Sentetik Organeller Kullanarak Hücre Davranışını Kontrol Etmek Mümkün!
Bu haber 8 ay öncesine aittir. Haber güncelliğini yitirmiş olabilir; ancak arşivsel değeri ve bilimsel gelişme/ilerleme anlamındaki önemi dolayısıyla yayında tutulmaktadır. Ayrıca konuyla ilgili gelişmeler yaşandıkça bu içerik de güncellenebilir.
Özet
Etiketlenmiş kargoları yapay ve zarsız bölmelere paketleyen bir teknik, bilim insanlarının hücre süreçlerini durdurup başlatmasına olanak sağlıyor. Sıvı-sıvı faz ayrımı adlı süreç ile bazı materyaller, hücre içinde toplaşıp damlacık haline gelebiliyor (zarsız organeller). Araştırmacılar, C. elegans kurdunu kullanarak proteinlerinden birini bu damlacıklı duruma (kondensat haline) getirebilmeyi başardılar. Sonrasında ise hücrede kontrol etmek istedikleri süreçte görevli bir proteini alarak bu proteini kondensata çekip ayıracak bir peptit (etiket) tasarlayarak bunu proteine eklediler. Böylece proteinin bir noktada toplanarak görevini yapamamasını sağladılar. Hatta hücreleri ısıtma yolu ile etiket ve proteinin zayıf bağlarını kırarak proteinin sitoplazmaya geri döndüğü ve görevine devam ettiğini bile gösterdiler (işlemin etkisinin geri alınması). Alternatif olarak da etiket ile proteini ışık görünce kırılan bir protein ile bağladılar. Bu şekilde hücrenin ışık görmesi proteini serbest bırakmış oldu (işlemin geri alınması).
Ökaryotik hücrelerin içerikleri, çeşitli bölmelere ayrılmış halde bulunur ve bu bölmelere, sıvı-sıvı faz ayrımı adı verilen bir süreç ile oluşan zarsız organeller de dahildir. Araştırmacılar, bu bölmelerin yapay versiyonlarını yaratmak üzerine deneyler yapmıştır; çünkü bu yolla hücre biyolojisinin belirli özelliklerini kontrol ederek, sonucunda örneğin bazı hücresel tepkimeleri engelleyebilir ya da protein translasyonu için yeni bölgeler oluşturabilirler.
Şimdi, Pennsylvania Üniversitesi Perelman Tıp Fakültesi'nden Matthew Good'un başında bulunduğu bir ekip, bu alanda yakın zamanda geliştirilen birkaç yeni yöntemi, tersine döndürülebilir bir şekilde hücre içindeki belirli kargoları depolayıp serbest bırakabilen zarsız organeller yaratmayı sağlayan bir teknik oluşturacak şekilde birleştirdi.[1] Böylece araştırmacılar, artık hücre davranışını, öncesine kıyasla çok daha iyi kontrol edebilir oldular.
Organelleri oluşturabilmek için Good'un ekibi, laboratuvar ortamında önce maya, sonraki aşamalarda ise insan hücreleri üretti. Bu hücrelerin amacı, C. elegans kurdunun proteinlerden birinin hücre sitoplazmasında anında bir araya gelerek damlacık veya kondensat (ya da zarsız organeller) oluşturabilen, üzerinde oynanmış bir versiyonunu elde etmekti. Bunu takiben de bazı peptitleri bu yapay organellerin kargosu olarak işaretlemek isteyen araştırmacılar, bu peptitlerin bir etiket barındıran versiyonlarını üretmeleri için hücrelerin DNA'larını düzenledi (Etiket: kondensatı oluşturan proteinler ile etkileşen başka bir protein). Bu düzeneği flüoresan etiket ve mikroskopi kullanımı ile in vivo (canlı içinde) gözlemleyen ekip, etiketlenmiş kargo proteinlerinden %90'ı kadarının damlacıklara ayrıldığını keşfetti.
Işığı Açın!
Bunların devamında ise araştırmacılar, kendi buldukları tekniği kullanarak hücre davranışlarını kontrol etmeye başladı. Örneğin hücre bölünmesi için gerekli bir protein olan Cdc5'i etiketlediler ki organellerin içine alınsın ve hücrelerin bölünmesi engellensin. Ekip, aynı zamanda kargo proteinlerini kullanarak bu sürecin nasıl tersine döndürülebileceğini de gösterdi. Kondens proteinler ile etiketler arasındaki zayıf etkileşimleri kırmak amacıyla hücreleri biraz ısıtmak, kargonun serbest bırakılarak hücre davranışının sıfırlanmasını sağladı. Araştırmacılar buna ek olarak kargo ve etiketi arasında yer alan ışığa duyarlı bir proteini üretmeleri için genetik mühendisliğiyle hücreler oluşturdu. Bu protein aydınlanma ile zarar görerek kargonun damlacıktan bırakılmasına neden oluyor (yani hücre davranışı sıfırlanıp eski haline dönüyor).
Almanya, Mainz Johannes Gutenberg Üniversitesi ve Mainz Moleküler Biyoloji Enstitüsünden bu çalışmada yer almamış olan biyofiziksel kimyager Edward Lemke şunları söylüyor:
Bu metotla hücresel sinyali gerçekten de etkileyebileceğimizi gösterdiler. Hücresel ürünleri ve kompleks hücre işlevlerini ya [belirli bir faktörü] bir köşeye yoğunlaştırarak ya da [hücrenin] köşesinden serbest bırakarak değiştirebiliyorsunuz... Sadece bunun mümkün olabildiğini göstermek bile bence çok havalı.
Lemke, bu tekniğin tek bir seferde birden fazla organel ve kargo çeşidi ile birden fazla hücrenin kaderini kontrol etmekte kullanılmasının ilginç olabileceğini ekledi. Kendi ekibi de yakın zamanda farklı sentetik organeller yaratarak benzer bir şey denedi:[2] Organellerin aynı sitoplazma gibi birer protein translasyon bölgelerine dönüşmesini sağlayarak tek bir hücrede aynı proteinin birden fazla versiyonunu ürettiler.
Good, araştırmacının seçeceği herhangi bir hücre içi materyalin bu şekilde eşzamanlı olarak damlacıklara ayrımının çeşitli uygulamalarının olabileceğini belirtip bu altyapının bir çeşit yalıtkan modunda uygulanabileceğinden bahsediyor. Burada kastettiği ise aynı raporlarında anlatıldığı gibi belirli molekülleri damlacıklar şeklinde hapsetmek. Fakat, "organele yerelleşmiş bileşiklerin biyokimyasal tepkimelerini hızlandırmanın bir yolu olarak biyoreaktör modunda da uygulanabileceği"ne de değiniyor.
Evrim Ağacı'nın çalışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube üzerinden maddi destekte bulunarak hem Türkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, sitemizin/uygulamamızın çeşitli kısımlarda gösterilen Google reklamlarını ve destek çağrılarını görmediğiniz, %100 reklamsız ve çok daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.Kreosus
Kreosus'ta her 10₺'lik destek, 1 aylık reklamsız deneyime karşılık geliyor. Bu sayede, tek seferlik destekçilerimiz de, aylık destekçilerimiz de toplam destekleriyle doğru orantılı bir süre boyunca reklamsız deneyim elde edebiliyorlar.
Kreosus destekçilerimizin reklamsız deneyimi, destek olmaya başladıkları anda devreye girmektedir ve ek bir işleme gerek yoktur.Patreon
Patreon destekçilerimiz, destek miktarından bağımsız olarak, Evrim Ağacı'na destek oldukları süre boyunca reklamsız deneyime erişmeyi sürdürebiliyorlar.
Patreon destekçilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki üyelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.YouTube
YouTube destekçilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube üzerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi üzerinde sunulan farklı seviyelerin açıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi öğrenebilirsiniz.
Eğer seçtiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gösterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.Diğer Platformlar
Bu 3 platform haricinde destek olan destekçilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi sürdürüyoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.Giriş yapmayı unutmayın!
Reklamsız deneyim için, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza üye girişi yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları görmeye devam edeceksinizdir.
Araştırmacılar, ayrıca bu yaklaşımı kullanarak belirli biyokimyasal faktörleri sıralı olarak serbest bırakıp bırakamayacaklarını öğrenmek istiyorlar. Örneğin bu tekniğin kök hücrelerini yeniden programlayan güncel metotlar yerine hücre içi bir alternatif olarak kullanılması gibi. Şöyle diyorlar:
Test etmeye başladığımız şey, özgün faktörleri yeniden programlama sürecinde ayırıp serbest bırakmak.
Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.
İlginizi Çekebilecek Sorular
- Bitkilerde çıkan unlu bit, yaprak biti, küllenme gibi yapılar bulaşıcı mı?
- sonszuluğun sonu yoksa bir şeyi sonsuz yapmak imkansız olmuyormu?
- En uzun molekül nedir?
- 2
- 2
- 1
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- 0
- M. V. Garabedian, et al. (2021). Designer Membraneless Organelles Sequester Native Factors For Control Of Cell Behavior. Nature Chemical Biology, sf: 998-1007. doi: 10.1038/s41589-021-00840-4. | Arşiv Bağlantısı
- C. D. Reinkemeier, et al. (2021). Dual Film-Like Organelles Enable Spatial Separation Of Orthogonal Eukaryotic Translation. Cell, sf: 4886-4903.e21. doi: 10.1016/j.cell.2021.08.001. | Arşiv Bağlantısı
Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?
Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:
kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci
Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 11/08/2022 02:23:27 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/11199
İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.
- Bilim Ağacı> Doğa Bilimleri> Biyoloji> Biyokimya
- Bilim Ağacı> Doğa Bilimleri> Biyoloji> Hücre Biyolojisi
- Bilim Ağacı> Doğa Bilimleri> Biyoloji> Moleküler Biyoloji ve Genetik
- Bilim Ağacı> Uygulamalı Bilimler> Mühendislik> Biyoloji Mühendisliği (Biyomühendislik)
- Bilim Ağacı> Beşeri Bilimler> İletişim> Gazetecilik (Habercilik)> Bilim Haberciliği
- Genetik Biyokimya Biyoloji Gen Protein Hücre Genom Bilim Haber Habercilik Genler Kontrol Moleküler Biyoloji Moleküler Biyoloji Ve Genetik Genetik Mühendisliği Genetik Müdahale Hücre Biyolojisi
This work is an exact translation of the article originally published in The Scientist. Evrim Ağacı is a popular science organization which seeks to increase scientific awareness and knowledge in Turkey, and this translation is a part of those efforts. If you are the author/owner of this article and if you choose it to be taken down, please contact us and we will immediately remove your content. Thank you for your cooperation and understanding.