Canlı Hücrelerde Tam Zamanında Yapılan Teslimatlar Hücrenin Ardında ki Yaratıcı Zekayı Göstermektedir

 

Okuyacağınız yazı https://evolutionnews.org/2020/05/just-in-time-delivery-in-living-cells/ adresinden alınmıştır, orjinal formu ilgili linkten okunabilir. Yazı temel itibariyle hücre içi nakliye sistemleri ile alakalı oldukça can alıcı noktalara oldukça kısa bir şekilde değinmektedir, açıkçası uzatması da yararımıza olmazdı çünkü hali hazırda az da olsa teknik bir dile sahiptir. Teknik detaylara çok takılmayın, yazıda görmenizi istediğim şey milimetrenin binlerce kat küçüklüğünde bir alanda yaşayan hücrelerimizin içerisinde ki oldukça gelişmiş ve ciddi manada optimum mühendislik içeren harikulade yaratılıştır. Evrenin yüce yaratıcısı Allah bu minicik alanlarda görenleri etkileyecek bir nakliye sistemi yaratmıştır. Öyle bir sistem ki teslim edilmesi gerekli ürünleri tam zamanında teslim etmemesinin öldürücü olduğunu ve teslim edilecek ürünün açılabilir bir ambalaja sahip olmasının da hayat memat meselesi olduğunu göstermekte. Tabi ki böyle bir sistemin şuursuz hücreler vasıtasıyla gerçekleşmesine imkan yoktur. Bu sistemin ardındaki akıl Yüce Allahtır, yaratılış kanıtlarını her zerrede oldukça etkileyici bir şekilde koymuş olan Allah hayatın da tek gayesidir.

 

De ki: ‘Şüphesiz benim namazım, ibadetlerim, dirimim ve ölümüm alemlerin Rabbi olan Allah’ındır. Enam Süresi 162

 

Canlı Hücrelerde Tam Zamanında Teslimat

 

Koronavirüs krizi sırasında nakliyeciler, maske, ilaç ve diğer sağlık araç/gereçlerinin, salgının tüm yükünü taşıyan hastanelere ulaştırılmasında ve sokağa çıkma yasağından ötürü evden çıkamayan, açlık kriziyle baş başa kalan insanların siparişlerinin karşılanması maksadıyla gıda ürünlerinin marketlere ulaştırılmasında kilit bir rol oynadılar. Bazı nakliyeciler acil talepleri karşılamak için uzun gece vardiyalarında araç kullandılar. Hatta Amazon gibi perakende satış yapan firmaların, teslimi acil olmayan mallarının dağıtımı da çoğunlukla kesintisiz bir şekilde devam etti.

 

 

İnsanın içindeki teslimat sistemi yaygın/yayılmış depolama özelliğine sahiptir. Hücreler bütün bu sistemi çok iyi bilmektedirler. Bir hücre büyük bir yerdir, içindeki moleküllere göre tıpkı şehir gibidir; ihtiyaç duyulan yükleri çalışma alanlarından uzak bir yerde depolamak onlar için verimsizdir. Mikrotübül[i] zincirleri/iplikçikleri hücre içinde, kinesinler[ii] gibi madde taşıyıcılarının ihtiyaç duyduğu yönlere doğru uzar. Bazı yeni keşifler, ek mekanizmaların, tam zamanında teslimatı sağlamak için bu çok iyi bilinen süreçleri desteklediğini göstermektedir.

 

LPL(Lipoprotein Lipaz) Depolama

 

Sağlıklı yaşama bilincine sahip birçok insan, yüksek trigliserid[iii] seviyesinin kalp ve damar hastalıkları için bir risk faktörü olduğunu bilerek trigliseridlerini kontrol altında tutmaya çalışırlar. Hücresel düzeyde, trigliseridlerin düzenlenmesine yardımcı olmak için LPL (Lipoprotein lipaz)[iv] adı verilen bir protein vardır. Lipazlar, insan vücudunda lipitlerin uygun dağılımı ve kullanımı için gerekli enzimlerdir ancak bu enzimlerin bazıları dikkatle kullanılmazsa tehlikeli olabilir. Örneğin LPL, trigliseritlerin damar tıkanıklığını arttırmasına fırsat vermeden sökülmesi gereken yer olan ve kılcal damarlarda bulunan doku içi boşluğa gidip çalışması yerine gevşeyerek hücre içindeki yararlı lipitleri hidrolize[v] edebilir.

 

PNAS(Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America )/ Amerika Ulusal Tez Merkezi’nde yayınlanan bir teze göre bilim adamları, kılcal damarlardaki hücrelerin diziliminde enzimler çağırılıncaya kadar enzimleri ayrı tutan ‘beklenmedik bir bükülme/kıvrılma’ tespit ettiler, şöyle ki: hücre, enzimleri sarmal bir formda topluyor ve keseciklerin içinde paketliyor. Ribozomlardaki kalıtsal dönüşümün ardından, trigliserit formundaki depo yağ hücrelerinde bulunan LPL(Lipoprotein Lipaz)’ler olgunlaşma ve düzgün kıvrılma için Golgi aygıtına gönderilir. Hazır olduklarında, bir diğer enzim olan SDC1(syndecan-1) ile birlikte keseciklerde yığılırlar. Orada, HSPG adı verilen üçüncü bir enzim onları stabilize ederek iki LPL dizisini sarmal bir şekle dönüştürür ve onları inaktif hale getirir. Harekete geçme çağrısı aldıklarında, bir istasyondaki itfaiyeciler gibi keseciklerinden dışarı çıkarlar, sarmal şekillerinden çözülürler, ayrılırlar ve hücre yüzeyinde HSPG’lere asılırlar. Daha sonra, trigliserit yangınlarını söndürmeye hazır bir şekilde kılcal iç zar yüzeylerine taşınırlar. Yazarlar şöyle diyor:

 

‘‘LPL’nin inaktif formu, depolama esnasında psikolojik bir öneme sahiptir. LPL’nin hücre sıvısı içerisinde inaktif ve konsantrasyona bağlı olan şifreli bir duruma sahip olduğu rapor edilmiştir. Bu şifreli durum, tanımladığımız LPL  sarmalı ile birçok benzerliği paylaşıyor. Hücreler, beslenme sinyallerine yanıt olarak serbest bırakılabilen LPL havuzlarını depolar. Bununla birlikte, ihtiyaç duyulan lipidleri potansiyel olarak hidrolize edebilecek olan aktif LPL’nin hücre içinde olması ideal değildir. Aktif olmayan bir yapıdaki LPL, soruna cazip bir çözüm sunacak ve istenmeyen hidroliz endişesi olmadan LPL’yi depolamak için hücre esnekliği sağlayacaktır (Şekil 8). Ayrıca sarmal bir yapı, küçük ve sıkışık bir alanda etkili depolama için kümeleşmeye yatkın bir proteini, örneğin LPL, paketlemenin istikrarlı bir yoludur.’’

 

Yazarların sarmal şekle ait şeması çok şık görünüyor tıpkı simetrik örgülü tüp gibi. Bu sarmal yapı disülfür bağlar ve N-bağlı glikanlarla bir arada tutulur.

 

Hücrenin FedEx (Teslimat/Kargo) Sistemi

 

Vanderbilt Üniversitesi’nde yapılan araştırmalara göre retromer adı verilen proteinler için bu sefer başka bir dağıtım mekanizması olduğu görüldü. Araştırmanın akılda kalıcı başlığı ise şu şekilde: “Biyoloji araştırmacıları vücudun hücresel ‘FedEx sisteminde şekil değiştiren dağıtım yapılarını keşfetti” Büyüleyici bir şekilde retromerler[vi] işlerinde gerçekten çok iyiler.

 

‘‘Geçen ay Vanderbilt’teki bilim adamları tarafından Structure dergisinde yayınlanan yeni bir hücresel biyoloji çalışması, insan vücudunda yağ ve proteinlerin zamanında teslim edilmesinde önemli rol oynayan ve şekil değiştiren bir yapı olduğunu bildiriyor. Vanderbilt’teki Biyolojik Bilimler ve Biyokimya Yardımcı Doçenti Lauren Jackson tarafından yürütülen çalışma, retromer olarak bilinen ve insan hücrelerinde bulunan bir tür protein bloğu olan bu yapıyı görselleştiren ve kendisini çeşitli yapı ve şekillere dönüştürme yeteneği olduğunu gösteren ilk çalışmadır.’’

 

Dağıtım personeli olarak nasıl tanımlanırlar? Bilim adamları, “maddeleri” teslim ettiklerini açıklıyorlar. Yaptıkları iş temel nitelikte bir iştir ve oldukça önemlidir. İşin önemi özellikle, maddeleri yerlerine ulaştıramamanın neticesinde ortaya çıkan durumda kendini gösterir.

 

‘‘İnsan vücudu için, önemli protein ve yağ lipit moleküllerini doğru zamanda doğru yerlere ulaştırmak için var olan bu madde dağıtım süreci(Jackson tarafından “biyolojik FedEx sistemi” olarak adlandırılır) temel bir niteliğe sahiptir. Dağıtımın başarısız olması veya kesintiye uğraması durumunda, hücreler işlevlerini yerine getirmek için ihtiyaç duyulan maddeyi kaybeder ve Alzheimer, Parkinson gibi insan hastalıkları ve nörolojik bozukluklar ortaya çıkabilir.’’

 

 

 

 

FedEx, UPS veya ABD postası gibi kuruluşlar paketleri dağıtmadan önce onları sınıflandırırlar. Makale, bu sınıflandırmanın gerçekleştiği, hücre içinde endozom adıyla bulunan ‘sınıflandırma istasyonları’ndan bahseder. Makalenin özetinde şöyle diyor:

‘‘Verilerimiz, metazoan[vii] retromer’in, endozomların varış istasyonundan gelen çoklu maddeleri sınıflandıran farklı sınıftaki neksinlerle[viii] etkileşimleri barındıran, uyarlanabilir ve ve plastik bir iskelete sahip olduğunu ortaya koyuyor.’’

 

Retromerler, ‘‘heterotrimerlere, trimerlerin dimerlerine, trimerlerin tetramerlerine ve düz zincirlere’’ katılarak çeşitli formlara bürünebilirler. Bu yeteneği eskaza mutasyonlarla elde ettiğinizi düşünün. İşte hemen burada, donduruculu elektron mikroskobunun araştırmacılara sunduğu görsel ziyafetten bahsedelim:

 

“Bu esnek iskelet yapısı, tasnif ve teslimat sürecinde kilit bir rol oynuyor” dedi Jackson. “Bu yapılar, tek başına bir bileşenin hücresel ‘kargo’yu nasıl tasnif edebildiğini ve farklı hedeflere teslim edebildiğini ortaya koyuyor.”

 

Atıkları Etiketlendirme

Etiketlemeyi gerektiren sadece kargo değil. Sınıflandırma operasyonu da atıkları tanımlamalı ve yapabildiği kadar geri dönüştürmeli. Hücresel atık, ubikuitin[ix] adı verilen bir molekül tarafından işaretlenir. Max Planck Enstitüsü’nün donduruculu elektron mikroskobisi, bir enzimin, ‘beni geri dönüştür’ ( hücrenin üstünde bildiğimiz manada bu şekilde bir yazı yoktur, ancak hücresel iletişim dilinde böyle bir kod mevcuttur ve yazar bunu bizim anlayabileceğimiz bir şekilde yazmıştır-ÇN)  etiketinin üzerinde bulunduğu yıkıma uğramış proteinler için ubikuitine şamar patlatan bir diğer enzimi nasıl kontrol ettiğini ortaya çıkardı.

 

 

‘‘Proteinler, hücredeki belirli görevleri yerine getiren moleküler aktörlerdir, ancak protein aktivitelerinin zamanlamasının zarif bir şekilde kontrol edilmesi temeldir. Proteinler görevlerini yerine getirdiğinde, bu proteinlerin parçalanması, gereksiz veya zararlı süreçleri sona erdirecektir. Zamanlamayı kontrol etmek için ubikuitin, istenmeyen proteinlerle eşleştirilir ve parçalanma için protein işaretlenir. Karmaşık moleküler yapıların ubikuitinle eşleştiğinin bilinmesine rağmen bu yapıların etiketleme işlemini nasıl gerçekleştirdiği bilinmemektedir.’’

 

Bunu yapan yapının adı NEDD8’dir ve her zaman “doğru zamanda, doğru yerde” bulunur. Görevi, ubiquitinle eşleşen E3 Ligazları gibi diğer molekülleri harekete geçirmektir. Araştırmacılar, NEDD8’in E3 moleküler yapıyı ubikuitinin, hedef noktalarına ulaşması için uyardığını keşfettiklerini söylüyorlar.

 

Üremenin Gerçekleşmesi İçin Tam Zamanında Teslimat

 

Tam zamanında teslimatla ilgili bahsettiğimiz durum oldukça ilginç zira bu durum hepimizin dünyaya gelmesine yardımcı oldu. California Üniversitesi’ndeki bilim adamları, spermin döllenme esnasında annenin genomuyla birleşebilmesi için babanın genomunu nasıl açtığını merak ediyorlar. Açıkçası böyle bir paket özel muamele gerektirir, ancak herhangi bir madde teslim sistemi iki sorunla karşı karşıyadır: gönderimi yapılan ürün yada nesne trenle ulaşımında zamanında varmak zorundadır ve  ayrıca açılabilir olmalıdır. Amazon’dan temel bir siparişinizi açamayacağınız bir kutuda aldığınızı veya açıldıktan sonra ürüne ulaşamayacağınız girift bir ambalajla kaplı olduğunu düşünün! Erkeğin yarı kromozomlu genomunun nasıl geldiğini düşünün:

 

‘‘Sperm, vücuttaki normal bir hücreden 20 kat daha küçük olabilir. Ve sperm normal bir hücrenin sadece yarısı kadar genetik materyal taşırken, sığması için özel bir şekilde katlanması ve paketlenmesi gerekir. Doğanın bunu yapmasının bir yolu, histonları[x] – DNA’nın sarıldığı proteinleri, bir kolye üzerindeki boncuklar gibi – protamin adı verilen farklı bir protein türüyle değiştirmektir.’’

 

Neyse ki, döllenmiş yumurta, sizin var olmanıza yardım eden değerli genlere nasıl ulaşacağını bilir.

‘‘California Üniversitesi San Diego Tıp Fakültesi’ndeki araştırmacılar, SPRK1 enziminin, spermin genomunu çözerek saatler süren, babanın DNA’sın açılması ve yeniden yapılandırılması işlemi olan proteinin ‘özel ambalajından’ çıkarılması işleminde ilk adımı teşkil ettiğini keşfettiler.’’

 

Yukarıda anlatılanlar, canlı hücrelerde tam zamanında teslimat işlemi hakkında anlatılanların bir kısmıdır. Anlatılanlar, muazzam ve akıllıca bir dizaynın sadece yapı taşlarının diziliminde ve inşa edilen yapıların şeklinde değil, aynı zamanda doğru zamanda doğru yere ulaşmalarını sağlayan zaman unsurunda da kendini gösterir.

 

[i] Hücre iskeletini oluşturan yapılardan biridir.

[ii] Hücrelerde bulunan bir tür taşıyıcı motor proteinidir. Bir maddeyi yürüyüş davranışı sergileyerek iletir.

[iii] Kanda yer alan en yaygın yağ türü trigliserid olarak adlandırılır.

[iv] LPL bozuklukları taşıyan kişiler koroner kalp hastalığı, ateroskleroz ve/veya obezite riski taşırlar. Bir enzim çeşididir.

[v] Su ile bir kimyasal bağın parçalanmasıdır.

[vi] Hücrelere biyolojik materyaller taşımakla sorumlu olan bir protein.

[vii] Çok hücreli ökaryot hücreler.

[viii] Kamçılarda ve sillerde yanyana gelen mikrotüpçükleri birleştiren protein.

[ix] Protein yıkımında yıkıma uğrayacak protein dizilerini tutmakla sorumla tanıma elementi.

[x] Amino asit üreten protein