Araştırmacılar, nihayetinde uzun soluklu tartışmaları çözebilecek, ayrıntıları ortaya çıkardılar, dünyanın ilk canlı hücre membranı taramasını nano ölçeğe kadar tamamladılar.
Bu inanılmaz görünümü oluşturmak için kullanılan teknik, canlılarda nano ölçekli yapıların nasıl çalışıldığı temelini değiştirebilir.
Araştırmaya söz konusu olan canlı Bacillus subtilis hücrelerinin zarlarına hidrojen izotopu eklemek için genetik ve kimyasal etiketleme tekniklerinin bir karışımını kullanan Tennessee’deki Oak Ridge Ulusal Laboratuvarından bir bilim adamı ve ekibi tarafından gerçekleştirildi.
Tüm canlı hücrelerin zarları, protein kanalları ve karbonhidrat zincirleri gibi çeşitli diğer organik materyalleri destekleyen yağ moleküllerinin ince tabakalarından veya lipidlerden oluşur.
Temel kavram, lipidlerin bir hücrenin içindeki kısım ile bir hücrenin dışındaki kısım arasında bir bariyer oluşturmasıdır. Proteinler genellikle içeri girenleri kontrol etmek için kapılar gibi yapılar oluştururlar ve neyin giriş çıkış yaptığını ve karbonhidrat gibi diğer kimyasalları tanımlama etiketleri olarak hareket ederler.
Yeterince basit görünmesine rağmen, sitolojide , lipid salı denilen şey üzerinde tartışılır.
Bunlar, hücrenin zarının titreşimli yapboz gibi hareket etmesini sağlayan farklı alanlar olarak işlev gören membran bölümleridir.
Bu lipid sallarının hareketlerinin, proteinleri harekete geçirip dışarı hareket ettirerek hücre için ek bir kontrol mekanizması olarak işlev görebileceği hipotezi vardır.
Araştırmacısı John Katsaras “Bu bir tartışma oldu” diyor. “Bazıları varolduğuna inanıyor, bazıları ise inanmadığını düşünüyordu, her iki tarafı da destekleyebilecek kadar çok kanıt vardı.”
Hücre yapıları, belirli bir molekül arayan floresan etiketler kullanılarak analiz edilir ve etiketlenir, böylece ışık mikroskopu kullanılarak kolaylıkla bulunur.
Ne yazık ki, bir lipid salının nerede başladığını veya durduğunu tanımlamanın net bir yolu yoktur ve var olsalar bile, ışık mikroskopu ile çözülmesi için çok küçük olduğu tahmin edilmektedir.
Bir çalışmada elektron mikroskobu kullanmak daha iyi bir çözünürlük verebilir, ancak hücrenin gözlemlenmesi sırasında işlevsel olmayacaktır.
Daha net bir resim oluşturmak için, Oak Ridge Ulusal Laboratuvar ekibi, bir bakterinin hücre zarı içindeki moleküllerin düzenlenmesinde ince farklılıkları gidermek için nötron saçılması denilen bir tekniği kullandı.
Bu sadece nanometre’de çözünürlüğü sağlamakla kalmadı, membranın işlevlerini bozmadan işlemi gerçekleştirerek hücrenin dış katmanlarını yok etmeden son derece detaylı bir resim oluşturmalarını sağladı.
Düşük enerjili nötron saçılımı bakteriler için ölümcül olmasının yanı sıra, biyolojik süreçleri hala bozabilir. Yine de üstesinden gelmek zorundaydılar.
Nötronlar farklı kesitleri birbirinden ayırmada iyiydi, ancak lipid sal sorununun çözülmesi için farklı yağ moleküllerini ayırt edebilmeleri gerekiyordu.
İzotoplar
Evrendeki hidrojen atomlarının yüzde 99.98’inin çekirdeği tek bir protondan başka bir şey değildir. Hidrojen atomlarının yüzde birinin küçük bir kısmı bir nötrona bağlı olarak gelir, bu durumda ona döteryum diyoruz.
Hem hidrojen hem de döteryum hücrelerimizi oluşturan moleküllerde aynı işi yaparken, nötronları biraz farklı yollarla saçarlar.
Araştırmacılar, membrana biraz farklı oranlarda hidrojen ve döteryum içeren lipidler düzenleyecek B. subtilis suşu yarattılar.
Lipid sal hipotezi suyu tutmazsa, yağ moleküllerinin düzgün bir şekilde düzenlenmesini beklediler.
Bunun yerine, lipitlerin varsayımsal alanların beklenen büyüklüğüyle eşleşen bölgelere nasıl düzenlendiği konusunda belirgin farklılıklar gördüler.
Aşağıdaki modelde bu ayrım gözükmemekle birlikte, bakteri hücresinin nasıl yapılandırıldığına dair bir fikir verebilir;
Ekip, canlı hücrelerde döteryum ve nötron saçılımı kullanma tekniği, kullanılarak canlılarda nano ölçekli yapıların nasıl çalışıldığının temelinin araştırılmasında kullanılabileceğini söylüyor.
Katsaras, “Bunları inceleyen insanlar belirli prob türlerini kullanma eğiliminde” diyor.
Nötron saçılımı kullanmadılar, yeni deneysel yaklaşımımız yeni araştırma alanlarını ortaya koyuyor dedi.
Mikroskoplardan DNA sondalarına kadar, bu gibi yenilikler, tarih boyunca yaşam hakkında yeni perspektifler sağlamıştır. Bu yeni süreçle hangi çarpıcı manzaraların ortaya çıkacağını kim bilebilir ?
Bu sonuçlar PLOS Biyolojisinde yayınlandı.
Kaynağından Okumak İçin;
Bu makaleyi 3 dakikada okuyabilirsiniz.
Moleküler Biyoloji ve Genetik
