Biyologlar - Biyolojiye Gerçekçi Yaklaşım

Sonuçta o kadar da farklı değiliz; İnsanlardaki hücreler ve sağlam mikroplar ortak bir atayı paylaşıyor

Bir araştırma ekibi, arkeal ve ökaryotik hücrelerin genetik materyalini nasıl paketlediğini ve depoladıklarını gösteren çarpıcı paralellikler buldu. Credit: Santangelo and Luger Labs

Arkeal hücreler, insanlar ve hayvanlar da dahil olmak üzere daha karmaşık hücrelerin genetik materyalini nasıl paketledikleri ve depoladığı arasındaki araştırmacılar çarpıcı paralellikler buldu. Devrim çalışma, arkea ve ökaryotik hücrelerin, genomlarını sıkıştırmak, organize etmek ve yapılandırmak için ortak bir mekanizma paylaştığına dair kanıtlar sağlamıştır.

Fotoğraf (Üst): Ökaryotik kromatin yapısının iki görünüşü.

Fotoğraf (Alt): Arkeal kromatin yapısının iki görünüşü. Science dergisinde yayınlanan araştırmalar, archaeal ve ökaryotik histone tabanlı kromatin arasındaki yapısal benzerlikleri açıkladı.

Colorado State Üniversitesi araştırmacısı, bu sağlam mikropların genlerini nasıl ifade edip, enerjilerini üretip sıcak, aydınlık olmayan ortamlarda nasıl geliştiği üzerine araştırmalar yapıyor.

Sonuçta, her şeyden önce, biyokimyasal olarak arkeadan çok da farklı değiliz.

Biyokimya ve Moleküler Biyoloji Bölümü'nden doçent olan Santangelo, arkeolojik hücreler ile insanlar ve hayvanlar da dahil olmak üzere daha karmaşık hücrelerin genetik materyalini nasıl paketleyip sakladığı arasında çarpıcı paralellikler bulunan bir ekibe katıldı. Bu yılın başında Science'da yayınlanan buluş, arke ve ökaryotik hücrelerin genomlarını sıkıştırmak, organize etmek ve yapılandırmak için ortak bir mekanizma paylaştığına dair kanıt sağladı.

Araştırma, şimdi Colorado Boulder Üniversitesi'nde yapısal bir biyolog olan Karolin Luger tarafından yönetiliyor. Science'da bildirilen sonuçların çoğu Luger, 1999'dan 2015'e kadar bir CSU öğretim üyesi iken tamamlandı.

Küçük bir lise biyoloji incelemesi: Ökaryotlar çekirdeği ve zarla bağlanan organelleri olan hücrelerdir ve mantar, bitki ve hayvanları (insan hücreleri dahil) içerirler. Çekirdek yokluğunda, kompleks meslektaşları olan prokaryotlardan ayrı duruyorlar. Arkealar ve bakteriler hem prokaryotlar iken hem

de bu duruma uzaktan alakalıdır. Arkealar, ökaryotların muhtemel atalarıdır ve gen ifadesini kontrol eden aynı proteinlerin çoğunu paylaşır.

Hayatın en temel süreçlerinden biri- DNA'nın kıvrıldığı, katlandığı ve kendini hücre çekirdeğine sıkıştırdığı mekanik- tüm ökaryotlarda, mikroskopik protistlerden, bitkilere, insanlara kadar yaygındır.

Her ökaryotik hücrenin çekirdeğinde paketlenmiş olan genetik materyal, birkaç adımda çok sıkıştırılmış haldedir. Küçük DNA bölümleri, bir makaranın etrafındaki iplik gibi, histonlar adı verilen sekiz küçük protein etrafında kabaca iki kez sarılır. Bu DNA-histon kompleksinin tamamına bir nükleozom denir ve sıkıştırılmış nükleosomlardan oluşan bir dizi kromatin olarak adlandırılır. Luger ve meslektaşları 1997'de ökaryotik nükleozomların tam yapısını X ışını kristalografisi yoluyla ilk kez rapor ettiler.

John Reeve, 1990'larda histon proteinlerinin ökaryotlarla sınırlı olmadığını, ancak çekirdeksiz arkea hücrelerinde de keşfedildiğini keşfetti. Reeves ve Luger, histon tabanlı archaeal kromatinleri kristalleştirmek ve bu yapıyı ökaryotik kromatin ile karşılaştırmak için bir iş birliği başlattı.

Luger, yıllarca duraklamalar ve yeniden başlama süreçlerinin ardından, güvenilir archaeal histone kristallerinin büyütülmesinde zorluk yaşadıktan sonra- "gnarly crystallographic problem" olarak adlandırdı- bilim adamları, archaeal kromatin yapısını çözerek ökaryotlara yapısal benzerliğini ortaya koymayı başardı.

Verilerde, eski DNA, uzun, kıvrımlı, tekrar eden süperhelikazları oluşturuyor gibiydi. Araştırmacılar, yapının gerçek olup olmadığını ya da deneyin bir eserinden emin değildi. Santangelo'nun CSU'daki ekibi, burada önemli uzmanlık sağlamıştır.

"Grubum, kristallerde çözülen yapının biyolojik olarak anlamlı bir yapıya sahip olup olmadığını belirleme zorluğunu üstlendi" dedi.

Santangelo'nun ekibi, DNA süper heliksini bozdukları için, arkil histonlarının çeşitlemelerini yaptı ve hücrelerin nasıl geçtiğini test etti. Yapıyı istikrarsızlaştırdıkça hücrelerin de o kadar arttığını buldular. Onların çabaları, Luger'in grubunun tespit ettiği yapının esasının altını çizdi.

Santranelo'nun kariyerinin en güzel anlarından biri, hücrelerin soylarına bu kadar temel bir bakış açısı sağlayan bir takıma dahil olmaktı.

Santangelo, "yayının önemli etkisi, sanırım, bu yapılara DNA sıkıştırma fikri çok eski bir fikir- muhtemelen 1 milyar yıldan daha eski" dedi. "Histon proteinleri olay yerindeydi ve genomları paketleyip paketlemeye başladıklarında, kendilerini kodlayan hücrelere vazgeçilmez olduklarını" söyledi.

Santangelo, insan hücresel aktivitesinin atalarının prototipini temsil eden arkeanın yapı, işlev ve enerji işlemlerine yönelik çalışmalar yapmaya devam edecektir.

Story Source:

Colorado State Üniversitesi tarafından sağlanan malzemeler. Başlangıçta Anne Manning tarafından yazılmıştır.

Journal Reference:

1. Francesca Mattiroli, Sudipta Bhattacharyya, Pamela N. Dyer, Alison E. White, Kathleen Sandman, Brett W. Burkhart, Kyle R. Byrne, Thomas Lee, Natalie G. Ahn, Thomas J. Santangelo, John N. Reeve, Karolin Luger. Structure of histone-based chromatin in Archaea. Science, 2017; 357 (6351): 609 DOI: 10.1126/science.aaj1849

Kaynak:

Colorado Eyalet Üniversitesi

https://www.sciencedaily.com/releases/2017/11/171108092357.htm

Çeviren ve Derleyen: Nurefşan Cırık