Vücudumuzun İç Zamanlayıcısının Gizli Mekanizması
Kaliforniya Üniversitesi’nden araştırmacılar, iç biyolojik saatimizi düzenlemenin anahtarını ortaya çıkardılar. Bu düzenleyicinin, uyku-uyanıklık düzenini ve çeşitli günlük işlevleri yöneten 24 saatlik doğal döngüler olan sirkadiyen ritmimiz için bir kalp pili görevi gören bir protein olan Kazein Kinaz 1 delta’nın (CK1δ) kuyruk ucunda yer aldığını buldular.
PNAS dergisinde yayınlanan bulgular, vücut saatimizle ilgili bozuklukların tedavisinde yeni yaklaşımların önünü açabilir.
CK1δ, biyolojik saatimizde yer alan diğer proteinleri etiketleyerek sirkadiyen ritimleri düzenler ve bu ritimlerin zamanlamasına ince ayar yapar. Diğer proteinleri değiştirmenin yanı sıra, CK1δ’nın kendisi de etiketlenebilir ve böylece vücudun iç saatini çalıştırmaya dahil olan proteinleri düzenleme yeteneğini değiştirebilir.
Önceki araştırmalar, CK1δ’nın δ1 ve δ2 izoformları olarak bilinen ve proteinin hemen sonunda C-terminal kuyruğu adı verilen bir kısımda sadece 16 yapı taşı veya amino asit ile değişen iki farklı versiyonunu tanımlamıştır. Yine de bu küçük farklılıklar CK1δ’nın işlevini önemli ölçüde etkilemektedir. Bu proteinler etiketlendiğinde, vücut saatini düzenleme yeteneklerinin azaldığı bilinse de, kimse bunun nasıl olduğunu tam olarak bilmiyordu.
CK1δ Etiketlemesinin Ardındaki Mekanizmayı Çözmek
Kuyrukları yakınlaştırmak için gelişmiş spektroskopi ve spektrometri tekniklerini kullanan araştırmacılar, proteinlerin nasıl etiketlendiğinin farklı kuyruk dizilimleri tarafından belirlendiğini buldular.
Biyokimya Bölümü’nden Howard Hughes Tıp Enstitüsü Araştırmacısı Profesör Carrie Partch ve çalışmanın sorumlu yazarı şu açıklamayı yaptı: “Bulgularımız, CK1δ’nın kuyruğunda fosfat gruplarının bağlanabileceği üç spesifik bölgeye işaret ediyor ve bu bölgeler proteinin aktivitesini kontrol etmek için çok önemli. Bu noktalar bir fosfat grubu ile etiketlendiğinde, CK1δ daha az aktif hale gelir, bu da sirkadiyen ritimlerimizi etkili bir şekilde etkilemediği anlamına gelir. Yüksek çözünürlüklü analiz kullanarak, ilgili bölgeleri tam olarak belirleyebildik ve bu gerçekten heyecan verici.”
Fosfat etiketleri (kırmızı ve turuncu küreler) eklenmiş bir peptit (ağ şeklinde gösterilmiştir) CK1δ’nın aktif bölgesini bloke eder. Oto-fosforilasyon olarak bilinen bir süreç olan CK1δ’nın kuyruk ucunun etiketlenmesi, proteini daha az aktif hale getirir ve bununla birlikte vücudun iç saatlerine daha az ince ayar yapabilir. Kredi: Jon Philpott, Rajesh Narasimamurthy ve David Virshup
Bu proteini ilk kez 30 yıldan uzun bir süre önce hücre bölünmesindeki rolünü araştırırken inceleyen Duke-NUS Kanser ve Kök Hücre Biyolojisi Programı Direktörü ve çalışmanın yazarlarından Profesör David Virshup, konuyla ilgili olarak şunları söyledi “Şu anda sahip olduğumuz teknolojiyle, 25 yılı aşkın süredir cevapsız kalan bir sorunun temeline inebildik. δ1 kuyruğunun proteinin ana kısmıyla daha kapsamlı bir şekilde etkileşime girdiğini ve δ2’ye kıyasla daha fazla kendini engellemeye yol açtığını bulduk. Bu, δ1’in kuyruğu tarafından δ2’ye göre daha sıkı bir şekilde düzenlendiği anlamına gelir. Bu bölgeler mutasyona uğradığında veya çıkarıldığında, δ1 daha aktif hale gelir ve bu da sirkadiyen ritimlerde değişikliklere yol açar. Buna karşılık, δ2 kuyruk bölgesinden aynı düzenleyici etkiye sahip değildir.”
Bu keşif, CK1δ’nın küçük bir parçasının genel aktivitesini nasıl büyük ölçüde etkileyebileceğini vurgulamaktadır. Bu öz düzenleme, CK1δ aktivitesini dengede tutmak için hayati önem taşıyor ve bu da sirkadiyen ritimlerimizi düzenlemeye yardımcı oluyor.
Araştırmanın Daha Geniş Etkileri
Çalışmada ayrıca bu bulguların daha geniş etkileri de ele alındı. CK1δ, hücre bölünmesi, kanser gelişimi ve bazı nörodejeneratif hastalıklar da dahil olmak üzere sirkadiyen ritimlerin ötesinde birçok önemli süreçte rol oynamaktadır. CK1δ’nın aktivitesinin nasıl düzenlendiğini daha iyi anlayarak, bilim insanları sadece sirkadiyen ritim bozukluklarını değil, aynı zamanda bir dizi durumu tedavi etmek için yeni yollar açabilirler.
Duke-NUS’un Araştırmadan Sorumlu Kıdemli Dekan Yardımcısı Profesör Patrick Tan şu yorumda bulundu: “İç saatimizi düzenlemek jet lag’i tedavi etmenin ötesinde uyku kalitesini, metabolizmayı ve genel sağlığı iyileştirmekle ilgilidir. Bu önemli keşif, günlük yaşamımızın bu temel yönlerini yönetme şeklimizi dönüştürebilecek tedaviler için potansiyel olarak yeni kapılar açabilir.”
Araştırmacılar, diyet ve çevresel değişiklikler gibi gerçek dünya faktörlerinin CK1δ üzerindeki etiketleme bölgelerini nasıl etkilediğini daha fazla araştırmayı planlıyor. Bu, bu faktörlerin sirkadiyen ritimleri nasıl etkilediğine dair içgörüler sağlayabilir ve aksaklıkları yönetmek için pratik çözümlere yol açabilir.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Biyolojik Saatler: Vücudumuz Zamanın Geçtiğini Nasıl Anlıyor?