DNA İnşasının Ardındaki Bilinmezlikleri Aydınlatan Çığır Açan Araştırma
DNA’nın bileşenleri radikal oluşumuna ışık tutuyor.
DNA biyolojide temel bir rol oynar, ancak yarım yüzyıldan fazla süren araştırmalara rağmen DNA’nın yapı taşlarının nasıl oluştuğu hakkında pek bir şey bilinmemektedir. Şimdi, bilim insanlarından oluşan uluslararası bir ekip bu karmaşık süreçle ilgili değerli ayrıntıları ortaya çıkardı.
Geçtiğimiz hafta Science dergisinde yayınlanan araştırma, DNA sentezini başlatan yüksek reaktif moleküller olan radikal enzimler hakkında fikir vererek kanser ve bulaşıcı hastalıklara karşı tıbbi ve terapötik uygulamaların önünü açıyor.
Stockholm Üniversitesi, Centre National de la Recherche Scientifique de Toulouse (CNRS), Enerji Bakanlığı SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı, Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı ve diğer araştırmacılardan oluşan bir ekip, DNA’nın yapı taşlarını oluşturan benzersiz bir enzim grubunu, ribonükleotid redüktazları ( RNR’ler), ve gizemlerinin çözülmesi
Paradoksal bir olgu
RNR’ler onlarca yıldır bilim insanlarının kafasını karıştırıyor: RNR’lerin gizemini çözmenin anahtarı aktif radikal durumlarını anlamakta yatıyor: ilk olarak 50 yıl önce keşfedilen bu paradoksal görünen fenomen, proteinlerin kendileri radikal olduğu için elektron sayısının özgüllüğünde yatıyor.
Çalışmayı yöneten Stockholm Üniversitesi araştırmacısı Martin Hegbom, “Kimya geçmişim var, bu yüzden enzimlerin radikalleri kullandığını öğrendiğimde çok şaşırdım” diyor. ‘O zamanlar protein radikallerinin neye benzediğini bulma fikri teorik olarak tuhaf görünüyordu. Ancak bu merak beni bilimsel kariyerim boyunca ayakta tuttu’.
Birçok enzim sisteminin radikal kimyadan faydalandığı uzun yıllardır biliniyordu, ancak şimdiye kadar proteine özgü ölçüm hassasiyeti sorunları nedeniyle proteinlerin yapısını böyle reaktif bir durumda gözlemlemek mümkün olmamıştı.
Bu çok önemli bir adım” diyor SLAC bilim insanı Roberto Alonso-Mori. Alonso-Mori, “Protein yapısını ölçmek için X-ışınları kullanıyoruz, ancak radikaller X-ışınlarının neden olduğu hasara karşı son derece hassastır: X-ışınları, incelemek istediğiniz proteinin radikal durumunun üzerine yazabilecek büyük miktarlarda elektron ve diğer radikalleri üretir” diyor.
Ekip, SLAC’ın Lineer Tutarlı Işık Kaynağı (LCLS) X-ışını lazerini ve seri femtosaniye kristalografi adı verilen, proteinlerin ve diğer moleküllerin doğal sıcaklıklarında gözlemlenmesini sağlayan son teknoloji bir tekniği kullandı. Bu, ekibin proteinleri ilk kez aktif radikal hallerinde görüntülemesine olanak tanıyarak, proteinlerin işlevlerini yerine getirirken nasıl davrandıklarına dair doğrudan bir fikir verdi.
Terapötik potansiyel.
‘RNR’ hücre bölünmesi için gereklidir.
Bu yeni yöntem, bu reaksiyon durumlarının doğal düzenlenmesini ve kullanımını anlamamızı sağlıyor” diyor Berkeley Lab bilim insanı Jan Kern.
Araştırmacılar bu enzimin diğer formlarını da incelemek istiyor.
Jan Kern, Stockholm Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacısıdır ve şu anda CNRS Toulouse’da araştırma grubu lideridir.
Stockholm Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı olan ve şu anda CNRS Toulouse’da araştırma grubu lideri olan Hugo Ruble şunları ekledi: “İkisini karşılaştırarak, ilgilenilen organizmalardaki belirli enzimleri hedefleme konusunda fikir edinebiliriz.” Bu, farklı proteinleri aktif formlarında gözlemlemenin kapısını açıyor ve bunun da hastalıkların tedavisini yeniden şekillendireceğini umuyoruz.”
Veri toplama işlemi bir saatten az sürmüş olsa da, bu atılımın temeli onlarca yıl süren titiz hazırlık, uygun model sistemlerin belirlenmesi ve numune hazırlama çalışmalarıyla atıldı.
“Protein radikallerine olan hayranlığım yaklaşık 30 yıl önce, bir lisans öğrencisiyken başladı. Radikalleri üreten ve koruyan enzimler kavramı hayret vericiydi. Amacımız bu protein ailesini kapsamlı bir şekilde anlamaktı ve her deney ve yayınla bu hedefe daha da yaklaşıyoruz. Bu sonuçlar ileriye doğru atılmış büyük bir adımdır.”
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: DNA İnşasının Ardındaki Bilinmezlikleri Aydınlatan Çığır Açan Araştırma
Geleceğin İlaçları Küçük Yapay Yaşam Formları Şeklinde Olabilir