Biyologlar - Biyolojiye Gerçekçi Yaklaşım

Bilim insanları basit bir hücrenin 42 milyon protein molekülüne sahip olduğunu açıkladı.

‘Basit bir hücre 42 milyon protein molekülü bulundurmaktadır.’ resmi açıklaması araştırma ekibinin lideri Grant Brown tarafından yapıldı. Credit: Brendan Ho

Dr. Brown, Toronto Üniversitesi Donnelly Hücresel ve Biyomoleküler araştırma merkezinde biyokimya profesörü olarak görev yapmaktadır.

Analiz verileri, maya hücrelerinde bol miktardaki proteinler ile yaklaşık iki düzineden fazla yapılan geniş aralıklı çalışmalardan toplandı, ekip her bir proteinde molekül sayısı için güvenilir tahminleri ilk defa elde etti ve geçen hafta Cell Systems dergisinde yayınladı.

Bu çalışma Anastasia Baryshnikova ve şuanda yaşlanma konusundaki çalışmalara odaklanan Kaliforniya eyaletindeki biyoteknoloji firması Principal Investigator ‘ın işbirliği ile gerçekleşti.

Hücrelerimiz proteinlerden oluşur ve hücre içerisindeki çoğu görev proteinler tarafından yerine getirilir. Bu yolla genetik kod hayata geçirilir çünkü proteinlerin yapımı için gerekli şifre genlerde DNA kodlarında saklıdır.

Dr Brown çalışmayı açıklamak için ‘Hücre biyolojinin işlevsel birimidir, orada ne var ve her birinden ne kadar olduğunu doğal olarak merak ediyor ve bilmek istiyoruz’ ifadesini kullandı.

Bilim adamlarının proteinleri toplamak istemelerinin başka bir sebebi daha vardı. Birçok hastalık belirli bir proteinin olması gerekenden daha az veya çok daha fazla miktarda bulunmasından dolayı meydana gelir.

Bilim adamları protein fazlalığının nasıl kontrol edildiği hakkında daha fazla bilgi sahibi olduğunda bir terslik oluştuğunda daha iyi düzeltebileceklerdir.

Her ne kadar araştırmacılar yıllarca protein miktarının fazlalığı konusunda çalışmalar yapmış olsa da, elde edilen veriler bireysel rapor edildi ve bu durum laboratuvarlar arasında sağlıklı bir karşılaştırma yapılmasını zorlaştırdı. Örneğin bir çok araştırmacı protein moleküllerinin üzerine floresan etiketler yapıştırıp hücrelerin parlaklık miktarına göre protein seviyesini tahmin ederdi. Fakat bu çalışmalarda kullanılan cihazlar tüm laboratuvarlarda aynı özelliklerde değildi bu da parlaklık değerlerinin laboratuvarlar arasında farklı kaydedilmesi anlamına geliyordu.

Diğer laboratuvarlar tümüyle farklı bir çözüm yolu kullanarak protein seviyesini hesapladılar.

Projede çoğu çalışmanın sahibi Brown laboratuvarı mezun öğrencilerinden Brandon Ho konuyla ilgili şöyle dedi:

"Hücre içerisinde kaç adet protein olduğunu kavramsallaştırmak zordu çünkü veriler farklı ölçeklerde rapor edildi."

Ho, basit bir hücrenin nasıl çalıştığını anlamak için üzerinde çalışması kolay bir canlı olan tek hücreli ekmek mayası ile incelemelerine devam etti. Tüm fazla maya proteinlerinin miktarını ölçmek amacıyla 21 ayrı çalışma yapıldı. Bu çalışmalarda maya genomu tarafından 6000 protein kodlandığı ve her biri için molekül sayısının hesaplanmasında gerekli verilerin mevcut olduğu tespit edildi.

İnsan hücreleri için durum daha farklıdır; bu tür veri setleri yoktur, her bir hücre tipi sadece 20.000 insan geni tarafından kodlanan proteinlerin alt setini içerir.

Ho, mayalardan elde edilen zengin verilerin hepsinin birleştirebileceği, bunların kıyaslayabileceği ve protein fazlalığının belirsiz ölçülerinin dönüştürebileceğini anlamıştı.

Ho’nun analinizinde ilk olarak hücre içerisinde her bir proteinin kaç adet molekül içerdiği ve toplam molekül sayısının 42 milyon civarında olduğu ortaya çıktı. Proteinler çoğunlukla 1000 ve 10.000 molekül arasında dar bir aralıkta varlığını sürdürdüğü görüldü. Bir hücre içerisinde bazıları bariz bir şekilde yarım milyondan fazla kopya bulunurken, diğerlerinin 10 molekülden daha az olduğu tespit edildi.

Veriler analiz edildiğinde, araştırmacılar hücrelerin farklı proteinlerin fazlalıklarını kontrol ettiği mekanizmalar hakkında bilgi sahibi oldu. Buradan yola çıkarak insan hücrelerinde benzer çalışmalar yapılıp hastalıkların moleküler açıdan değerlendirilerek hastalık kaynağının açığa çıkarılmasına yardımcı olabileceği belirtildi.

Araştırmacılar bu çalışmada aynı zamanda bir protein temininin hücre içindeki rolü ile ilişkili olduğunu gösterdi. Bu da proteinlerin ne yaptığını anlamak için protein fazlalık verilerinin kullanılabileceğinin mümkün olduğu anlamına gelir.

Sonuç olarak,

Ho, yaygın olarak kullanılan floresan etiketleme yönteminin protein fazlalıklarının tespit edilmesinde etkinliğinin az olduğunu gösterdi.

Osamu Shimomura, Martin Chalfie ve 2008 yılı kimya Nobel ödülü sahibi Roger Tsien tarafından keşfedilen bu yaklaşım protein biyolojisi çalışmalarında devrim yarattı. Aynı zamanda etiketleme işleminin protein dayanıklılığını etkileyebileceği ve bunun sonucunda da hatalı veriler oluşabileceği endişeleri gündeme geldi.

Çalışma verilerinin dünya genelindeki araştırmacılar tarafından ulaşılabilmesi için oluşturulmuş Saccharomyces Genome Database kıdemli müdürü Robert Nash,

"Bu çalışma, tüm maya topluluğunda ve ötesinde büyük değere sahip olacak" dedi.

Buna ilaveten, protein fazlalığını ortaya koyarak, Brown laboratuvarının yaygın ve sezgisel bir formatta diğer araştırmacılara bu verileri tekrar inceleme, dolayısıyla çalışmalarını karşılaştırma ve hipotez oluşturma imkanı sağladığını belirtti.

Daha fazla bilgi için: Cell Systems (2018). www.cell.com/cell-systems/full … 2405-4712(17)30546-X Referans dergi: Cell Systems

Yayın sahibi: Toronto Üniversitesi Ana kaynak: https://phys.org/news/2018-01-simple-cell-million-protein-molecules.html#jCp

Çeviren ve Derleyen: Rukiye Varol Canoğlu

https://phys.org/news/2018-01-simple-cell-million-protein-molecules.html