İtalyanlar hücrelerdeki gizli hataları ortaya çıkardı: "Birçok hastalıkta rol oynuyor olabilirler."

Hücrelerdeki gizli hataları avlayarak, kanser de dahil olmak üzere çeşitli hastalıkların gelişiminde rol oynayabilecek mekanizmaları engellemeyi amaçladılar. Trento Üniversitesi'nden bir araştırma ekibi, Milan-Bicocca Üniversitesi'nden meslektaşlarıyla birlikte, hücrenin biyolojik döngüsünde sayısız işlevi yerine getiren canlı organizmaların temel nanomakineleri olan proteinlerin işleyişini inceleyen bir çalışma yayınladı. Uzmanların çalışması, proteinlerdeki belirli yerlerdeki kimyasal değişikliklerin, sentezlerinin erken aşamalarında ve erişilemeyen bölgelerde meydana gelebileceğini öne sürüyor. Aynı yerlerdeki mutasyonlar, belirli hastalıkların dinamiklerini anlamak için çok önemli olabilir.

Protein yapısındaki hata

Yazarlar, her saniye milyonlarca proteinin farklı amino asitlerden oluşan zincirler halinde üretildiğini açıklıyor. Ancak düzgün çalışabilmeleri için bu zincirlerin, biyolojik işlevlerini yerine getirebilecekleri belirli bir şekil elde edene kadar doğru şekilde kendi üzerlerine katlanmaları gerekiyor. Belirli biyokimyasal süreçleri tetiklemek için hücrenin, yüzeylerindeki belirli noktalarda enzim adı verilen moleküllerle etkileşime girerek katlanmış proteinlerin kimyasal yapısını değiştirebildiği biliniyor. Çalışma , proteinlerin kimyasal yapısının değişiminin katlanma aşamasında gerçekleştiği yeni bir mekanizmayı vurguladı. Araştırma özellikle, genellikle protein aktivitesini düzenlemeye yarayan fosforilasyon adı verilen bir kimyasal değişime odaklandı.

Çalışma, bu dönüşümün proteinin yapısındaki gizli noktaları etkilemesi durumunda, katlama sürecinde bir hataya yol açarak proteinin hızlı yıkıma uğramasına neden olabileceğini göstermektedir. Bu sonuç, Trento Üniversitesi Hücresel, Hesaplamalı ve Bütünleştirici Biyoloji Bölümü'nde (CIBIO) biyokimyacı olan Emiliano Biasini ve Milano-Bicocca Üniversitesi'nde hesaplamalı biyofizik uzmanı ve Ulusal Nükleer Fizik Enstitüsü'ne (INFN) bağlı Pietro Faccioli'nin ekibinin iş birliğinin sonucudur. Makale, 'Embo Journal'da yayınlanmıştır.

Yazarlar, her saniye milyonlarca proteinin farklı amino asitlerden oluşan zincirler halinde üretildiğini açıklıyor. Ancak düzgün çalışabilmeleri için bu zincirlerin, biyolojik işlevlerini yerine getirebilecekleri belirli bir şekil elde edene kadar doğru şekilde kendi üzerlerine katlanmaları gerekiyor. Belirli biyokimyasal süreçleri tetiklemek için hücrenin, yüzeylerindeki belirli noktalarda enzim adı verilen moleküllerle etkileşime girerek katlanmış proteinlerin kimyasal yapısını değiştirebildiği biliniyor. Çalışma , proteinlerin kimyasal yapısının değişiminin katlanma aşamasında gerçekleştiği yeni bir mekanizmayı vurguladı. Araştırma özellikle, genellikle protein aktivitesini düzenlemeye yarayan fosforilasyon adı verilen bir kimyasal değişime odaklandı.

İşte bir açıklamada açıklandığı gibi, meselenin özü burada. Klasik biyolojide, proteinlerin çoğu kimyasal modifikasyonu, proteinler üretildikten ve son şeklini aldıktan sonra gerçekleşir. Fosforilasyon, proteinin erişilebilir yerlerinde, yani "yüzeyinde" meydana gelir. Ancak ekip, insan proteinlerinin önemli bir kısmında (yaklaşık üçte birinde) fosforilasyon bölgelerinin yapı içinde tamamen gizli olduğunu ve bu nedenle kimyasal modifikasyonlarından sorumlu enzimlerin erişemediğini keşfetti. Dolayısıyla hipotez, kimyasal modifikasyonun protein katlanmasını tamamlamadan önce gerçekleştiğidir. Araştırmacılar, gelişmiş bilgisayar simülasyonları kullanarak, bazı proteinlerin katlanmaları sırasında geçici olarak "ara durumlarda" durakladığını gözlemlediler. Enzimlerin müdahale ederek protein son şeklini almadan önce kimyasal modifikasyonlar uygulayabildiği nokta tam da bu "aşamalı aşamalar"dır. Fosforilasyonun etkisini taklit etmek için genetiği değiştirilmiş proteinler kullanan biyokimyasal deneyler bu hipotezi doğrulamıştır.

Bu erken değişikliklerin bir işlevi, bir tür "kalite kontrolü" gerçekleştirmek olabilir. Faccioli, "Bir proteinin katlanması çok uzun sürerse," diye açıklıyor, "hücre bu gecikmeyi bir arıza sinyali olarak yorumlayıp fosforilasyonla 'etiketleyerek' aktif tutmaya mı yoksa yok etmeye mi karar verebilir." Araştırmacılar, bilgileri tümör mutasyon veritabanlarıyla karşılaştırarak, bu sözde "gizli" bölgelerde fosforilasyonu taklit eden bazı mutasyonların, örneğin normalde kanseri bloke eden genleri (tümör baskılayıcı genler) devre dışı bırakarak tümör gelişimini destekleyebileceğini buldular. Sonuçlar, fosforilasyonun protein sentezi sırasında (sadece sonrasında değil) meydana gelebileceğini ve bu da proteinin düzgün katlanmasını ve ekspresyonunu etkileyebileceğini göstermektedir. Bu, bu "gizli" değişikliklerin sağlığı nasıl etkileyebileceğini ve hastalığa nasıl katkıda bulunabileceğini anlamak için yeni bir araştırma alanı açmaktadır. Padova Üniversitesi, Trieste SISSA, Santiago de Compostela Üniversitesi ve UniTrento Tarım, Gıda ve Çevre Merkezi'nin (C3A) de katkı sağladığı çalışma, nadir genetik hastalıklar üzerine araştırmaları finanse eden Telethon Vakfı'ndan destek aldı.