Biyologlar Bir Proteinin Hücre Zarından Geçişini İlk Kez Videoya Kaydettiler
Japon bilim insanları, proteinlerin hücre zarı boyunca hareketini ilk kez yüksek hızlı atomik kuvvet mikroskobu kullanarak doğrudan görüntülediler. Bu olay biyokimyasal olarak öngörülmüştü; ama hiçbir zaman gözlemlenemedi.
Protein translokasyonu, proteinlerin hücre zarlarından geçerek hücre içinde belirli yerlere ulaşmasını veya hücre dışına çıkmasını sağlayan önemli bir dinamik süreçtir.
Hücre zarı boyunca taşınma süreci, hareket için gerekli kanalları sağlayan zar protein kompleksleri aracılığıyla gerçekleşir.
Bakterilerde bir grup protein, hücresel proteinlerin sitoplazmik zar boyunca hareket etmesine yardımcı olan SecYEG-SecA kompleksini oluşturur.
SecYEG bileşeni, SecA’nın hücrenin bir tür “enerji para birimi” olan adenozin trifosfat (ATP) adı verilen molekülden gelen enerjiyi kullanarak proteinlerin hareketini yönlendirdiği bir kanaldır. Bu süreci gözlemlemek son derece zordur; hızlı ve mikroskobiktir.
Araştırmacılar, translokasyon mekanizması için kritik öneme sahip olan ATP hidroliz döngüsü sırasında SecA’daki değişimlere odaklandılar. ATP hidrolizi, protein taşınmasını sağlayan bir enerji kaynağı olarak görev yapar.
Ekip, SecYEG-SecA kompleksinin dinamiklerini yüksek hızlı atomik kuvvet mikroskobu kullanarak analiz ederek, SecA’nın ATP hidroliz döngüsüyle ilişkili iki farklı durum arasında geçişinin gerçek zamanlı görüntülerini yakaladı.
Otuz yıllık bir yolculuğun sonucu videoda birkaç düzine saniyedir
“On üç yıl önce, bir zar boyunca protein hareketini görselleştirmek için bu yolculuğa çıktık. Dr. Tomoya Tsukazaki, “Bu gerçekten çığır açıcı görüntüleri yakaladığımız için heyecanlıyız” diyor.
Detaylı analizler ayrıca protein translokasyon hızının saniyede yaklaşık 2,2 amino asit kalıntısı olduğunu ve başarılı protein translokasyonu için bir SecYEG-SecA kompleksinin yeterli olduğunu ortaya koydu.
“Sadece proteinin zar boyunca taşınma sürecini gerçek zamanlı olarak yakalamakla kalmadık – daha önce görsel olarak gözlemlenemeyen bir olay – aynı zamanda motor proteinlerdeki yapısal değişiklikleri ve bunların taşınma hızlarını da değerlendirdik; bu da önemli bir atılımdı. Gelecekte bu yöntemi diğer membran proteinlerinin analizinde de uygulamayı planlıyoruz. Tsukazaki, “Bu çalışma, gelecekte bu hücresel dinamiklerin görüntülenmesinin önünü açıyor ve bu da potansiyel olarak protein translokasyonunun altında yatan moleküler mekanizmaların daha iyi anlaşılmasına yol açabilir” diyerek sonuca varıyor.
Bilim insanları, mikroskopinin gelişmesi sayesinde bugün sadece tek bir canlı hücreyi değil, aynı zamanda hücrede meydana gelen translokasyon gibi süreçleri de gördüğümüzü belirtiyorlar.
Biraz daha incelersek proteinlerin DNA’yı nasıl çözdüğünü, bilgiyi RNA’ya nasıl kopyaladığını, ribozomların proteinleri nasıl birleştirdiğini detaylı olarak inceleyebileceğiz. Bunu hepimiz çok detaylı olarak biliyoruz ama hiç gözümüzle görmedik.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Biyologlar Bir Proteinin Hücre Zarından Geçişini İlk Kez Videoya Kaydettiler