi.
Hatice Meryem ÖZKAN
Kaynak: www.sciencedaily.com