Biyoloji ve Genetik

Aquaporin Proteini Sayesinde Tüm Genlerimizin MR’ı Çekilecek!

Aquaporinler büyük bir protein ailesi. Memelilerde bilinen 13 farklı tip aquaporin var ve bunlardan altısı böbreklerde bulunuyor. Bitkilerde ve mikroorganizmalarda yüzlerce aquaporin olduğu biliniyor. Hücrelerimizin zarlarına gömülü olan bu protein ve su moleküllerinin (H2O) giriş çıkışı için bir kapı görevlisi olarak iş görüyor. En çok çalışılan aquaporinler ise AQP1, AQP2, AQP3 ve AQP4. Su molekülleri, aquaporin proteinin iznine bağlı olarak hücreye girip çıkabiliyor.

Diğer taraftan aquaporinler salgı bezleri aracılığıyla da suyun dışarıya salınmasını (örneğin gözyaşı, ter, tükürük salgılanması) sağlar. Yani aquaporinler organizmanın ihtiyacına göre hücresel boyutta suyun içeri girmesini ya da dışarı çıkmasını sağlayan bir kanal işlevi görür. Normal fizyolojik koşullar altında çalışan aquaporin proteinleri sayesinde hücreye giren ve hücreden çıkan su molekülü sayısı aynıdır, böylece her hücredeki toplam su moleküllerinin sayısı değişmez. Aquaporinler yaşam için hayati öneme sahip olduğundan, bu hücre zarı proteinlerindeki herhangi bir işlev bozukluğu sağlık problemlerini de beraberinde getirebiliyor.

Su moleküllerinin aquaporin kanalından geçişi. Görsel kaynak: https://www.water-channeling-life.com/

Aquaporin Proteini ve Genlerimiz

Genler hücrelere ne yapmaları gerektiğini söyler. Örneğin, bir hücredeki DNA hatasının ne zaman tamir edileceği ya da hücrenin ne zaman öleceği genlerin üzerinde kodlanmıştır. Genler aynı zamanda birer lamba düğmesine benzer ve açılıp kapatılabilirler. Bir hastalığın tedavisinin izlenmesi için hastalık boyunca hangi genlerin kapanıp açıldığının bilinmesi önemlidir. Tıp alanında zaten yaygın olarak kullanılan MR çekimleri sayesinde vücudumuzun derinliklerinde bulunan hücreleri genetik düzeyde takip etmek ilk kez mümkün oluyor! Keşfin mucitleri, Heritage Tıbbi Araştırma Enstitüsü araştırmacısı ve kimya mühendisliğinde profesör asistanı olan Mikhail Shapiro’nun laboratuvarındaki bilim insanları. Yapılan deneyler sonunda artık insanlarda da kullanılmaya başlanan bu yöntem, vücuda biyopsi gibi cerrahi uygulamaların yapılmasına gerek bırakmıyor.

Hidrojen atomları (H) vücudumuzda yağ ve su moleküllerinde en fazla bulunan atomdur. Manyetik rezonans (MR) tekniğinde vücuda radyasyon verilmez. Manyetik alan kullanılarak bu H atomları hareketlendirilir. Hareketlenen atomlar beynin, kasların ve diğer dokuların görüntülerini yaratmaya imkan sağlayacak biçimde sinyaller yansıtırlar. MR, halihazırda yaygın bir biçimde kullanılmakta ancak sadece dokuların anatomik görüntülerini veya kan akışı gibi fizyolojik işlevleri görüntülemede kullanılıyor; özel hücrelerdeki hareketlilikleri gözlemlemekte kullanılmıyordu.

Shapiro’nun ekibi, özel olarak belirlenen hücrelerde (örneğin böbrek hücrelerinde) aquaporin proteinlerinin sayısını artırarak, su moleküllerinin hareketliliğini artırmayı amaçlamış. Bu sayede “Difüzyon-ağırlıklı MR” adı verilen teknik sayesinde, hücreler görüntülerde iyice belirginleşiyor. Tümör genleri, aquaporin proteininin genleriyle bağlanınca, tümör genlerine rastlanan hücrelerde su artıyor ve tümörlü doku anında görülebiliyor. Daha koyu gözüken tümörlü bölgelerin yeri ve dağılımı tam olarak belirleniyor.

Tümör genleri,

Araştırmacılar, deneylerinde tümör hücrelerini fareye aşıladıktan sonra fareye tümörü tetikleyici bir ilaç vererek bağlantılı aquaporin genlerinin de harekete geçmesini sağlamışlar. Böylelikle su hareketliliği artınca tümör hücreleri MR görüntülerinde daha koyu bir bölge olarak ortaya çıkmış. Aquaporin, herhangi bir bağışıklık sistemi tepkisine de neden olmaz çünkü doğal olarak vücudumuzda zaten bulunmaktadır. Daha önceki yöntemler son derece kısıtlı özelliklere sahipti ve bazı dokular için zararlı olabilen özel metallerin kullanımını gerektiriyordu.

Shapiro’ya göre: “Genlerin MR görüntülemesi biyomedikal görüntülemede bir devrim niteliğinde çünkü hücresel işlevleri vücut bütünlüğüne dokunmadan gözlemlemeyi olanaklı kılıyor. Bu yüzden aquaporin’ler bu sorunun üstesinden gelmede yeni bir devrim niteliğinde. Vücudumuzun içinde bir yerlerdeki hücreleri, yalnızca suya karşı geçişkenliklerini artırarak görüntüleyebilmek, fazlasıyla etkileyici.”

Göz atmak isterseniz…

A. Caner Sönmez

Kaynak: Visualizing gene expression with MRI; ScienceDaily

Referans Makale: Arnab Mukherjee, Di Wu, Hunter C. Davis & Mikhail G. Shapiro. Non-invasive imaging using reporter genes altering cellular water permeabilityNature Communications, December 2016 DOI: 1038/NCOMMS13891

Ana sayfa » DOĞA BİLİMLERİ » Biyoloji ve Genetik » Aquaporin Proteini Sayesinde Tüm Genlerimizin MR’ı Çekilecek!

a. caner sönmez

yaşamı anlamlandırma yürüyüşünde, "hiç" olmaya giden yoldayım. bir gün tüm beyinlerin birbirine bağlanması, dolayısıyla birbirimizi doğru anlama kapasitelerimizin sonsuzluğa kavuşması hayalim. ve çocukların hepsinin birlikte gülmesi, doyması, doğru yaşaması.. “Bilimsel bilgiyi küçük bir grubun tekeline bırakmak bir toplumun düşün gücünü zayıflatır, onu tinsel yoksulluğa sürükler.” Albert Einstein “Gelmiş geçmiş tüm dikkat gerektiren uğraşlar içerisinde, sevmek uğraşı üzerinde gösterilen dikkat, en yaşamsal önemde olanıdır.” Bertrand Russell "Meselemi hiç'e bıraktım." Max Stirner

Bir cevap yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

Başa dön tuşu