Hücrenin içi proteinler ve RNA gibi nükleik asitlerle doludur ve bunların hepsinin belirli işlevleri tam olarak doğru zamanda yerine getirmesi gerekir. Aksi takdirde ciddi hastalıklar (ALS, Huntington hastalığı veya birçok kanser) ortaya çıkabilir. Peki kalabalık hücrede arıza oluştuğunda tam olarak neler oluyor ve bu hatalar nasıl önlenebilir?
Massachusetts Amherst Üniversitesi’ndeki bir çift kimyager sayesinde, iConRNA adı verilen halka açık yeni bir araç, gizemli dünya RNA’sına rakipsiz bir bakış sağlıyor ve yıkıcı hastalıkların nasıl geliştiğine dair gizemin çözülmesine yardımcı olabilir.
Araştırma dergide yayınlandı Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri.
Hücreyi yoğun bir trafik kavşağı olarak düşünün. Hücre içinde, tıpkı bir arabanın yolcularını kavşaktaki diğer herkesten ayrı ve korumalı tutması gibi, onları diğer her şeyden ayrı tutan kendi zarlarına sahip çok sayıda organel (lizozomlar, çekirdek, Golgi aygıtları ve mitokondri) vardır. Ancak otomobil trafiğinin içinde yayalar, bisikletliler, kaykaycılar ve diğer engeller olduğu gibi, bir hücrede de organellere karışmış korunmasız protein ve RNA dizileri bulunur.
Onlarca yıldır bilim insanları, kapalı olmayan proteinlerin ve RNA’ların, zarsız organellere nasıl kendi kendilerine organize olabildiklerini ve doğru zamana kadar hücredeki diğer her şeyden ayrı kalabildiklerini merak ediyorlardı. Araştırmacılar, germline gelişimi sırasında bu kapatılmamış elementlerden bazılarının, homojen bir yağ ve su karışımının iki farklı faza ayrılmasına benzer bir süreç olan faz ayrımı nedeniyle kendi kendine kapalı, korumalı bir damlacık halinde yoğunlaşacağını ilk kez 2009 yılında belirlediler.
Bu “biyomoleküler yoğunlaşmalar”, daha sonra adlandırıldıkları adla, çok sayıda hücresel fonksiyon ve etkileşim altında fazlara ayrılma yeteneğine sahiptir. Arızaları çeşitli insan hastalıklarının gelişimiyle ilişkilendirilmiştir.
Bu yoğunlaşmaların oluşumunun merkezinde, tek iplikçikli RNA ve doğası gereği düzensiz proteinler olarak bilinenler de dahil olmak üzere, hem hücresel fonksiyon için son derece önemli olan hem de moleküler düzeyde incelenmesi son derece zor olan uzun, yumuşak biyomoleküller bulunur. Şu anda RNA ve doğası gereği düzensiz proteinlerin dünyasına dair bir fikir veren kaba taneli, düşük çözünürlüklü modeller mevcut olsa da, şu ana kadar RNA yoğunlaşmalarındaki faz ayrımının nasıl çalıştığına dair daha ayrıntılı bir pencere sunabilecek etkili bir araç mevcut değildi.
UMass Amherst’te kimya profesörü ve gazetenin kıdemli yazarı Jianhan Chen, “Bu, alanda yoğun ilgi duyulan bir konu” diyor. “Bizimki gibi bir model olan iConRNA’nın şu ana kadar var olmaması çaba eksikliğinden kaynaklanmıyor; sadece inşa edilmesi son derece zor.”
Chen, makalenin baş yazarı, UMass Amherst’te doktora sonrası araştırmacı olan Shanlong Li’ye ve onun “detaylara olan ilgisine, keskin fizik sezgisine ve RNA’nın çeşitli fiziksel etkileşimlerini modellemek için en iyi matematiksel forma dair güçlü anlayışına” iConRNA oluşturmanın anahtarı olduğuna dikkat çekiyor.
Modellerini bu kadar güçlü kılan şeylerden biri, faz ayrımının farklı fiziksel itici gücünün dengesini çözmesi ve aynı zamanda bu dengenin farklı hücresel durumlar altında nasıl ayarlandığını da tahmin edebilmesidir. Chen, “Bu, sıcaklık ve tuz gibi şeylerin RNA’nın faz ayrımını nasıl etkilediğini görmek için ‘düğmeyi çevirmenize’ olanak tanıyor” diyor.
Performansı laboratuvarda gerçekleştirilen deneysel gözlemlerle yakından takip ediliyor; bu da araştırmacıların ilk kez her insan hücresindeki kalıcı gizemlerden birine yakından bakabileceği anlamına geliyor.
