Bilim İnsanları Hücre İçinde Lojistiğin Nasıl İşlediğini Çözdü
Juntendo Üniversitesi ve Tokyo Üniversitesi’nden araştırmacılar, ilk kez motor protein kinesin-2’nin kuyruk bölgesinin atomik yapısını belirleyerek, hücreler içindeki kargoyu nasıl tanıdığını ve ona nasıl bağlandığını açıkladılar.
Bu keşif, hücresel taşımacılığın “lojistik kodunu” ortaya koyuyor ve nörodejeneratif hastalıklar için yeni tedavilerin geliştirilmesine yardımcı olabilir.
Profesör Hirokawa ve laboratuvarı, 1980’ler ve 1990’larda memeli kinezin motor proteinlerinin tüm ailesini tanımlayan ve karakterize eden ilk kişilerdi. Bu moleküler “taşıyıcıların” hücrenin sitoskeletal “otoyolları” boyunca nasıl hareket ettiği uzun zamandır biliniyordu, ancak tam olarak neyin taşınması gerektiğini nasıl belirledikleri belirsizliğini koruyordu.
Yeni bulgular, bu “lojistik kod”a, yani her “taşıyıcının” kendine özgü kargoyu olağanüstü bir hassasiyetle tanımasını ve teslim etmesini sağlayan moleküler kurallara dair ilk atomik düzeydeki içgörüyü sağlıyor.
Bilim insanları, kinesin-2 gibi motor proteinlerinin hayati önem taşıyan yükleri hücrelerdeki “otoyollar” olan mikrotübüller boyunca taşıdığını uzun zamandır biliyor. Ancak, bu moleküler taşıyıcıların hedeflenen yükleri nasıl tanımlayıp bağladıkları bir sır olarak kaldı. Profesör Nobutaka Hirokawa liderliğindeki yeni bir çalışma, bu bilmeceyi çözmenin anahtarını sunuyor.
Bilim insanları, kriyo-elektron mikroskobu ve moleküler modelleme kullanarak, kinesin-2 kompleksinin kargo proteini APC’ye bağlı yapısını yeniden yapılandırdılar. Proteinin kuyruğunda, moleküler bir “kanca” görevi gören HAC alanı adı verilen benzersiz bir yapısal unsur keşfettiler.
Motor proteinleri neyi taşımaları gerektiğini nasıl biliyorlar?
Profesör Hirokawa , “Çalışmamız, motor proteini kinesin-2’nin kuyruğunda daha önce bilinmeyen bir ‘kanca’ -yapısal bir eleman veya HAC alanı- keşfetti,” diye belirtti . “Bu alan, motorun yükünü hücreler içinde doğru bir şekilde tanımasını ve taşımasını sağlayan moleküler bir ‘bağlayıcı’ görevi görür.”
HAC alanı, bir heliks, bir beta-saç tokası ve bir başka heliksten oluşur ve KAP3 adaptör proteini ve APC kargo proteini için bir yapı iskelesi oluşturur. Çalışma, kompleksin bileşenleri arasında dört farklı bağlanma bölgesi belirlemiştir ve KIF3A, kargo tanımada baskın bir rol oynamaktadır. HAC/KAP3 yapısı, dinein ve kinezin-1 gibi diğer motor proteinlerinin kargo bağlama mimarisine benzemekte ve bu da ortak bir tanıma sistemini düşündürmektedir.
Ekip, kütle spektrometrisi, biyokimya ve nöronal hücre biyolojisi kullanarak yapısal modeli doğruladı. Hücre içi taşımadaki kusurlar, nörodejeneratif bozukluklar da dahil olmak üzere çeşitli insan hastalıklarıyla ilişkilidir. Motor proteinlerinin kargoyu nasıl tanıdığını ve ilettiğini anlamak, yeni tanı ve tedavi yaklaşımları geliştirmek için moleküler bir temel sağlar.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Bilim İnsanları Hücre İçinde Lojistiğin Nasıl İşlediğini Çözdü