Prionların Yayılmasında Yeni Bir Model Geliştirildi

Stowers Tıbbi Araştırma Enstitüsü'nün bilim adamları, hücreler içindeki prionlar olarak bilinen bozulmuş proteinlerin yayılması için fiziksel bir temel belirlediler. Araştırma bulguları bilimsel dergi Molecular Cell’in  5 Temmuz 2018 tarihli sayısında yayımlandı.

Prionlar kendilerini diğer proteinlere yayabilen farklı yapısal şekilleri benimseyebilen proteinlerdir. Prionlar ne virüs, ne bakteri olan, sinir sistemi hücrelerinde doğal olarak üretilen normal proteinlerin, değişerek oluşturduğu, izole, bulaşıcı, patojen ve infekte etme yetisine sahip proteinlerdir. Prionlar Alzheimer ve Parkinson hastalıkları gibi yaşa bağlı nörodejeneratif bozukluklarla ilişkilendirilmiştir. Bununla birlikte, yakın zamandaki çalışmalar, prionların, virüslerle mücadele eden bağışıklık yanıtları dahil olmak üzere normal hücresel süreçler için de önemli olduğunu ortaya çıkarmıştır.

Bir proteini tam olarak neyin prion yaptığını anlamaya çalışan Stowers Yardımcı Araştırmacısı Phd. Randal Halfmann ve laboratuvar üyeleri prion oluşumunun ilk olayına yani nucleation(çekirdeklenme) sürecine odaklandılar. Araştırmacılar fırıncı maya hücrelerinde proteinler çekirdeklenme sürecinde  bazı önemli biyofiziksel özelliklerini belirlemek üzere, Dağıtılmış Amphifluoric FRET (DAmFRET) olarak adlandırılan güçlü bir hücre tabanlı floresan deneyi tasarladılar.

Halfmann ve ekip üyeleri, prion oluşturucu proteinlerin onları diğer proteinlerden ayıran temel özelliklerinin, süper doymuş hale gelme yetenekleri olduğunu belirlemiştir. Halfmann, "Hücrelerin içinde yoğunlaştıkça toplanmaya başlayan diğer proteinlerden farklı olarak, prion oluşturan proteinler çözünür kalmıştır. Ve sadece birkaç moleküldeki çok nadir rastgele dalgalanmalar bir şablon sağladığında toplandı.” diyor Halfmann, prion oluşumunu, üşüyen elleri ısıtmak için ısı üreten el ısıtıcı paketlerinin yaptığı şeye benzetiyor. Paketler, sodyum asetat tuzu ile süper doymuş bir su çözeltisi içerir. Plastik poşetin içindeki metal bir diskin esnetilmesi, tuz moleküllerinin birkaçını kristal bir şekle sokar. Nükleasyon(çekirdeklenme), el-ısıtıcının içindeki ilk küçük kristalin yaratılması gibidir ve  diğer tuz moleküllerinin kristalleşmesi için bir şablon sağlar. Moleküllerin büyümesiyle büyüyen kristallere salınan enerji, soğuk elleri ısıtan ısıyı üretir. 

Yürütülen çalışmada, bilim insanları prion oluşturan proteinlerin tuz kristalleri gibi olduğunu keşfetti; nihayetinde birikecekler ama sadece nadiren kendiğinden olan belirli bir düzenlenme şekliyle.  Prionların önceki incelemeleri, kantitatif analizlerin yokluğu nedeniyle sonuçlanamamıştı. DAmFRET'i kullanarak, Halfmann laboratuarı, hücre içindeki protein konsantrasyonunun bir fonksiyonu olarak çekirdeklenme sıklığını başarıyla ölçen ilk araştırma grubu olmuştur. Şimdi araştırmacılar Alzheimer ve diğer beyin hastalıklarından sorumlu prion benzeri proteinler için çekirdeklenmenin nasıl gerçekleştiğini araştırmak için bu yeni yaklaşımı kullanıyorlar

Halfmann ve laboratuvarı, diğer akademik araştırma merkezlerindeki bilim insanlarıyla yaklaşımı paylaşıyor.  Halfmann  yaptığı açıklmada “Çoğu laboratuvar, DAmFRET'i ölçek ve çözünürlükte kullanmak için ekipmana ve verime sahip değil. Bu yüzden araştırmakta oldukları proteinleri test ederek dışarıdaki bilim insanlarıyla işbirliği yapmaktan mutluluk duyuyoruz ”dedi.

Stowers Tıbbi Araştırma Enstitüsü Hakkında

Stowers Tıbbi Araştırma Enstitüsü, hayatın temel süreçlerini inceleyerek insan sağlığını geliştirmeye adanmış kar amacı gütmeyen, temel biyomedikal bir araştırma kuruluşudur. American Century Investments'ın kurucusu olan Jim Stowers ve karısı Virginia 2000 yılında Enstitüyü açmıştır. Halen Enstitü, yaklaşık 500 araştırmacı ve destek personeli, 20'den fazla bağımsız araştırma programı ve bir düzineden fazla teknoloji geliştirme ve merkeze ev sahipliği yapmaktadır. tesisleri. Enstitü hakkında daha fazla bilgiyi www.stowers.org adresinden  ve www.stowers.org/gradschool adresindeki  yüksek lisans programından  öğrenebilirsiniz.

Kaynak: https://www.stowers.org/media/news/jul-5-2018