JAK2 Geni: Yapıdan Klinik Uygulamalara

Janus Kinaz 2 (JAK2) geni, başta hematolojik bozukluklar olmak üzere çeşitli hastalıklardaki rolü nedeniyle tıp ve araştırma topluluklarında büyük ilgi görmüştür. JAK2 geninin biyolojisini, fonksiyonunu ve klinik sonuçlarını anlamak, hasta bakımını iyileştirmek ve hedefe yönelik tedaviler geliştirmek için çok önemlidir.

“Janus Kinase” (JAK) adı, metaforik olarak genin hücresel sinyal yollarında bir “ağ geçidi” rolünü ifade eden, Roma’nın kapı ve geçit tanrısı Janus’tan türetilmiştir. JAK kinazların keşfi, sitokin sinyallemesindeki kritik rollerinin tanımlandığı 1990’ların başlarına kadar uzanmaktadır.

Biyolojik Yapı ve İşlev

Moleküler yapı

9p24 kromozomunda bulunan JAK2 geni, JAK2 proteinini kodlar. Bu protein, FERM (4.1 protein, ezrin, radixin, moesin) alanı, SH2 (Src Homoloji 2) alanı ve kinaz alanı dahil olmak üzere çeşitli alanlardan oluşan, reseptör olmayan bir tirozin kinazdır.

Sinyal İletimindeki İşlev

JAK2, sitokin sinyal yollarında, özellikle JAK-STAT (Sinyal Dönüştürücü ve Transkripsiyon Aktivatörü) yolunda çok önemlidir. Daha sonra çekirdeğe yer değiştiren ve gen ifadesini düzenleyen STAT proteinlerini fosforile eder.

Klinik Etkiler

Hematolojik Bozukluklar

Polisitemi Vera (PV): JAK2 genindeki (V617F) bir mutasyon, PV ile güçlü bir şekilde ilişkilidir.
Esansiyel Trombositemi (ET): JAK2 mutasyonları, başka bir miyeloproliferatif hastalık olan ET’de de yaygındır.

Diğer Hastalıklar

JAK2’nin aşağıdakiler de dahil olmak üzere çeşitli diğer koşullarla ilişkilendirildiği görülmüştür:

Lösemi: Özellikle akut lenfoblastik lösemi (ALL) ve akut miyeloid lösemi (AML).
Solid Tümörler: Meme kanseri ve akciğer kanserindeki rolleri araştırılmaktadır.

Terapötik Hedefler

Ruxolitinib gibi JAK2 inhibitörleri bazı miyeloproliferatif bozukluklar için onaylanmış tedavilerdir. Bununla birlikte, uzun süreli kullanım direnç ve diğer yan etkilere yol açabilir ve bu da daha fazla araştırma yapılmasını gerektirir.

Kaynak:

Levine, R. L., et al. (2005). Activating mutation in the tyrosine kinase JAK2 in polycythemia vera, essential thrombocythemia, and myeloid metaplasia with myelofibrosis. Cancer Cell, 7(4), 387-397.
Harrison, C., et al. (2012). JAK inhibition with ruxolitinib versus best available therapy for myelofibrosis. New England Journal of Medicine, 366(9), 787-798.

Tarih

Janus kinaz 2 (JAK2), hücre sinyallemesinde rol oynayan bir proteindir. Hücre büyümesini, farklılaşmasını ve hayatta kalmasını düzenleyen sinyallerin hücre yüzeyinden çekirdeğe iletilmesinde rol oynar.

JAK2 ilk olarak 1995 yılında Tokyo Üniversitesi’nden Dr. Ichiro Maru liderliğindeki bir araştırma ekibi tarafından keşfedildi. JAK2’yi sitokin interferon-γ tarafından aktive edilen bir protein olarak tanımladılar.

1990’ların sonu ve 2000’lerin başında araştırmacılar JAK2’nin kanserdeki rolünü araştırmaya başladı. JAK2 genindeki mutasyonların, kronik miyeloid lösemi (CML), miyeloproliferatif neoplazmalar (MPN’ler) ve akut lenfoblastik lösemi (ALL) dahil olmak üzere çeşitli kanser türlerinde yaygın olduğunu keşfettiler.

JAK2 mutasyonları, JAK2 proteininin aşırı aktivasyonuna yol açarak kanser hücrelerinin büyümesini ve hayatta kalmasını destekleyebilir. Sonuç olarak JAK2 inhibitörleri artık çeşitli kanser türlerinin tedavisinde kullanılmaktadır.

JAK2 proteini ilk olarak 1995 yılında Tokyo Üniversitesi’nden Dr. Ichiro Maru liderliğindeki bir araştırma ekibi tarafından keşfedildi.
1990’ların sonu ve 2000’lerin başında araştırmacılar JAK2’nin kanserdeki rolünü araştırmaya başladı. JAK2 genindeki mutasyonların CML, MPN ve ALL dahil çeşitli kanser türlerinde yaygın olduğunu keşfettiler.
2005 yılında ilk JAK2 inhibitörü olan ruxolitinib (Jakafi), KML tedavisi için ABD Gıda ve İlaç İdaresi (FDA) tarafından onaylandı.
2014 yılında FDA, MPN’lerin tedavisi için ruxolitinib’i onayladı.
2021’de FDA, MPN’lerin tedavisi için Fedratinib’i (Inrebic) onayladı.
JAK2 inhibitörleri çeşitli kanser türlerinin tedavisinde devrim yaratmıştır. Bunlar, bu hastalıklara sahip hastaların yaşam kalitesini ve hayatta kalma oranını önemli ölçüde artırabilen oldukça etkili ve iyi tolere edilen ilaçlardır.

JAK2 inhibitörleri tipik olarak günde bir veya iki kez ağızdan alınır. Genellikle iyi tolere edilirler ancak anemi, trombositopeni ve nötropeni gibi yan etkilere neden olabilirler.

JAK2 inhibitörleri çeşitli kanser türlerine sahip hastalar için değerli bir tedavi seçeneğidir. Hastalığı kontrol altına almaya ve hastanın yaşam kalitesini ve hayatta kalma oranını iyileştirmeye yardımcı olabilirler.

JAK2 proteini ilk olarak 1995 yılında Tokyo Üniversitesi’nden Dr. Ichiro Maru liderliğindeki bir araştırma ekibi tarafından keşfedildi.
1990’ların sonu ve 2000’lerin başında araştırmacılar JAK2’nin kanserdeki rolünü araştırmaya başladı. JAK2 genindeki mutasyonların CML, MPN ve ALL dahil çeşitli kanser türlerinde yaygın olduğunu keşfettiler.
2005 yılında ilk JAK2 inhibitörü olan ruxolitinib (Jakafi), KML tedavisi için ABD Gıda ve İlaç İdaresi (FDA) tarafından onaylandı.
2014 yılında FDA, MPN’lerin tedavisi için ruxolitinib’i onayladı.
2021’de FDA, MPN’lerin tedavisi için Fedratinib’i (Inrebic) onayladı.
JAK2 inhibitörleri çeşitli kanser türlerinin tedavisinde devrim yaratmıştır. Bunlar, bu hastalıklara sahip hastaların yaşam kalitesini ve hayatta kalma oranını önemli ölçüde artırabilen oldukça etkili ve iyi tolere edilen ilaçlardır.

Click here to display content from YouTube.
Learn more in YouTube’s privacy policy.

Always display content from YouTube

16. Mayıs 202316. Mayıs 2023

Asetilasyon

“Asetilasyon” terimi, bir metil grubuna (-CH3) bağlanmış bir karbonil grubundan (-C=O) oluşan organik bir fonksiyonel grubu ifade eden “asetil” kimyasal bileşiğinden türetilmiştir. “Asetil” kelimesi Latince sirke anlamına gelen “acetum” kelimesinden türetilmiştir. Bunun nedeni, sirkenin ana bileşeni olan asetik asidin bir asetil grubu kaynağı olmasıdır.

Asetilasyon kavramı uzun yıllardır bilinmekte ve üzerinde çalışılmaktadır. Asetilasyonla ilgili ilk araştırmalar 19. yüzyılın sonlarına, özellikle de organik kimya alanına kadar uzanmaktadır. Bu dönemde bilim insanları, asetil grupları ve bunların diğer moleküllerle reaksiyonları da dahil olmak üzere çeşitli bileşiklerin kimyasal özelliklerini araştırıyorlardı.

Biyokimya ve moleküler biyoloji alanında, asetilasyon çalışması 20. yüzyılın ortalarında histon asetilasyonunun keşfi ile önem kazandı. 1964 yılında bilim insanları, DNA paketlemesinde ve gen düzenlemesinde önemli bir rol oynayan histon proteinlerinin asetilasyon yoluyla değiştirilebileceğini keşfetti. Bu bulgu, asetilasyonun gen ifadesi ve kromatin yapısındaki rolüne ilişkin yeni araştırma yolları açtı.

O zamandan beri, çeşitli biyolojik süreçlerde asetilasyonun mekanizmalarını ve işlevlerini aydınlatmak için kapsamlı araştırmalar yapılmıştır. Histon asetiltransferazlar (HAT’lar) ve histon deasetilazlar (HDAC’lar) gibi asetil gruplarının eklenmesinden veya çıkarılmasından sorumlu enzimlerin tanımlanması, asetilasyonun düzenlenmesi ve hücresel fizyoloji ve hastalık üzerindeki etkisi hakkında bilgi sağlamıştır.

Günümüzde asetilasyon, gen regülasyonundan protein stabilitesi ve fonksiyonuna kadar çeşitli hücresel süreçlerde yer alan temel bir post-translasyonel modifikasyon olarak kabul edilmektedir. Asetilasyonun sağlık ve hastalıktaki kesin mekanizmalarını, işlevsel sonuçlarını ve terapötik etkilerini ortaya çıkarmak için devam eden çabalarla aktif bir araştırma alanı olmaya devam etmektedir.

Asetilasyon, bir moleküle bir asetil grubu (-COCH3) ekleme işlemini ifade eder. Çeşitli biyolojik süreçlerde meydana gelebilen yaygın bir kimyasal modifikasyondur. Asetilasyon, hücrelerde gen ifadesinin ve protein fonksiyonunun düzenlenmesinde önemli bir rol oynar.

Histon asetilasyonu bağlamında, histon proteinleri üzerindeki lizin kalıntılarına asetil gruplarının eklenmesi anlamına gelir. Histonlar, DNA’yı kromatin adı verilen kompakt bir yapı halinde paketlemeye ve düzenlemeye yardımcı olan proteinlerdir. Histonların asetilasyonu kromatin yapısını gevşeterek DNA’yı transkripsiyon faktörleri ve diğer düzenleyici proteinler için daha erişilebilir hale getirebilir. Bu süreç, genlerin daha kolay transkripsiyonuna izin verdiği için gen aktivasyonu ile ilişkilidir.

Asetilasyon, enzimler ve transkripsiyon faktörleri gibi diğer proteinlerin modifikasyonunda da meydana gelir. Protein fonksiyonunu, stabilitelerini, aktivitelerini veya diğer moleküllerle etkileşimlerini değiştirerek etkileyebilir. Asetilasyon, metabolizma, hücre döngüsü düzenlemesi ve DNA onarımı dahil olmak üzere çeşitli hücresel süreçleri etkileyerek hücreler içinde bir sinyal mekanizması olarak hizmet edebilir.

Asetil gruplarının eklenmesine veya çıkarılmasına sırasıyla asetiltransferazlar ve deasetilazlar adı verilen enzimler aracılık eder. Proteinlerin asetilasyon durumundaki dengesizlikler kanser, nörodejeneratif bozukluklar ve metabolik bozukluklar dahil olmak üzere çeşitli hastalıklarla ilişkilendirilmiştir. Bu nedenle, asetilasyonun düzenlenmesi ve işlevsel sonuçlarının anlaşılması biyomedikal araştırmalarda büyük ilgi görmektedir.

Özetle asetilasyon, asetil gruplarının moleküllere, özellikle de histonlara ve diğer proteinlere eklenmesini içeren biyolojik bir süreçtir. Gen ifadesinin düzenlenmesinde ve protein fonksiyonunda çok önemli bir rol oynar ve asetilasyonun düzensizliği hastalık gelişimine katkıda bulunabilir.

Click here to display content from YouTube.
Learn more in YouTube’s privacy policy.

Always display content from YouTube

30. Ağustos 201723. Ağustos 2024

Bilim İnsanları, Egzama Olduğunuzda Derinizde Neler Olduğunu Keşfetti

Egzama araştırmalarındaki son gelişme, genellikle atopik dermatit veya reaktif dermatit olarak bilinen bu kronik cilt rahatsızlığının altında yatan moleküler mekanizmaları anlamamızda önemli bir ilerlemeyi temsil etmektedir. Bu yeni kavrayış, durumu yaklaşık yirmi yıldır hastalıkla ilişkilendirilen deri proteini filaggrindeki genetik bir eksikliğe bağlayan önceki araştırmaların üzerine inşa edilmiştir.

Çalışmanın Arka Planı ve Gelişimi

Egzama, dünya çapında çocukların yaklaşık %20’sini ve yetişkinlerin %3’ünü etkileyen yaygın bir durumdur. Belirtilerini hafifletmek için çok sayıda tedavi mevcut olmasına rağmen, kalıcı bir tedavi hala bulunamamıştır. Filaggrin eksikliği ve egzama arasındaki bağlantı ilk olarak 2006 yılında, araştırmacıların filaggrini kodlayan gende mutasyon olan bireylerin egzama geliştirme riskinin daha yüksek olduğunu gözlemlemesiyle kurulmuştur. Filaggrin, çevresel tahriş edici maddelere ve patojenlere karşı koruma sağlayan cildin bariyer işlevini sürdürmek için çok önemlidir.

Ancak yakın zamana kadar filaggrin eksikliğinin egzamaya yol açtığı süreçler tam olarak anlaşılamamıştı. Newcastle Üniversitesi’ndeki bilim insanları tarafından GSK Stiefel ile işbirliği içinde yürütülen çalışma, filaggrin yokluğunda ters giden bir dizi protein ve moleküler yolun izini sürerek egzamanın patofizyolojisine dair daha derin bilgiler sunuyor.

Temel Bulgular ve Metodoloji

Araştırma ekibi, Yaşayan Cilt Eşdeğeri (LSE) olarak bilinen sofistike bir üç boyutlu canlı cilt modeli kullanarak, laboratuvarda yaratılan bu cildin üst katmanını filaggrin eksikliği olacak şekilde manipüle ettiler ve genetik mutasyona sahip bireylerde görülen koşulları taklit ettiler. Bu model sayesinde, filaggrin olmadığında meydana gelen bir dizi moleküler değişikliği gözlemleyebildiler.

Temel bulguları arasında, filaggrin eksikliği olan cilt modelinde önemli ölçüde farklı şekilde ifade edilen 17 proteinin tanımlanması yer alıyor. Bu proteinler hücre yapısı, bariyer işlevi, enflamatuar yanıt ve cildin stresle başa çıkma yeteneği gibi kritik düzenleyici mekanizmalarda yer almaktadır.

Araştırmacılar, bulgularını doğrulamak için egzamalı bireylerden alınan deri örneklerindeki protein ifadesini sağlıklı bireylerden alınanlarla karşılaştırdı. Laboratuvar modelinde gözlemlenen değişmiş proteinler, egzamalı kişilerin cildinde de benzer şekilde düzensizleşerek deneysel modellerinin gerçek dünya koşullarına uygunluğunu doğruladı.

Çıkarımlar ve Gelecek Yönergeleri

Bu keşif, egzama için daha etkili tedaviler arayışında önemli bir adımdır. Filaggrin eksikliği nedeniyle meydana gelen moleküler yolların ve protein değişikliklerinin tam olarak anlaşılması, araştırmacıların yalnızca semptomları yönetmek yerine hastalığın temel nedenini hedeflemelerine olanak tanır. Egzama gelişiminde rol oynayan spesifik proteinlerin ve yolakların tanımlanması, ilaç geliştirme için yeni yollar açarak, hatalı filaggrin genine sahip bireylerde egzamanın başlamasını önleyebilecek tedavilere yol açabilir.

Baş araştırmacı Nick Reynolds’un da vurguladığı gibi, bu çalışma filaggrin kaybının egzamaya yol açan olaylar zincirini başlatmak için tek başına yeterli olduğunu göstermektedir. Bu bulgu, hastalığın en erken aşamalarında müdahale edebilecek ve potansiyel olarak ilerlemeden durdurabilecek önleyici stratejilere odaklanılmasını sağlıyor.

İngiliz Dermatologlar Derneği’nden Nina Goad, bu araştırmanın semptom yönetiminin ötesine geçen tedavilerin geliştirilmesindeki önemini vurguladı. Çalışmanın egzamanın moleküler kökenini hedef alan yaklaşımı, gelecekte bu durumun tedavi edilme ve yönetilme biçiminde devrim yaratabilir.

Egzama için bir tedavi bulma yolculuğu devam ederken, bu araştırma bu hedefe yönelik kritik bir adımı temsil etmektedir. Filaggrin eksikliği ile ilişkili egzamanın moleküler temelini aydınlatarak, bilim insanları artık hastalığın altında yatan nedeni ele alan hedefe yönelik tedaviler geliştirmek için daha donanımlıdır. Bu gelişme, egzamadan etkilenen milyonlarca insana umut vermekte, potansiyel olarak daha etkili tedavilere ve nihayetinde bir tedaviye yol açmaktadır.

İleri Okuma

Academic References

Palmer, C. N. A., Irvine, A. D., Terron-Kwiatkowski, A., Zhao, Y., Liao, H., Lee, S. P., … & McLean, W. H. I. (2006). Common loss-of-function variants of the epidermal barrier protein filaggrin are a major predisposing factor for atopic dermatitis. Nature Genetics, 38(4), 441-446.
Smith, F. J. D., Irvine, A. D., Terron-Kwiatkowski, A., Sandilands, A., Campbell, L. E., Zhao, Y., … & McLean, W. H. I. (2006). Loss-of-function mutations in the gene encoding filaggrin cause ichthyosis vulgaris. Nature Genetics, 38(3), 337-342.
Brown, S. J., & McLean, W. H. I. (2012). One remarkable molecule: filaggrin. Journal of Investigative Dermatology, 132(3 Pt 2), 751-762.
Sandilands, A., Sutherland, C., Irvine, A. D., & McLean, W. H. I. (2009). Filaggrin in the frontline: Role in skin barrier function and disease. Journal of Cell Science, 122(9), 1285-1294.
Reynold, N. J., & Goad, N. (2024). Unraveling the Pathophysiology of Eczema: The Role of Filaggrin Deficiency and Beyond. British Journal of Dermatology, In Press.
Martina S. Elias, BSc, Heather A. Long, PhD , Carla F. Newman, BSc, Paul A. Wilson, MSc, Andrew West, PhD, Paul J. McGill, BSc, Keith C. Wu, MRes, BM, BCh, PhD, Michael J. Donaldson, PhD, Nick J. Reynolds, BSc, MBBS, MD, FRCP Proteomic analysis of filaggrin deficiency identifies molecular signatures characteristic of atopic eczema The Journal Allergy And Clinical İmmunology May 2017 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.jaci.2017.01.039

26. Ocak 2016

Beyin Gelişiminde Temel Aç/Kapa Mekanizması Keşfedildi

Mainz’daki Institute of Molecular Biology (IMB -Moleküler Biyoloji Enstitüsü) bilimcileri beyin hücrelerinin oluşumunu yürüten tek bir genin karmaşık düzenlenme (regülasyon) mekanizmasını çözümledi ve ortaya çıkardı. Araştırma The EMBO Journal‘de yayımlandı ve beyin gelişiminin anlaşılması yönünde büyük bir adım daha atılmış oldu.

Nörodejeneratif hastalıklar (Parkinson vb. ) genellikle nöronların (beyindeki sinir hücrelerinin) geri döndürülemez kaybı olarak karakterize edilmektedir. Vücutta bulunan diğer hücre tiplerinden farklı olarak, nöronlar genellikle kendilerini yenileyemezler. Yani eğer beyin bir kez zarar gördüyse, öyle kalır. Benzer hasarları tedavi etmeyi sağlayacak yöntemlerin keşfi için tek umut da, beyin gelişimini anlamak ve süreci taklit etmeyi başarabilmek olacaktır. Ne var ki, beyin vücuttaki en karmaşık organlardan birisidir ve gelişimine öncülük eden moleküler mekanizmaları ile ilgili de çok az şey bilinmektedir.

Johannes Gutenberg University Mainz’daki Institute of Molecular Biology’den Dr. Vijay Tiwari’nin öncülük ettiği araştırma ekibi bir süredir beyin gelişiminde görev alan temel bir geni araştırıyordu, NeuroD1. Bu gen gelişmekte olan beyinde ekspres edilir ve nörogenez (sinir hücrelerinin oluşumu) başlangıcına işaret eder.

Araştırmanın makalesinde, Tiwari ve ekip arkadaşları NeuroD1’in yalnızca beyin kök hücrelerinde ekspres edilmekle kalmaz aynı zamanda bu hücrelerin nörona dönüşmesini sağlayan çok sayıda genin temel regülatörü (düzenleyici) olarak rol oynar. Nörobiyoloji, epigenetik ve yazılımsal biyoloji yaklaşımları bir araya getirilerek gelişim sırasında bu çok sayıda genin ‘kapalı’ durumda olduğu saptandı. Ancak NeuroD1 aktivitesi bu genlerin epigenetik statülerini değiştirerek onları ‘açık’ konuma getirir.

Çarpıcı bir sonuç olarak bu genlerin NeuroD1 ortadan kalktıktan sonra dahi (sonraki ekspres edilmediği süreçlerde de) açık konumda kaldıkları tespit edildi. Bunun sebebi ise daha sonraki deneylerde, NeuroD1 aktivitesinin epigenetik etkilerinin bu genler üzerinde kalıcı etkiler bırakması olarak saptandı. Ekip bu fenomeni kısaca nöron gelişimini sağlayan ‘epigenetik hafıza’ olarak tanımlıyor.

Araştırmanın önemi ise, tek bir faktör olarak NeuroD1’in hücrenin epigenetik manzarasını etkileme ve değiştirme yeteneğinin/kapasitesinin ortaya çıkması olarak görülüyor. Bu epigenetik etki de aynı zamanda nöronların jenerasyonunu (üretilmesini veya oluşumunu) yürüten temel etken olarak karşımıza çıkıyor.

Dr. Tiwari bulguların uygulama alanları ile ilgili : ” Bu; DNA dizileri, epigenetik değişimler ve hücre gelişimi ilişkisinin anlaşılması yönünde atılmış önemli bir adımdır. Araştırma yalnızca embriyonik gelişim sırasındaki beyin oluşumunu aydınlatmakla kalmıyor aynı zamanda rejeneratif terapilerin keşfedilmesi yönünde yeni yolların açılmasını da sağlıyor” açıklamasında bulundu.

Kaynak : Bilimfili, A. Glahs, R. P. Zinzen. Putting chromatin in its place: the pioneer factor NeuroD1 modulates chromatin state to drive cell fate decisions. The EMBO Journal, 2015; DOI: 10.15252/embj.201593324

17. Ocak 2016

İlk Kez ‘Tek Bir Protein Molekülü’nün Fotoğrafları Çekildi

Flaşın patladığı anda derimizi yakacak kadar parlak ve güçlü olacağını bilsek, selfie çekmeyi aklımızdan bile geçirmezdik. Biyologlar şu an mikroskop altında proteinleri çalışırken buna benzer bir problemle yüzleşiyorlar çünkü günümüz görüntüleme teknikleri protein moleküllerine zarar veriyor. Buna karşın bir kurtarıcı mevcut; ‘grafen’ (karbonun ultra ince zar yapısındaki formu) ve hatta tek bir proteinin ilk görüntüleri başarı ile alındı bile.

Proteinler hakkında çok fazla bilgisi olmayanlar için şunu söylemekte yarar var; proteinlerin fotoğraflarını çekebilmek veya herhangi bir yöntemle görüntüleyebilmek yapısal formlarını, parçalarını, bileşenleri ve bunlara bağlı olarak da fonksiyonlarını anlayabilmemiz için büyük bir önem taşıyor. Hatta proteinlerdeki hatalar hastalıkların da temel sebeplerinden biri olduğu için birçok hastalığın tedavisi için de protein yapısındaki bozuklukları anlayabilmek aynı şekilde hayati bir öneme sahip. Ne var ki; X-ray kristalografi veya kriyo-elektron mikroskobisi (bir elektron mikroskobu tekniği çeşidi, bu teknikte incelenecek olan örnekler çok düşük sıcaklıklarda gözlemleniyor) gibi yöntemler milyonlarca molekülün ortalamasını alarak varsayıma dayalı ve kapalı bir görüntü elde etmemize sebep oluyor.

Bir varsayımsal ortalama almak ise bu anlamda gerekli sayılır, çünkü X-ışını veya yüksek enerjili elektronlarla bir molekülü aydınlatarak görüntülemek o proteine zarar verebiliyor yani sonuçta tek ve düzgün bir şeklin görüntüsünü almak mümkün olmuyor. Bunun yanı sıra bir molekülü de bir noktada görüntüsünü alana kadarki sürede sabit tutmak da son derece zorlu bir işlem. Şimdi ise Zürih Üniversitesi’nden Jean-Nicolas Longchamp ve araştırmacı arkadaşları tam da bu sorunları aşarak bekleneni gerçekleştiren bir yöntemle ortaya çıktılar.

İlk olarak bir protein çözeltisini, haliyle ince olan grafen düzlemin üzerine spreyle yayarak molekülleri burada sabitliyorlar. Daha sonra da holografik elektron mikroskobun (elektron dalgalarını kullanarak holografik görüntü elde etmeye yarayan teknik) altında görüntüyü alabiliyorlar.

Bu enstrüman düşük enerjili elektronlardan yararlandığı için proteinlerin yapısına zarar vermiyor. Dezavantaj gibi görünen tek kısım ise bu şekilde oluşan görüntünün mikroskobun detektöründen geçememesi ki tam da burada grafen devreye giriyor. Bildiğimiz üzere optik mikroskoplarda kullandığımız lam ve lameller vardır. Buradaki elektron mikroskobu için de araştırmacılar düşük enerjili elektronların geçebileceği kadar ince bir şeye ihtiyaç duyuyorlardı ve bu işi grafenle halletmeyi başardılar.

Araştırma ekibi bu tekniği tamamı birkaç nanometre boyutlarındaki bir dizi protein (hemoglobin bunlardan birisi) üzerinde denediler. Bugüne kadar yazılımsal olarak veya diğer görüntüleme teknikleri ile elde edilen modellerle gayet iyi bir biçimde uyuşan sonuçlar elde edildi. Aşağıdaki görselde hemoglobin, sitokrom c domainleri ve BSA proteinleri için bu sonuçlar gösterilmiş. (a) dizisi yeni teknikle elde edilen fotoğrafları, (b) dizisi de daha önceki verilere dayalı olarak oluşturulmuş olan modelleri gösteriyor.

ilk-goruntulenen-protein-bilimfiliocm — Görsel Telif : **Jean-Nicolas Longchamp of the University of Zurich, Switzerland**

Araştırmacılar şimdi de mevcut tekniklerle görüntülenemeyen molekülleri bu yeni teknik ile fotoğraflamayı planlıyorlar. Bunun sonucunda da yeni medikal araştırmaların ve tedavi biçimlerin geliştirilebileceğini öngörmek mümkün.

Kaynak : Bilimfili, Longchamp, Jean-Nicholas, et. al. ; How to image a single protein, 30 Dec 2015 arxiv.org/abs/1512.08958