27 Ekim 2000 - Araştırmacılar, omurgalılarda bir hücrenin toplam tuz konsantrasyonunu saptayan ve tuz ve su dengesini düzenlemede rol oynuyor gibi görünen bir protein tanımladılar. Keşif, böbrek bozuklukları, yüksek tansiyon ve kulak hastalıklarının daha iyi tedavisine yol açabilir.
Rockefeller Üniversitesi'nden Howard Hughes Tıp Enstitüsü araştırmacıları A. James Hudspeth ve Jeffrey M. Friedman'ın da dahil olduğu bir araştırma ekibi, Cell dergisinin 27 Ekim 2000 tarihli sayısında yeni bir gen, vanilloid reseptörü tanımladığını bildirdi. ilgili ozmotik olarak aktive edilmiş kanal (VR-OAC), sıçan, fare, tavuk ve insan hücrelerinde. Gen, beyin, böbrek ve iç kulak hücrelerinde bulunan bir iyon kanalı reseptör proteini üretir.
Araştırmacıların deneyleri, reseptörün hücre zarında bulunduğunu ve hücre dışındaki az altılmış tuz konsantrasyonlarından kaynaklanan ozmotik basınç birikimini algılayabildiğini gösteriyor. Membran gerildiğinde, VR-OAC reseptörü açılır ve kalsiyumun hücreye akmasına izin verir. Kalsiyumun bu girişi, sırayla, adaptif değişikliklere yol açan temel hücre içi reaksiyonları tetikler.
"Osmotik basınç, omurgalı hayvanlarda en agresif bir şekilde savunulan ayar noktası değerlerinden biridir," dedi Friedman. "Hücrelerin uygun boyut ve şekillerini koruyabilmeleri için, hücre dışındaki tuz konsantrasyonunun hücre içindeki konsantrasyona eşit olması gerekir, yoksa hücre işlevinde dramatik ve muhtemelen yaşamı tehdit eden değişiklikler olacaktır.
Friedman, "Ozmotik reseptörler bakterilerde ve diğer alt organizmalarda genetik yaklaşımlar kullanılarak bulundu, ancak bunları ayrıştırmak için çok daha fazla sayıda genin olduğu yüksek hayvanlarda bulmak son derece zor oldu" dedi.
VR-OAC'nin keşfiyle sona eren iz, aslında makalenin baş yazarı, Friedman'ın laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan Wolfgang Liedtke'nin sıcaklığa duyarlı alıcıları araştırması olarak başladı. Liedtke, Friedman'ın laboratuvarının ağırlık düzenlemesi ve enerji dengesini anlama çabalarının bir parçası olarak sıcaklıktaki değişiklikleri algılayan ve tepki veren proteinler arıyordu. Liedtke, "Bir tanesi acı veren ısıya ve ayrıca acı biberlerdeki keskin kokulu madde olan kapsaisine duyarlı bir reseptör olan VR1 üreten aday genlere bakarak başladım" dedi.
Liedtke'nin vanilloid reseptör ailesinden ek genleri izole etme deneyleri, onu fare beyni hipotalamus hücrelerinin gen kütüphanelerine (çünkü bu hücrelerin sıcaklık düzenlemesinde rol oynayan genleri barındırdığı biliniyor) ve sıçan böbrek hücrelerine götürdü. Bu gen kitaplıklarından Liedtke, vanilloid reseptörü ile ilişkili ozmotik olarak aktive edilmiş iyon kanalı için daha sonra VR-OAC olarak adlandırılan bir protein için yeni bir gen keşfetti.
Hipotalamusta VR-OAC bulunmasına rağmen, sıcaklık düzenleyici bölgede aktif değildi. Tuz dengesini düzenleyen bölgede etkindi. Liedtke daha sonra, VR-OAC'nin iç kulaktaki tüy hücrelerinde de mevcut olduğunu göstermek için, bir civciv gen kütüphanesinden VR-OAC izole etmiş olan Hudspeth'in laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı Stefan Heller ile işbirliği yaptı. VR-OAC, sesi algılamada bir dizi mekanik uyarana yanıt vermek üzere bu tüy hücrelerini "ayarlamak" için tuz konsantrasyonunu düzenlemeye yardımcı olabilir.
Bu gözlemler, araştırmacıların ozmotik düzenlemeyle ilgili bir protein bulduklarını ileri sürdü. VR-OAC'ın rolünü daha iyi anlamak için bilim adamları, VR-OAC genini normalde genden yoksun olan hücrelere yerleştirdiler. Hudspeth'in laboratuvarındaki ortak yazar Yong Choe, bu hücrelerin tuz konsantrasyonlarındaki değişikliklere tepkisini test etti ve genetiği değiştirilmiş hücrelerin sıcaklığa duyarlı olmadığını, ancak tuz dengesindeki değişikliklere karşı son derece duyarlı olduğunu ortaya çıkardı.
"Laboratuvarlarımız artık ozmotik olarak kapılı bir kanal olduğunu bildiğimiz şeyin özelliklerini karakterize etmeye başladı," dedi Friedman. "Bu çalışmalar, aslında, kanalın, azalan tuz konsantrasyonuna veya ozmolariteye yanıt olarak açıldığını gösterdi. Bu açıklık, az miktarda kalsiyumu kabul eder ve bu da, hücre içindeki depolama depolarından bir kalsiyum patlamasının salınmasını tetikler. Hipotalamustaki beynin ozmotik düzenleyici merkezlerindeki sinir hücrelerinde meydana gelir, bu reseptörlerin ateşleneceğinden ve susuzluğu, tuz alımını ve böbrek tarafından tuz atılımını etkileyen bir dizi tepki ortaya çıkaracağından şüpheleniyoruz."
Friedman'a göre, VR-OAC'nin böbrek hücrelerinde bulunması sürpriz değil çünkü tuz konsantrasyonunu algılamak böbreğin önemli bir işlevi. Ayrıca, genin, tuz konsantrasyonunun çok önemli olduğu beyin ve kulak boşlukları gibi sıvıları çevreleyen diğer hücrelerde ifade edildiğini söyledi. Ayrıca, Friedman, genin dokunmaya duyarlı cilt hücrelerinde eksprese edildiğini ve VR-OAC proteininin genel olarak mekanik algılamaya dahil olabileceğini ima ettiğini söyledi.
"VR-OAC azalan ozmolariteye yanıt veriyor gibi görünüyor, ancak artan ozmolariteye o kadar iyi değil" dedi. "Yani, artan ozmolariteyi algılayan başka kanallar olabilir." Friedman, keşfin tıbbi sonuçları henüz netlik kazanmasa da, "birçok anti-hipertansif ilaç böbrekteki tuz akışını değiştiriyor, bu yüzden bu iyon kanalının böbrekteki su dengesini etkileyen ilaçlar için bir hedef olması mümkün. ilaçlar yüksek tansiyonu tedavi etmek için kullanılabilir."