Yazan: Ellen Goldbaum
Çeviren: Çisem Özge Biçer
Düzenleyen: Ümit Sözbilir
Özet: Mitokondriyal kusurlar ile yaşlanma sürecinin anahtar imleri arasında bir bağlantı gösterilirken olağan dışı mitokondriyal etkileşimleri olağan işleyişe dönüştürmeyi hedefleyen bir uygulayım tanımlandı.
Hemen hemen tüm ökaryotik hücrelerin olağan bir biçimde çalışabilmek adına ihtiyaç duydukları erkeyi (energy) mitokondri organeli sağlar. Mitokondriye dair kalıtsal kusurlar hem yaşlanmaya sebep olurken hem de erken süreçte müdahale edilmemeleri hâlinde kimi ciddi hastalıkların gelişimine yol açabilir. Bu tür mitokondriyal kusurların yaşlanmaya ve hastalıkların gelişimine nasıl yol açtığı tam olarak anlaşılamamıştı. 22 Ağustos 2022 tarihinde Aging Cell dergisinde yayımlanan bir çalışmada, mitokondriyal kusurlar ile yaşlanma sürecinin anahtar imleri arasında bir bağlantı gösterildi. 25 Temmuz 2022 tarihinde Nature Communications dergisinde yayımlanan bundan bağımsız olarak yapılmış bir çalışmada ise olağan dışı mitokondriyal etkileşimleri olağan işleyişe dönüştürmeyi hedefleyen optogenetiğe1 dayalı bir uygulayım tanımlandı.
Mitokondri ile Telomer
Aging Cell dergisindeki makalede, erken yaşlanmanın anahtar biyobelirteci olan telomer kısalması olayı ile mitokondriyal işlev bozukluğu arasında ilk kez bağlantı kuruldu. Araştırmanın başyazarı olan Doktor Taosheng Huang, “Telomerler özelleşmiş DNA dizileridir. Birer başlık misali kromozomların uç kısımlarında yer alıp kromozom istikrarını sağlarlar. Telomerlerin kısalması genellikle yaşlanmanın önemli bir biyobelirteci olarak kabul edilir. Buna karşın şimdiye değin bu sürecin nasıl geliştiği bilinmiyordu. Artık telomer kısalması süreci ile mitokondriyal işlev bozukluğu arasında doğrudan bağlantı olduğunu biliyoruz.” dedi.
Dr. Huang önderliğinde sürdürülen çalışmada, mitokondriyal DNA’nın eşlenmesine ve onarımına özel bir enzim olan “DNA polimeraz gama (Polg)” enziminin değişinim (mutation) geçirmesine yol açan özgül kalıtımsal kusurları bulunan fareler kullanıldı. Dr. Huang, “Aynı zamanda mitokondriyal DNA’daki tek bir nükleotit değişiminin, özellikle mitokondrinin işleyişinin zayıflamasıyla ilişkili olup çocukluk döneminde ortaya çıkan ve yaşlanmayı hızlandırabilen mitokondriyal hastalıklara sebebiyet verdiğini de gösterdik. Mitokondrinin işleyişinin zayıflaması nedeniyle tepkin (reactive) oksijen türlerinin zamanla DNA hasarına yol açtığını keşfettik.” dedi.
Çalışma; bu örnekçede, DNA’daki kimi kimyasal belirteçlere göre bir bireyin biyolojik yaşını gösteren DNA saatinin ispatladığı gibi mitokondriyal DNA değişinimlerinin daha hızlı yaşlanmaya yol açtığını göstermek konusunda bir ilk niteliğindedir.
Hücresel Etkileşimlerin Düzenlenmesi
Nature Communications dergisindeki çalışmada, ışık kullanılarak hem hücresel etkinlikler uyarıldı hem de organeller arası etkileşimler gerçek zamanlı olarak düzenlendi.
Çalışmada, hücrenin sağlıklı dengesini sağlamak adına mitokondrilerin durmaksızın devinim geçiriyor olması işlemine odaklanıldı. Bu devinim, bir mitokondrinin iki ayrı mitokondri oluşturacak biçimde ayrılması (mitochondrial fission) ve iki mitokondrinin hem iç hem dış zarının tamamen kaynaşması (mitochondrial fusion) sürecinin birbirini takip etmesi işlemidir. Dolayısıyla bu iki süreç arasındaki herhangi bir dengesizlik hâli, mitokondri devinimini bozup mitokondriyal hastalıklara yol açar.
Dr. Huang, “Bu çalışmada, ilk defa hücrenin içerisindeki mitokondrilerin ve diğer organellerin etkileşimlerini yönlendirmemize olanak sağlayan bir uygulayım geliştirdik ve bu uygulayımı izah ettik. Optogenetikten faydalanarak mitokondri ve diğer hücresel elemanlardan biri olan lizozom arasında fiziksel bir etkileşim olmasını sağladık.” diyor. Mitokondri ile lizozom arasındaki etkileşim; mitokondrilerin ayrılması sürecine, lizozomun sulu ayrışım (hydrolysis) eylemine etki ederek her ikisinin de işleyişini düzenlediğinden çalışmada bu iki organelin ilişkisine odaklanıldı. Dr. Huang sözlerine şöyle devam etti: Bu etkileşim sayesinde mitokondriyi olağan boyutuna geri getirebilirken erke üretim kabiliyetini de iyileştirebildik.
Dr. Huang, “Bu yeni bulgular, gelecekte bu tür (mitokondriyal kusurlarla ilişkili) hastalıkların teşhisi ve tedavisi adına temel oluşturmuş olabilir.” diyerek bu çalışmaların önemini vurguladı. Nature Communications dergisinde yayımlanan çalışma, bir hücrenin gerçek zamanlı olarak yüksek çözünürlükte görüntülenmesine olanak sağlayan “yapılandırılmış aydınlatma mikroskobuna (structured illumination microscopy, SIM)” Cincinnati Üniversitesi aracılığıyla erişim sonucu yürütüldü.
1 Işık ile ilgili dizgeler ve kalıtımsal mühendislik uygulamaları kullanılarak bir hücrenin, hücre topluluğunun, dokuların veya organların yüksek çözünürlükte görüntülenmesini ve idare edilmesini sağlayan bir yaklaşım.
