İki adet, soğuk-elektron mikroskobu tabanlı görüntü: Disagregazın, merkez kanalından bir protein şeridi açarken ki hareketi.
Disagregaz (ayrıştırıcı) bir protein kompleksidir. Alzheimer hastalığına eşlik eden amiloyit proteinleri gibi birikebilen ve hücrelere zehirli hale gelebilen sorunlu, yanlış katlanmış protein parçalarını çekip koparmaya yardımcı oluyor. Kurtarılan proteinler, işlevsizliği önlemek ve hücre dengesini sağlamak için daha sonra ya yeniden katlanıyor ya da yok ediliyor.
Bilim insanları disagregazın ne işe yaradığını biliyordu, ancak tam olarak nasıl çalıştığını kavrayamıyordu.
Bu yapılar, Michigan Üniversitesi liderliğindeki bir ekip tarafından Soğuk-Elektron Mikroskopisi (Cryo-Electron Microscopy) kullanılarak belirlendi ve Pensilvanya Üniversitesi’ndeki araştırmacılar ile birlikte yapıldı. Yaklaşık 200.000 saatlik hesaplamaya ihtiyaç duyulan bulgularının, 15 Haziran’da Science’da yayımlanması planlanıyor.
Soğuk-EM(cryo-EM) ile elde edilen 3 boyutlu anlık görüntüler, disagregazın, bir protein şeridini merkez kanalı boyunca ‘tutuna tutuna tırmanarak’ açtığını gösteriyor.
Soğuk-EM ince bir tabaka halinde çözelti içerisinde proteinleri anında dondurma işlemine dayanan; gelişmeye devam eden, en ileri görüntüleme teknolojisidir. Dondurulduktan sonra, bu çok küçük, nanometre boyutlu cisimlerin şeklini ortaya çıkarmak için odaklanmış bir elektron demeti kullanılır. Yakın-atomik çözünürlükte, 3 boyutlu şekli bir araya getirmek için; yüz binlerce tekil, iki boyutlu anlık görüntüyü birleştirecek, özelleşmiş bir bilgisayar analizi gereklidir.
Laboratuvarının bulunduğu U-M Yaşam Bilimleri Enstitüsü’nde ve ayrıca U-M Tıp Fakültesi Biyokimya Bölümü’nde yardımcı doçent olan, üst düzey araştırmacı Daniel Southworth “Substratları adım adım, bir çark mandalı misali çekiyor gibi görünüyor” diyor.
“Disagregazın altı alt birimi etrafında gerçekleşen çok düzenli bir proses. Proteinlerin, koşullar farklılaştıkça; substrat üzerindeki bir sonraki yere tutunmak için nasıl yeniden sıralandığını görebiliyoruz. Bunun nasıl gerçekleştiği konusunda birçok model önerilmişti ancak, gerçekte neler olduğunu ilk kez şimdi görmeye başladık.”
Bulgular, çeşitli hücresel aktivitelerle bağlantılı ATPazlar, kısaca AAA proteinleri olarak adlandırılan bu önemli protein sınıfında, daha geniş çapta benzer mekanizmalar olabileceğini düşündürüyor. Örneğin, sınıfın diğer üyeleri DNA çoğaltımı(replikasyonu) ve onarımına katılıyor. AAA proteinleri, bakteri ve virüslerin yanı sıra bitki ve hayvan hücrelerinde de bulunuyor.
Southworth, “Hücresel mekanizmaların daha iyi anlaşılması, yeni ilaçlar geliştirmeye çalıştıklarında ya da biyolojik süreçler hakkında derinlemesine araştırmaya girdiklerinde, bilim insanlarının çalışmalarına ışık tutabilir.” diyor.
“Çalışmamız, hücrelerin; zehirli protein yığınlarını nasıl parçalayarak çözünür hale getirip işlevlerini yeniden kazandırdıklarını açığa kavuşturuyor. Bu moleküler ayrıştırıcıların gücünü dizginlemeye çalışmak istiyorsak, tamir mekanizmalarının net bir resmini elde etmemiz önemli.”
Bu teknoloji, aynı zamanda, biyolojik bir prosesin farklı aşamalarındaki proteinleri gün yüzüne çıkarabilir – böylece, bir biyolojik ayrıştırıcının nasıl hareket ettiğine, değişikliklerine ve işlevlerine dair parçaları birleştirmeye yardımcı olabilir.
Kaynak : sciencedaily.com