Bilim İnsanları Proteinleri Zarar Vermeden “Bir Milyar” Defa Germeyi Öğrendiler
Uluslararası bir araştırma ekibi, biyolojik örneklerin üç boyutlu büyütülmesi için benzersiz bir yöntem geliştirdi; bu yöntem, moleküllerin bir milyar kat (her boyutta 1000 kat) büyütülmesini sağlıyor.
Genişletme mikroskobu adı verilen bu yeni teknoloji, geleneksel, nispeten ucuz ışık mikroskopları kullanılarak protein yapısının ayrıntılı incelenmesini ve tek tek amino asitlerin haritalandırılmasını mümkün kılıyor.
Genişletilmiş mod mikroskopi teknolojisi, geleneksel kriyoelektron mikroskopi için çok küçük veya kararsız olan proteinleri incelemenin yolunu açıyor. Genişletilmiş proteinler son derece kararlıdır ve kurumadan veya deforme olmadan birkaç gün boyunca devasa boyutlarını koruyabilirler.
Bu, işlemin otomatik tarama sistemleriyle birleştirilmesine olanak tanır. Geriye kalan tek önemli zorluk: bu tür proteinler son derece büyüktür. Bu ölçekte, orta büyüklükteki bir protein bile mikroskobun tüm görüş alanını kaplar, bu nedenle tek bir molekülün yapısını tamamen yeniden oluşturmak için bilim insanlarının binlerce ayrı flaş görüntüsünü toplaması ve analiz etmesi gerekir.
Fizik yasaları, ışık mikroskoplarının optik gücünü ciddi şekilde sınırlandırır: birbirine 200 nanometreden daha yakın olan nesneler tek bir bütün halinde birleşir. Mevcut “süper çözünürlüklü” mikroskopi yöntemleri bu sınırlamayı aşar, ancak karmaşık optik teknikler ve son derece pahalı ekipman gerektirir.
2015 yılında bilim insanları alternatif bir yöntem önerdi: Bebek bezlerinde bulunan polimere benzer şişebilen bir hidrojel kullanarak doku örneğini fiziksel olarak genişletmek. Şimdiye kadar doku, orijinal boyutunun yalnızca 20 katına kadar ağrısız bir şekilde gerilebiliyordu, ancak yeni çalışmanın yazarları çoklu genişletmeler için bir jel formülü geliştirdiler. Çalışma bioRxiv sunucusunda yayınlandı .
Deneyler sırasında, saflaştırılmış proteinler hidrojelle sıkıca bağlandı ve ardından enzimler veya ısı ile dikkatlice parçalandı. Bu, moleküler bileşenlerin orijinal üç boyutlu şekillerini tamamen koruyarak uzayda ayrılmasını sağladı.
Bilim insanları, floresan mikroskop kullanarak, mCLING peptidindeki (kısa protein) amino asitlerin göreceli konumlarını başarılı bir şekilde görüntüleyebildiler ve biyoteknolojide önemli bir araç olan yeşil floresan proteinin (GFP) yapısını ayrıntılı olarak yeniden oluşturabildiler.
Yapısal Biyolojinin Demokratikleşmesi
Daha önce, molekülleri bu detay seviyesinde görselleştirmek için kriyoelektron mikroskopi (kriyo-EM) veya X-ışını kristalografisi gerekiyordu; bu teknikler dünyadaki her laboratuvarın erişimine açık değildi.
Almanya’daki Göttingen Üniversitesi Tıp Merkezi’nde nörobiyolog olan ortak yazar Silvio Rizzoli, keşfin önemini vurguluyor : “Bu, yapısal biyolojinin demokratikleşmesidir.” Araştırmacılara göre, yeni teknik tek bir hücreyi fare beyni büyüklüğüne “şişirebiliyor”.
Yöntemin mevcut hassasiyeti (yaklaşık 1,2 nanometre) kriyoelektron mikroskobuna göre daha düşük olsa da, yazarlar saflaştırılmış proteinler için 10 angstromdan daha düşük bir çözünürlük elde ettiler ve şimdi de canlı hücrelerin içinde doğrudan şekillerini belirlemeyi öğreniyorlar.
Yeni teknoloji, biyomoleküllerin yalnızca birkaç bin dolara mal olan aletler kullanılarak incelenmesine olanak tanıdığı için muazzam bir ekonomik potansiyele sahip; bu da pahalı kriyoelektron mikroskobu sistemlerinin tamamen erişilemez olduğu birçok ülke için çok önemli.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Bilim İnsanları Proteinleri Zarar Vermeden “Bir Milyar” Defa Germeyi Öğrendiler
Güneş Işığının Gizli Gücü: Sıradan Işığı UV Işığına Çeviren Akılalmaz Enerji Sıçraması