Su Ayılarında Bulunan Protein, DNA Hasarını %50 veya Daha Fazla Azaltır
Bilim insanları uzun zamandır tardigradların, tahrip olmuş DNA’larını ustaca yeniden inşa ederek ölümcül radyasyondan kurtulduğuna inanıyordu, ancak yeni araştırmalar tek bir “kalkan” proteininin hücrelerini koruduğunu gösteriyor.
Doku tarafından emilen enerjinin bir ölçüsü olan beş gray’lik bir radyasyon dozu, insanlarda yıkıcı DNA hasarına ve ölümcül radyasyon hastalığına neden olur. Ancak “su ayıları” olarak da bilinen tardigradlar, genomlarının parçalanmasını fiziksel olarak engelleyen benzersiz bir proteine bağlı olarak 5.000 gray’e kadar dayanabilirler.
Bir koruma kalkanı, tamir kiti değil
Su ayısı yaklaşık 0,02 inç (0,5 milimetre) uzunluğundadır ve diğer tüm canlıların neredeyse yok olduğu koşullarda hayatta kalır.
Mutlak sıfıra yaklaşan sıcaklıklara, hatta 212 derece Fahrenheit (100 derece Celsius)’a kadar olan sıcaklıklara kolaylıkla dayanabilir, uzayın vakumuna dayanabilir ve diğer herhangi bir hayvanı öldürecek basınçlara karşı direnç gösterir.
Bu hayvanın radyasyona karşı dayanıklılığının büyük bir kısmının arkasındaki proteine, hasar baskılayıcı anlamına gelen Dsup adı verilir ve bu protein bu hayvana özgüdür.
Onu bilimsel olarak sıra dışı kılan şey, etki mekanizmasıdır. Dsup, hasarı sonradan onarmak yerine, DNA’ya verilen zararı en aza indirerek, hasarın oluşmasını önleyerek çalışır; tıpkı bir ön camın parçaları tekrar bir araya yapıştırmak yerine darbeyi emmesi gibi.
Tardigradlar, Dsup ve DNA
Moleküler simülasyonlar, proteinin doğası gereği düzensiz olduğunu ve bu sayede kendi şeklini DNA’nın hatlarına uyacak şekilde ayarlayabildiğini göstermektedir .
Dsup, omurgalı HMGN proteinlerinin nükleozom bağlama alanına benzeyen bir bölge içerir ve bu motif, nükleozomlara nasıl bağlandığı açısından önemlidir.
Pratikte protein, çift sarmalın etrafını fiziksel olarak sarar ve DNA ile gelen iyonlaştırıcı parçacıklar arasında elektrostatik bir kalkan oluşturur.
İnsan hücrelerine aşılanmış
Tokyo Üniversitesi’nden Takuma Hashimoto ve meslektaşları tarafından 2016’da yayınlanan bir çalışma, bu korumanın tardigrad dışında da işe yarayıp yaramadığı sorusunu gündeme getirdi .
Ekip, Dsup üretecek şekilde bir insan hücre hattını genetik olarak değiştirdi ve ardından bu hücreleri X ışınlarına maruz bıraktı.
Değiştirilmiş hücrelerde normal hücrelere kıyasla yaklaşık %40 daha az DNA parçalanması görüldü; bu rakam herhangi bir insan denemesinden değil, hücre kültürü çalışmalarından elde edilmiştir.
Dsup ekspresyonu gösteren hücrelerin birçoğu, dört gray radyasyona maruz kaldıktan sonra bile normal şekillerini korudu ve sayıları zamanla arttı; bu da bölünme yeteneklerini koruduklarını gösteriyor.
Hücreler ayrıca, hidroksil radikalleri üreten hidrojen peroksitine maruz kaldıklarında belirgin şekilde daha az DNA parçalanması gösterdi; bu nedenle protein, radyasyonun öldürücü etkisinin hem doğrudan hem de dolaylı yollarını kapsıyor gibi görünüyor.
Fareler, mRNA ve radyoterapi
Radyoterapi kanser hücrelerini etkili bir şekilde yok eder, ancak sağlıklı hücrelere ve dokulara da zarar verir; bazen bu zarar o kadar şiddetli olur ki hastalar ihtiyaç duydukları tedavileri bırakmak zorunda kalırlar.
2025 yılında, MIT’den Giovanni Traverso ve Iowa Üniversitesi’nden James Byrne liderliğindeki bir ekip, Dsup’u kodlayan haberci RNA’yı ışınlamadan önce dokuya iletmeyi denedi ve çalışmalarını Nature Biomedical Engineering dergisinde yayınladı .
mRNA, proteinin geçici bir şekilde patlamasına neden olur ve bu da tedavi sırasında DNA’yı korur; ardından hem mRNA hem de protein, Covid-19 mRNA aşılarıyla aynı mantıkla saatler içinde kaybolur.
Radyoterapi seansını taklit etmek amacıyla verilen dozdan birkaç saat önce farelere enjekte edilen nanopartiküller, ağız ve rektum dokusundaki DNA zincir kırılmalarını %50 oranında azaltıyor.
Tümör neden açıkta kalıyor?
Araştırmacılar ayrıca koruyucu etkinin enjeksiyon bölgesinin ötesine yayılmadığını da gösterdi.
Bu ayrıntı teknik bir konu değil, çünkü tümörün kendisini korumak tedavinin amacını tamamen ortadan kaldıracaktır.
Başka bir deyişle, denge korunuyor: sağlıklı dokuyu koruyun ve radyasyonun kanserli bölgeye ulaşmasına izin verin.
Korumanın bir maliyeti var.
Engeller gerçek ve doğrudan Dsup’un çalışma şeklinden kaynaklanıyor.
Protein, DNA’yı fiziksel olarak çevreleyerek, diğer proteinlerin ona ulaşmasını da zorlaştırır; bu durum haberci RNA sentezi, hücre çoğalması veya DNA onarımı için de geçerlidir.
Dolayısıyla, yanlış zamanda, yanlış hücrelerde çok fazla Dsup bulunması organizmaya zarar verebilir.
Yapılan çalışmalar, Dsup’un kortikal nöronların çekirdeğinde yerleştiğini ve orada nörotoksisiteye neden olduğunu göstermiştir; bu nedenle kanser hücrelerinin aksine nöronlar ona karşı hassas görünmektedir.
Henüz hiçbir şey onaylanmadı.
Burada açıklanan sonuçların tamamı hücre kültürlerinden, mayalardan veya hayvanlardan elde edilmiştir ve Dsup bazlı hiçbir tedavi insan kullanımı için mevcut değildir veya onaylanmamıştır.
Klinik denemeler için henüz bir zaman çizelgesi belirlenmedi; bu durum, dahil olacak kişi sayısının büyüklüğüyle birlikte akılda tutulması gereken bir husustur.
Araştırmacılar ayrıca, orijinal tardigrad proteininin muhtemelen bağışıklık tepkisine neden olacağı düşüncesiyle, bağışıklık tepkisine yol açmayacak bir protein versiyonu üzerinde de çalışıyorlar.
Mars’a dokuz ay
Uzay da diğer bir cephe. Güneşten ve derin uzaydan gelen son derece enerjik atom altı parçacık akışı olan kozmik radyasyon , astronot güvenliği için başlıca endişe kaynaklarından biridir.
Sonuçları arasında kanser, katarakt, kardiyovasküler hastalıklar ve hafıza ile konsantrasyonu etkileyen nörobilişsel sorunlar yer almaktadır.
Mars’a gidiş-dönüş yolculuğunun her iki yönde de dokuz ay süreceği tahmin ediliyor, dolayısıyla maruz kalma sorusu varsayımsal değil.
Yaşlanma hakkında bir ipucu
Bu arada Saccharomyces cerevisiae mayasında yapılan deneyler, Dsup’un ekspresyonunun oksidatif DNA hasarını azalttığını ve kronik oksidatif stres altında yaşam süresini uzattığını göstermiştir; bu da proteinin etki alanını iyonlaştırıcı radyasyonun çok ötesine genişletmektedir.
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Su Ayılarında Bulunan Protein, DNA Hasarını %50 veya Daha Fazla Azaltır
Fırın Gibi Odada Hayatta Kalmanın Sırrı: 250 Yıllık Isı Deneyi İnsan Terindeki Hangi Gizemi Çözdü?