#GeleceğinTrendleri,  Bilim,  Bilim Haberleri,  Kimya,  Sağlık

#GeleceğinTrendleri: Bağışıklık sistemi – vücudun kendi “katil temizlik maddesi”

Salmonella (kırmızı) bir hücreye girdiğinde, APOL3 (yeşil) bakterinin yüzeyine yapışır ve onu parçalar. (Resim: Video-kesit, Kredi: R. Gaudet ve diğerleri/Science 2021)

Araştırmacılar, hücrelerin istilacı bakterilere karşı bir tür deterjanla saldırdığını bildiriyor: Araştırmalara göre, deterjanların yağ lekelerini çıkarmasına benzer şekilde, APOL3 adlı protein de patojenlerin kabuklarındaki lipidleri çözüyor ve onları öldürüyor. Bilim insanları, hücrelerin silah cephaneliğine ilişkin yeni kavrayışların, patojenlere karşı mücadelede yeni stratejilerin geliştirilmesine yardımcı olabileceğini söylüyor.

Bağışıklık sistemi olmasaydı vücudumuzda kıyametler kopardı: Bakteriler özellikle kontrol altında tutulmalı, yoksa infilak şeklinde ürerler ve dokuları yok ederler. Bilindiği gibi, vücutta özel bağışıklık hücreleri, zalimleri bulup ortadan kaldıran vücut polisi görevi görür. Ancak vücudumuzun her hücresi de kendisini istilacılara karşı belirli mekanizmalarla savunabilir. “Hücre otonom bağışıklığı” denilen bu sistem, vücudumuzun savunma sisteminin temellerinden birini oluşturur. Alarm sinyali maddesi “interferon gama”nın sadece vücuttaki bağışıklık hücrelerini değil, bu hücresel savunma sistemini de harekete geçirdiği bilinmektedir. Ancak hücrelerin bakterilere karşı korunmak için somut hangi maddeleri oluşturduğu şimdiye kadar pek araştırılmamıştır.

New Haven’daki Yale Üniversitesi’nden John MacMicking ile çalışan bilim insanları şimdi bu soruyu araştırdı. Çalışmalarının bir parçası olarak, ilk önce insan hücre kültürlerinde interferon gama etkisiyle aktive olan genleri incelediler. Moleküler genetik yöntemleri kullanarak, bu genetik yapıdan bazılarını veya kodlayan maddeleri karakterize ettiler. Sonunda APOL3 proteini ile karşılaştılar, onun üretimi alarm sinyali interferon gama tarafından hızlandırıldı. Bu araştırmacıların özel ilgisini çekti, çünkü bu proteinlerin normalde lipitleri, hücre dışı nakli için çözdüğü biliniyor.

Çözünmüş bakteri kabukları

APOL3 hücre içi bakterileri öldürür.
(A) Salmonella Typhimurium’a (periplazma yalancı renkli sarı) eklenen rekombinant APOL3’ün (boncuk) negatif lekeli elektron mikroskobu. Bakteri zarının yok edilmesi (mavi kenarlı ek), APOL3’ün lipoproteinleri (bordo kenarlı ek) oluşturmak için lipidi çıkarması tarafından tetiklenir. (B) Kesik bir O-antijeni eksprese eden bakteriyel mutantlar (ΔwaaL), APOL3’ün dış zardan (OM) iç zara (IM) geçişine izin verir; Hücrelerin içindeki bu geçiş, sitozole maruz kalan bakterileri birlikte hedefleyen GBP1 gibi ISG tarafından kodlanmış proteinlerin sinerjize edilmesiyle kolaylaştırılır.

APOL3’ün işlevini hücre otonom bağışıklık çerçevesinde araştırmak için bilim insanları proteini işaretlediler ve hücrelere salmonella girdiğinde nasıl tepki verdiğini incelediler. Yüksek çözünürlüklü mikroskopiyi ve diğer teknikleri kullanan araştırmalar şunları göstermiştir: Her şeyden önce, ek moleküller, görünüşe göre APOL3’ün Salmonella’nın çift kabuğunun dış zarını aşmasını sağlıyor. Apol3 daha sonra iç zar ile uğraşıyor: protein onu çözer ve böylece bakterileri öldürür. Araştırmacıların açıkladığına göre, APOL3 bunun için deterjanlarda olan gibi bir özelliğe sahiptir: Onların kimyasal özellikleriyle yağları çözmelerine benzer şekilde, APOL3, ‘yağlı’ moleküllerden – lipitlerden – oluşan bakteri zarını parçalıyor.

Fakat APOL3 neden hücrenin kendi lipidlerine de saldırmıyor? Ekip, bu deterjantın insan hücre zarlarının önemli bir parçası olan kolesterolden kaçındığını buldu. Bilim insanları, bunun yerine bakteri kabuklarında bulunan karakteristik lipitlere bağlandığını açıklıyor. MacMicking, “Böylece, insanların kendi antibiyotiklerini, bir temizlik maddesi gibi davranan bir protein biçiminde ürettiği bir vakayı belgeledik,” diye özetliyor. Bilim insanları, APOL3’ün muhtemelen vücuttaki birçok hücrenin cephaneliğinde standart bir silah olduğunu söylüyorlar. Şimdiye kadar, cilde ek olarak, kan damarlarının hücrelerinde ve bağırsakta da aktif olduğunu gösterebildiler.

Tıp için temel potansiyel

New York’taki Weill Cornell Tıp Koleji’nden meslektaşlarının sonuçlarını değerlendiren Carl Nathan, yeni bulguların hücre otonom bağışıklığının anlaşılmasına önemli bir katkı olduğunu söylüyor. İmmünolog, “Bu deterjan benzeri molekülün keşfi, vücuttaki her hücrenin bağışıklık sisteminin bir parçası olabileceği görüşünü destekliyor” diyerek yorumluyor. “Tehdit edici patojenleri öldürmek için çeşitli mücadele stratejilerinin ortaya çıktığını gösteriyor. APOL3 şimdi, zarları yok ettiği bilinen, mekanizmalar grubuna katılıyor” diyor Nathan.

Araştırmacılar, bu keşfi enfeksiyonlara karşı tedavilere uygulayabilmekten henüz çok uzaktalar. Ancak vurguladıkları gibi, temel araştırmalara önemli bir katkıdır: “Vücudun kendi savunmasının deşifre edilmesi, bir gün insanlığa, geleneksel antibiyotikleri aşmanın yollarını giderek daha fazla geliştiren, mikroplara karşı yeni araçlar sağlayabilir. Vücudun bakterileri öldürmek için kullandığı hücresel deterjanların veya diğer ajanların üretimini bilinçli hızlandırmak, doğal bağışıklık tepkisini tamamlayabilir” diyor MacMicking.

 

Nizamettin Karadaş

Bu yazı tweet zinciri olarak da yayınlandı:

 

Kaynaklar:

Howard Hughes Medical Institute, Science: http://dx.doi.org/10.1126/science.abf8113

Wissenschaft.de , 19.07.2021

1964 İstanbul doğumlu. 1972 den bugüne kadar Düsseldorf, Almanya ikametli. Köln Üniversitesi Hukuk Fakültesi mezunu, 2 yetişkin kız çocuğu babası. 12 yıl Avukatlıktan sonra mesleğini bırakmış, her konuda meraklı, araştırmacı, analist ve okumasını seven rahat ve huzurlu bir insan.