Nükleolus (çekirdekçik), bir ışık mikroskobu altında kolayca görülebilen hücre çekirdeğinde bulunan ve günümüzde iyi bilinen bir yapıdır. Bu çekirdeksel yapının ribozom üretim bölgesi olduğu bilinmektedir. Yeni bir çalışma, nükleolusun ayrıca proteinler için bir kalite kontrol bölgesi olduğunu göstermektedir.

Hücreler strese girdiğinde, proteinler yanlış katlanma ve kümeleşme eğilimindedir. Proteinlerin kümeleşmesini önlemek için, bazıları nükleoluslarda geçici olarak depolanır. Bu organelde bulunan özel biyofiziksel koşulların zararlı protein kümeleşmesini önlemeye yardımcı olduğu LMU’da Deneysel Fizik profesörü ve Max Planck Enstitüsü’nde (MPI) Moleküler Görüntüleme ve Biyonanoteknoloji Biyokimya Grubu lideri olan Ralf Jungmann’ın , F.-Ulrich Hartl ve Mark Hipp (ikisi de MPI’da Biyokimya merkezli)  ile işbirliği içinde yaptığı bir araştırma ile Science dergisinde yeni bir çalışma olarak görülmektedir.

Nükleolus, ilk olarak 1830’larda tanımlanan hücre çekirdeğinde yer alan bir yapıdır. 1960’larda, hücrenin protein fabrikaları olan ribozomların bu organelde toplandığı kabul edilmiştir. Araştırmacılar, bir süredir şaperonlar olarak bilinen proteinlerin, belirli şartlar altında nükleoluslara geçtiğini biliyorlar. Bu yer değiştirmenin protein üretimi ile ilgili olduğu öne sürülmüştür. Bununla birlikte, yeni çalışma nükleoluslara göç eden şaperonların zaten strese duyarlı proteinlere bağlı olduğunu göstermektedir.

Şaperon araştırmasının öncüsü olan F.-Ulrich Hartl ve ekibi daha önce şaperonların, proteinlerin doğru katlanması için çok önemli olduğunu ve protein kalite kontrolünde merkezi bir rol oynadığını keşfetti. Proteinler düzgün bir şekilde katlanamazsa, yanlış katlanmış formları birikebilir ve kümeleşebilir. Sonuç olarak, protein kümeleşmeleri (agregatları) sıklıkla Alzheimer, Parkinson veya Huntington hastalığı gibi nörodejeneratif hastalıklarda gözlenebilir.

Çalışmanın yazarı ve F.-Ulrich Hartl’ın bölümünün bir üyesi olan Mark Hipp, ”Protein katlanmasının mekanizmalarını araştırmak için, lusiferaz enzimini yıllardır bir model protein olarak kullanıyoruz.” diyor. Bilim adamları, enzimi floresan işaretli bir proteinle birleştirerek mikroskop altında izleyebilir ve proteinin doğru veya yanlış katlanıp katlanmadığını gözlemleyebilirler. “43°C’de ısıtılarak strese sokulan hücrelerin, yanlış katlanmış lusiferaz proteininin şaperonlarla birlikte nükleoluslara taşınmasıyla sonuçlandığını gösterebildik.”

Araştırmacılar, bu sürecin mekanik detaylarını açıklamak için bir dizi yüksek çözünürlüklü floresans tekniği geliştiren Ralf Jungmann liderliğindeki grupla ve yeni biyoinformatik analiz yöntemlerine katkıda bulunan Jürgen Cox ( MPI’de Biyokimya bölümünde) ile işbirliği yaptılar. Birlikte, yanlış katlanmış lusiferaz proteininin, nükleolus içerisinde hücrenin geri kalanından daha farklı davrandığını gösterebildiler. Çalışmanın ilk yazarı Frédéric Frottin, “Nükleolusta, yanlış katlanmış proteinler, kümeleşmek yerine sıvı benzeri bir durumda tutulmuştur” açıklamasını yaptı. Bu, organelde hakim olan spesifik biyofiziksel koşullar nedeniyle mümkündür.

“Genellikle kümeleşmeye meyilli olan proteinler, stres sırasında hücreleri hasara karşı koruyan daha az tehlikeli bir şekilde depolanır. Hücrenin geri kurtulma zamanı geldiğinde, proteinler yeniden katlanabilir ve nükleolustan salınabilir” diye devam ediyor Frottin. Bu noktada hücreler, proteinin onarılmasını veya parçalanmasını sağlayan başka mekanizmaları aktif etme kapasitesine sahiptir. Araştırmacılar ayrıca, hücre stresi çok uzun sürerse, bu koruyucu mekanizmanın başarısız olduğunu gösterdi. Mark Hipp, “Bu, hücrenin bütünlüğünü koruyan yeni bir mekanizmadır” diyor. Bu bütünlüğün korunması, sonuçta hastalığın gelişimini engellemek ve yaşlanma sürecini geciktirmek için esastır.

Kaynaklar:

https://phys.org/news/2016-01-protein-aggregates-cytoplasm-important-routes.html

https://phys.org/news/2019-07-function-nucleolus.html

Woerner et al. Cytoplasmic protein aggregates interfere with nucleocytoplasmic transport of protein and RNA, Science(2015). DOI: 10.1126/science.aad2033

Görsel BiologyWise‘dan düzenlenmiştir.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz