Dünyanın ilk “Moleküler Filmi” gözlemlendi

Avrupa Moleküler Biyoloji Laboratuvarı (EMBL) araştırmacıları, bakterilerde DNA’dan RNA’ya bilgi aktarımı (transkripsiyon) ve RNA’dan protein üretimi (translasyon) süreçlerini ilk kez gerçek zamanlı olarak görüntüledi. Hücrelerin yaşamını sürdürebilmesi için kritik öneme sahip bu süreçler, DNA’daki genetik bilginin proteine dönüşmesini sağlayan hücresel yapının işbirliğini ortaya koydu. Araştırmada, moleküllerin hareket ve etkileşimlerini izlemeye olanak tanıyan çok renkli tek molekül floresan mikroskopisi kullanıldı.

Araştırmada, RNA polimeraz (DNA’yı RNA’ya çeviren enzim) ve ribozom (RNA’dan protein üreten yapı) floresan moleküllerle işaretlenerek takip edilebilir hale getirildi. Bu yöntem, moleküllerin hareketlerini ve birbirleriyle olan etkileşimlerini gerçek zamanlı olarak izlemeyi sağladı. Bilim insanları, RNA polimerazın DNA’yı okuyarak RNA ürettiğini, ribozomun ise bu RNA’yı takip ederek protein sentezlediğini gözlemledi. Ayrıca, RNA polimeraz ve ribozomun uzun bir RNA zinciri üzerinden iletişim kurarak genetik bilginin proteine dönüşümünü daha verimli hale getirdiği keşfedildi. Araştırmayı yöneten Olivier Duss, bu süreci “Moleküller adeta halatla bağlı iki dağcı gibi çalışıyor. Halat gevşek olduğu için çarpışmıyorlar, ama gerektiğinde birbirlerine destek oluyorlar.” sözleriyle açıkladı.

Bu gözlem, hücresel yapıların işbirliğinin yalnızca hareketleri koordine etmekle sınırlı kalmadığını, aynı zamanda verimliliği artırdığını ortaya koydu. Örneğin, translasyon (RNA’nın proteine çevrilmesi) süreci aktif olduğunda, transkripsiyonun (DNA’dan RNA sentezi) daha hızlı ve etkili gerçekleştiği tespit edildi. Ribozom, RNA polimerazın duraksadığı anlarda fiziksel destek sağlayarak onun yeniden çalışmasını mümkün kıldı. Bu işbirliği, genetik bilginin kesintisiz aktarılmasını ve sürecin genel verimliliğini artırdı. Duss, bu işbirliğinin önemini “Eğer bu makineler yalnız hareket etseydi, süreç bu kadar verimli olmazdı. Hücreler bu işbirliğini doğal olarak düzenlemiş.” ifadeleriyle vurguladı.

Araştırma, bakterilerde gen ifadesinin düzenlenmesine dair yeni bir anlayış sunarken, antibiyotik geliştirme alanında da bir potansiyel taşıyor. Özellikle antibiyotik direncinin giderek artan bir sorun olduğu günümüzde, RNA polimeraz ve ribozom gibi moleküler makinelerin etkileşimlerini hedef alacak yeni tedavilerin, dirençli bakterilere karşı daha etkili olabileceği belirtiliyor. Duss, bu tür çalışmaların yalnızca temel bilimi ilerletmekle kalmayıp, sağlık sorunlarına çözüm geliştirme potansiyeline de sahip olduğunu belirterek, “Bakteriyel hücrelerin temel işleyişini anlamak, enfeksiyonlarla mücadelede yeni yollar sunabilir.” dedi.

Nature dergisinde yayımlanan bu çalışma, EMBL ekibinin gelecekte bu süreci canlı hücrelerde incelemeyi ve diğer hücresel mekanizmalarla bağlantılarını araştırmayı hedeflediğini ortaya koyuyor. Araştırmacılar, bu keşiflerin bakteriyel enfeksiyonlarla mücadelede kullanılabilecek yeni ilaçların geliştirilmesine katkı sağlayabileceğine inanıyor.

Kaynak: Nature