BilimTıp

Kırmızı Işık Düzenlenmiş Optogenetik Araçlar

Optogenetics’in amacı; genetiği değiştirilmiş hücreleri ışığı kullanarak, kontrol etmektir. TU Graz’daki Biyokimya Enstitüsü‘nden Andreas Winkler tarafından yönetilen, Graz bilim adamlarından oluşan bir ekip, gelecekte hedef ışıklı hücre stimülasyonu için yeni kırmızı ışık düzenlenmiş, optogenetik araçların geliştirilmesinde, bir kilometre taşı olacak çalışma hazırladı. İlk kez, kırmızı-ışığa duyarlı bir proteinin yapısındaki sensör-efektör çiftleşmesinin moleküler prensiplerini gözlemlemiş ve moleküler düzeyde uzun mesafelerde sinyal iletiminin ayrıntılı mekanizmalarını tarif etmişlerdir. Araştırmanın sonuçları, Açık Erişim Dergisi Science Advances‘de yayınlandı.

* Optogenetik, ışık sayesinde ve genetik yardımla beyin hücrelerini araştıran yeni gelişmekte olan bir bilim dalıdır. Genleriyle oynanmış hücrelerin ışık ile davranışlarının kontrol edilmesini içerir. Yakın gelecekte parkinson, epilepsi, kalpte ritim bozuklukları gibi birçok nörönal hastalığın tedavisinde başarılı bir şekilde uygulanabileceği tahmin ediliyor.

*Bir foto-reseptörün sensör alanının aydınlatılması ve efektöre (resmin sağ kenarında kırmızı renkte olan) ışık sinyalinin moleküler yayılımının şematik gösterimi. TU Graz / IBC

Işık anahtarı olarak helezonik

Hayatta kalabilmek için, hücreler ve organizmalar yeni çevre koşullarına uyum sağlamalıdır. Bu, “protein yapı taşları” nın farklı şekillerde etkileşime giren, böylece değişen çevrelere adaptasyon yapılmasına izin veren, hücresel ağlar yaratan bir iştir. Işık gibi harici uyarının sensörleri veya “reseptörleri”, ihtiyaca bağlı olarak hücresel sinyal moleküllerini spesifik olarak aktive etmek veya inhibe etmek için en azından kısmen spesifik efektörlere bağlanır.

Sadece TU Graz’dan araştırmacılar değil, aynı zamanda Graz Tıp Üniversitesi’nden bilim adamlarını da içeren Graz Araştırma Grubu, merkezi bir bakteriyel haberci molekülünün üretiminde yer alan kırmızı-ışık fotoreseptörünün, moleküler detaylarını gösterdi ve bu da  uzun süre ışık alıcısı enzimatik efektörle birlikte ilk kez sağlanmış oldu. Işık düzeninde sensör ve efektöre bağlanan bağlayıcı elemanın yapısı ve bileşimi çok önemlidir.

TU Graz’da Araştırma Grubunun Başkanı Biyokimyacı Andreas Winkler, “Yapısal dinamiklerin ve konformasyonel değişikliklerin analiz edilebildiği X-ışını yapısal analizi ile hidrojen-döteryum değişiminin bir kombinasyonunu kullanarak, fonksiyonel özellikleri daha iyi anlamayı başardık. Bu sarmal bağlantı elemanının sensörünü gösterdiğimizde, sensörün kırmızı ışıkla aydınlatılmasının, sargılı bobin bağlayıcı bölgesinde dönme benzeri bir değişiklik ile sonuçlandığını ve bunun da komşu efektörün enzimatik aktivitesini etkilediğini gösterebildik.” diyor.

Graz araştırmacıları, bu nedenle, bir kırmızı ışık regüle edilmiş tam uzunluklu sistemin yapısal ayrıntılarını belirleyebiliyor ve sinyal iletiminin moleküler mekanizmalarını tarif edebiliyorlardı.

Proteinlerin rasyonel bir tasarımına doğru

Araştırma, doğal olarak oluşan protein alanlarının modülerliğini daha iyi anlamak ve yeni optogenetik araçlar geliştirebilmek için katkıda bulunur. Farklı sensör modüllerinin çeşitli kombinasyonları, kırmızı ışık sensörleri, mavi ışık sensörleri ve pH sensörleri gibi  sensörler doğada bulunur. (Bunlar bazen aynı, bazen farklı efektörlüdür.) Böylelikle, araştırmacılar, sinyal iletiminde moleküler benzerlikler olduğuna karar verdiler ve bu nedenle, doğada ortaya çıkmayan rasyonel ve tamamen rastgele olan sensörler ve efektör kombinasyonları düşünülebilir.

Andreas Winkler, “Doğrudan düzenlenmiş enzimatik işlevlerin kullanılmasında doğal olarak oluşan sistemler ile sınırlıdır. Uzun vadeli amaç, doğanın sınırlamalarını giderebilecek yeni ışık düzenleyici sistemler oluşturmaktır. Optogenetik de farklı uygulamalar için büyük ilgi uyandırdı.”

 

 

 

Etiketler
1 Oy2 Oy3 Oy4 Oy5 Oy (Henüz oy verilmedi)
Loading...

Benzer Makaleler

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

İlgini Çekebilir

Close
Close