in ,

Analiz Yapan Yeni Bir Yöntem

Proteinlerin Seçici Bozulmasını Tetikleyerek Analiz Yapan Yeni Bir Yöntem

İçindekiler

Giriş

Görsel: Proteinlerin Seçici Bozulmasını Tetikleyerek Analiz Yapan Yeni Bir Yöntem Şeması
Görsel: Proteinlerin Seçici Bozulmasını Tetikleyerek Analiz Yapan Yeni Bir Yöntem Şeması

Münih’teki Ludwig-Maximilians Üniversitesi’ndeki (LMU) bilim adamları, ani ışık parlaması ile hücrelerden, gerekli proteinleri elimine etmek için yeni bir yöntem geliştirdiler. Bu yeni yöntem, temel proteinlerin işlevini incelemeyi mümkün kılıyor.

Proteinler sadece hücrelerin yapısal mimarisinin çoğunu sağlamakla kalmaz, aynı zamanda oldukça spesifik kimyasal katalizörler gibi davranarak fizyolojik işlevlerin çoğunu gerçekleştirebilmektedirler. Bu nedenle, metabolizma, büyüme ve hücre bölünmesi dâhil olmak üzere tüm temel biyolojik süreçlerle yakından ilgilidirler. Aksine, yapılarındaki ve aktivitesindeki değişiklikler sonucu hastalıkların gelişmesine neden olurlar. Proteinler tarafından kontrol edilen süreçleri anlamak için, her birinin nasıl çalıştığını anlamak gerekir. Biyologlar normalde bir proteinin rolünü, tamamen hasar gördüğünde veya tamamen silindiğinde neler olduğunu analiz ederek çıkarırlar.

Deneysel olarak, bu, genellikle onu kodlayan geni değiştirerek veya silerek gerçekleştirilir. Bununla birlikte, organizmanın hayatta kalması için gerekli olan proteinler veya belirli bir işlem için gerekli olan hücre tipleri söz konusu olduğunda, bu yaklaşım çok bilgilendirici değildir, çünkü bu mutantlar proteinin gerçek işlevlerini sunmadan önce ölme eğilimindedir.

Çalışma

LMU Biocenter’da Profesör Heinrich Leonhardt liderliğindeki araştırmacılar şimdi bu sorunu çözen bir araç geliştirdiler. Yöntemleri, ilgilenilen proteinin seçici bozulmasını tetiklemek için hafif veya spesifik kimyasallardan yararlanır. Prosedür ve şimdiye kadar elde edilen sonuçların gözden geçirilmesi Nature Communications dergisinde yayınlanmaktadır.

Leonhardt “Bu teknolojiyi geliştirmek için hücrenin atık bertaraf sistemini yeniden programladık.” diyor. Arızalı olan veya artık gerekli olmayan proteinler normalde ubikitin adı verilen bir moleküle enzimatik olarak bağlanarak atılmak üzere hazırlanırlar. Sonra ubikuitin markeri, proteazom adı verilen ve esasen etiketlenmiş proteinlerin bir parçalayıcı görevi gören moleküler bir kompleks tarafından tanınır. Leonhardt ve meslektaşları tarafından geliştirilen sistem, ilgilenilen proteini hedeflemek için nano-antikorlar olarak bilinen küçük antikorlardan yararlanır. Nano vücut daha sonra ubikitin markerının bağlanması için özel bir ligaz getirir ve hedef protein imha için proteazoma gönderilir.

Bir hedef molekülün etiketlenip etiketlenip etiketlenmediğini ve ne zaman bozulduğunu kontrol edebilmek için, bilim adamları ek bir anahtar eklemişlerdir. Hedef molekül sadece bilim adamları bu anahtarı hafif veya küçük kimyasal moleküller ile etkinleştirdiğinde işaretlenir. Leonhardt’un açıklamasına göre, “Bu şekilde protein seviyelerini sürekli olarak düzenleyebiliriz. Tıpkı bir dimmer kullanmak gibi, herhangi bir proteinin istenen konsantrasyonunu ayarlayabilir ve hücresel süreçler üzerindeki etkileri gözlemleyebiliriz.” diyor.

Deney

LMU araştırmacıları, sistemi ilk önce DNA replikasyonunda kritik rol oynayan bir proteini araştırmak için kullandılar. Canlılık için gerekli olduğundan bu protein, genetik olarak devre dışı bırakılamaz. Yeni çalışmanın baş yazarı Wen Deng, “Bu yöntemi hücrelerde geçici olarak bahsedilen proteini imha edip tüketmek için kullandık ve böylelikle DNA onarımına katılımını açıklayabildik.” diyor. Sonuçlar, proteinin, diğer DNA onarım proteinlerini yüklemek ve DNA hasarını etkili bir şekilde düzeltmek için merkezi bir iskele görevi gördüğünü gösterdi.

Yeni aracın bir diğer avantajı, tüm organizmalarda kullanılabilmesidir. Profesör Barbara Conradt’ın araştırma grubuyla işbirliği içinde, araştırmacılar sistemi biyolojide yerleşik bir model organizma olan nematod solucanı Caenorhabditis Elegans’ta hücre ölümünü incelemek için kullandılar. Bu solucanın gelişimindeki belirli aşamalarda, spesifik hücre bölünmeleri tarafından üretilen iki yavru hücreden biri özellikle ortadan kaldırılır. Leonhardt “Uygulayıcı proteini yeni sistemin yardımıyla tüketerek, karşılık gelen kızı hücresinin kaybını önleyebildik ve programlanmış hücre ölümü sürecine ilişkin iç görü kazanabildik.” diyor.

Sonuç

Ubikuitin-proteazom sistemi sadece tüm yüksek organizmalarda değil, aynı zamanda Arkea’da ve hatta bazı bakterilerde bulunduğundan, ekip, protein yıkımının hedeflenen düzenlenmesine yönelik yaklaşımlarının geniş ölçüde uygulanacağını varsayar. Bu nedenle, hayati proteinlerin işlevlerini anlama çabalarına önemli bir katkıda bulunabilir.

Kaynaklar:

  1. https://phys.org/news/2020-01-method-triggers-degradation-proteins-analysis.html
  2. https://www.nature.com/articles/s41467-019-14160-8

Görsel Kaynak: https://www.eurekalert.org/pub_releases/2019-10/uoa-srl100819.php

Editör: Meryem Melisa KAR

Ne düşünüyorsunuz?

1 Point
+ Oy - Oy

Bir yanıt yazın

E-posta adresiniz yayınlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir