Özellikle bilim dünyası dışındaki insanlar arasında “sirkadiyen saat” metaforik bir tanım gibi algılanır. Latince anlamıyla ‘gün döngüsü’ anlamına gelen terim vücut içi biyolojik aktivitelerin düzenlenmesini ve gün içinde hücre düzeyinde, hormon seviyesinde ve beyindeki aktivitelerdeki düzenli değişimi ifade eder. Elbette insan vücudunun içinde tik-tak atan bir saat ve gece-gündüz geçerken vücuda yardımcı olan bir saat bulunmuyor. Ancak Harvard Medical School (HMS) ve Wyss Institute’ten sentetik biyologlar tam da bunun gibi somut, transplante edilebilir bir biyomühendislik ürünü 24-saatlik bir saat üretmeyi başardı. Saat, kendi içinde tipik bir sirkadiyen ritmi olmayan bir bakteriye yerleştirildikten sonra kendi kendine çalışmaya başlayabildi.
Araştırmalarını geçtiğimiz hafta Science Advances dergisinde yayımlayan ekip,Synechococcus elongatus fotosentez yapabilen siyanobakterilerde sirkadiyen ritm altında yatan mekanizmayı incelemekle işe başladı. Bu bakteriler gece ve gündüz döngülerini düzenlemek üzere üç temel protein kullanır. Daha önceki araştırmalarda, hatta test tüplerinde bir araya getirildiklerinde dahi, bu üç proteinin düzenli bir sirkadiyen ritm ile bağlanıp ayrıldıkları gözlemlenmişti. Araştırmacılardan Anna H. Chen, bu üç proteini kullanarak – belli bir düzende biyolojik aç-kapa fonksiyonu yürütebilen – bir osilatör üretti ve bunu bağırsak bakterisi Escherichia coli‘ye transplante etti.
Sentetik biyologlar için, bu proteinleri tanılamak ve görevlendirmek üzere kullanılan işlemler gayet iyi anlaşılmış durumda. Böylelikle bu araçları doğru bir şekilde bir araya getirecek ve aynı mekanizmayı sağlayacak sistemi yapmak, bilgilerin doğruluğunu da kanıtlamış oldu. Ekip osilatörde ‘downstream‘ çalışacak bir flüoresan protein işaretleyici üretti. Üç günlük bir periyottan sonra, osilatörün 24 saatlik dilimlerde düzenli şekilde aç – kapa işlevi gördüğünü ve sirkadiyen olmayan E. coli‘lerde bu ritmisiteyi yarattığı gözlemlendi.
Araştırmacılar siyanobakterilerde bulunan bir biyolojik saati sistemleştirip bağırsak bakterisi E. coli‘ye transplant etti. Görselde; siyanobakterilerde sirkadiyen ritmi düzenleyen Kai A B ve C proteinleri ile saat düzeni anlatılıyor. Sağda, gün içinde bu protein sistemine bağlanan flüoresan proteininden yayılan ışığın üç günlük bir zaman da ritmik değişim grafiği gösterilmiş.
Sonuçta, vücuda yerleştirilebilen, 24 saatlik sirkadiyen saat üretildi. Diğer araştırmacılar, daha önceleri belli bir zaman gecikmesi veya daha küçük bir zaman aralığında ritm yaratmayı başarmıştı. Mevcut araştırmada ilk kez 24 saatlik bir döngüyü kullanan ve tüm yaşamsal zamanla ilişkili bir sistem üretildi. Deney; belli bir prensibi kanıtladı. Şimdi de, bilimciler mevcut flüoresan işaretleyici proteini, diğer günboyu yada günlük döngülere bağlayarak kullanım alanlarını genişletmeye çalışacak.
Chen, muhtemel medikal kullanım alanlarına dikkat çekerek, insan sağlığında mikrobiyomların geniş kullanım avantajlarını belirtti. Daha dikkat çekici bir unsur olarak, bu araştırmada üretilen sistem çevre ile uyumsuz çalışan veya çalışmayan vücut saatleri olan insanlara çok yardımcı olabilir. Bu sistem ile obezite ve glukoz intoleransı gibi bağırsak bakterilerinin biyolojik ritminin olmamasına bağlanan rahatsızlıklar da tedavi edilebilecek. Sentetik olarak tasarlanmış vücut saatleri ile ilaçların vücuda tam doğru zamanda etki etmesi ve endüstriyel amaçlarla kullanılan mikrobiyal canlıları kontrol etmekte de kullanılabilecek.
Araştırma laboratuarının nihai hedefine ulaşması için büyük bir adım atıldığı kaydedildi. On yıldan fazla bir süredir, araştırmacılardan Pamela Silver, biyolojik bir zamanlayıcı üretmekle ilgilendiklerini söylüyor. Bu zamanlayıcının günden güne geçişi sağlayan ritmi ya da hücrenin belli bir uyarıcıdan sonra ne kadar zaman geçtiğini hesaplayabilmesini sağlayacak şekilde üretmeyi denediler.
Ekibin beklentisi ise diğer araştırmacıların sirkadiyen saat aletini geliştirerek çok çeşitli kullanımını mümkün kılmaları. Zaten tüm amaç da bu, saatin başkaları tarafından kullanılması.
Referans :
- Bilimfili,
- HarvardMagazine, Engineering an Internal Clock, harvardmagazine.com/2015/06/engineering-circadian-clock
- Anna H. Chen, David Lubkowicz, Vivian Yeong, Roger L. Chang and Pamela A. Silver Transplantability of a circadian clock to a noncircadian organism Science Advances 12 Jun 2015: Vol. 1, no. 5, e1500358 DOI: 10.1126/sciadv.1500358
300 yıldan fazla süredir devam eden araştırmaların sonunda, bilimciler nihayet bakterilerin dünyayı nasıl gördüğünü açığa çıkardı. Meğer bunu bizim yaptığımıza çok benzer biçimde yapıyorlarmış. İngiltere ve Almanya’da çalışan araştırmacılardan oluşan bir ekip tarafından, bakteriyel hücrelerin temelde mikroskobik bir göz küresigibi davrandıklarını, yani aslında dünyadaki en eski ve en küçük kameralar olduklarını belirten bir makale eLifedergisinde yayımlandı. “Bakterilerin dünyayı aynı bizim gibi gördüğü fikri oldukça heyecan verici,” diyor Queen Mary Üniversitesi’nden ekip lideri Conrad Mullineaux.
Yorum yazabilmek için oturum açmalısınız.