ABD’nin Northeastern Üniversitesi'nden araştırmacılar, insan vücudunda yaygın bir şekilde bulunan ve uzun zamandır işleyişi tam olarak anlaşılamayan bir proteinin nasıl çalıştığını detaylandırdı.
Bu çalışma, söz konusu proteinin hücre zarında “gözenekler” oluşturarak iyon geçişini sağladığını ortaya koydu.
İnsan vücudundaki sıvı hareketi, gaz alışverişi ve yüklü parçacıkların hücre içine ve dışına akışı gibi pek çok mikroskobik süreç hayati öneme sahiptir. Bu süreçlerin en kritik unsurlarından biri ise elektriksel aktivitenin düzenlenmesine yardımcı olan klorür iyonlarıdır.
Araştırmada incelenen TMEM16A adlı protein, hücre zarında yer almakta ve adeta bir “kapı bekçisi” gibi, yüklü parçacıkların geçiş zamanını kontrol etmektedir. Bu iyon hareketleri, beynin düşünmesini, kalbin atmasını ve kasların kasılmasını sağlayan elektriksel sinyallerin temelini oluşturmaktadır.
TMEM16A’nın düzgün çalışmaması ciddi sağlık sorunlarına yol açabilmektedir. Örneğin, kan damarlarında işlev bozukluğu yüksek tansiyon ile bağlantılı iken, akciğerde astım ve kistik fibrozis gibi hastalıklarla ilişkilendirilmiştir.
Bilim insanları, proteinin nasıl açılıp kapandığını anlamak amacıyla bilgisayar modellemeleri ile canlı hücre deneylerini birleştirdi. Öncelikle, TMEM16A’nın detaylı üç boyutlu bir modeli oluşturularak vücut ısısı ve basınç koşulları simüle edildi. Bu sayede klorür iyonlarının protein içinden nasıl geçtiği gözlemlendi.
Sonrasında özel bir lazer mikroskobu kullanılarak protein canlı hücrelerde doğrudan incelendi. Deneysel veriler ile bilgisayar simülasyonları karşılaştırıldığında, TMEM16A’nın hücre zarındaki PIP2 adlı başka bir molekülle birlikte çalıştığı tespit edildi.
Bu etkileşim sırasında, protein şekil değiştirerek hücre zarında, adeta bir pipetin yüzeyi delmesi gibi küçük bir gözenek açmakta ve klorür iyonlarının giriş-çıkışına olanak tanımaktadır.
Bu keşif, TMEM16A’nın nasıl aktive olduğuna dair önemli bir boşluğu doldurmaktadır. Uzmanlar, proteinin işleyişinin net bir şekilde anlaşılmasının hipertansiyon, astım ve iyon dengesizliğine bağlı diğer hastalıklar için daha hedefli ilaçların geliştirilmesine olanak sağlayabileceğini belirtmektedir.
Klinik uygulamaların hayata geçirilmesi için henüz zamana ihtiyaç olsa da bu araştırma, hücrelerin “elektriksel dili”nin daha iyi anlaşılmasına ve gelecekteki tıbbi yeniliklere önemli bir temel sunmaktadır.
Araştırma bulguları, ABD Ulusal Bilimler Akademisi’nin dergisi Proceedings of the National Academy of Sciences’ta yayımlandı.
