Okunma: 298 kez

Bilim adamlari uzun zamandir bu sirri çözmeye çalisiyorlardi. Nihayet amaçlarina ulastilar. Son yillarda, bu organizasyonun, embriyonun birkaç hücresinin yüzeyindeki küçük kirpikler tarafindan gerçeklestirilen rotasyon hareketlerinin sonucu oldugunu belirlediler.

Kararli bir rotasyon

Nice Sophia Üniversitesi’nde gelisim biyolojisi ve kanser arastirma, isaretleme enstitüsünü yöneten Stephane Noselli, 2004 yilindan beri yapilan arastirmalarin, simetriyi kiran bir yapi olarak kirpiklerin rolünü gittikçe daha fazla kanitladigina dikkat çekiyor.

Her sey "dügüm"le basliyor

Her sey otuz yil kadar önce, Kartagener sendromu olarak bilinen, ender rastlanan genetik bir hastaliga yakalanan kisilerin incelenmesiyle basladi.
Son on yilda fareler üzerinde yapilan sayisiz arastirma ve özellikle de, ayni zamanda hem kirpikleri hem de iç asimetriyi etkileyen mutasyonlarin incelenmesi bu asimetrinin nerede basladiginin kesfedilmesini sagladi.

Her sey "dügüm" düzeyinde basliyor. Bu dügüm, gastrülasyon olarak adlandirilan, embriyonun gelisiminin erken bir evresinde (2. hafta), ventral kutupta olusan geçici, küçük bir çöküntü.

Bu asamada, embriyo hala tam olarak simetriktir ve sirtin, karnin, basin ve ayaklarin neye dönüsecegine karar vermistir. Bu dügüm, her biri birer kirpikle donanmis, son derece sikisik 200 ila 300 hücreden olusur.

Gizemli sinyal

Ancak 1998 yilinda Hirokawa ekibinden Shigenori Nonaka video-mikroskopi sayesinde bunun herhangi bir kirpik olmadigini belirledi. Nedeni ise, organizmamizin önden arkaya dogru açilip kapanan klasik kirpiklerinin (iç kulak, solunum mukozalari) tersine, dügüm kirpiklerinin moleküler yapilari nedeniyle, saatin akrep ve yelkovani dogrultusunda dönmeleridir.

Shigenori Nonaka embriyonun simetrisini bu hareketin bozup bozmadigini anlamak amaciyla dügümü yikayan embriyon disi siviya floresan bilyeler ekleyip kimildamalarini seyretti. Hepsi ayni dogrultuda, sola dogru hareket ediyordu. Bu ilginç fenomen bilim adamlari tarafindan "dügümlü akim" olarak adlandirildi.
Bu akim oldukça belirleyiciydi. Kirpiklerin dönerken meydana getirdikleri bu akim embriyoyu asimetrik kilmak amaciyla soluna gizemli bir sinyal gönderiyordu.

Peki ama niye sol?

Bununla birlikte ufak bir sorun söz konusu: Bir rotasyon hareketinin bir tarafta akim yaratirken diger tarafta yaratmamasi için hiçbir neden yok.
Nobutaka Hirokawa'nin ekibi geçen yil ultra hizli bir kamera sayesinde bu bas agritan soruyu cevaplamayi basardi. Rotasyon eksenini üç boyutlu inceleyen ekip, bunun embriyonun 40 derece arkasina yönelmis oldugunu belirledi.

Kirpikler embriyonun iç simetrisini nasil kiriyorlar?

Embriyon gelisiminin ilk iki haftasinda tamamen simetriktir. Simetri kirilmasi embriyonun yüzeyindeki çukur olan ventral dügümde meydana gelir. Bu dügüm kirpikli hücrelerden olusmustur. Bu kirpikler siviyi karistirip embriyonun soluna iterek morfojen moleküllerin konsantrasyonunu saglarlar.

1. Kabarciklar meydana gelir. Dügümün hücreleri organlarin konumunda rol oynayan morfojen kabarciklari serbest birakirlar.
2. Kirpikler harekete geçer. Bir saatin akrep ve yelkovani dogrultusunda dönen kirpikler kabarciklari sola dogru iterler.
3. Kabarciklar solda birikir. Kabarciklar solda birikerek kirpiklerin karsisinda patlar ve morfojenleri saliverir.
4. Simetri kirilir

Morfojenler hücre içinde asimetriye yol açan bir dizi olayi tetiklerler
Baska bir deyisle, kirpik eger embriyo yüzeyinden uzakta dikilmisse etkili bir harekete yol açiyor; dügümün hücrelerine sürtündügünde ise, etkisiz bir hareket olusturuyor. Sonuçta da, embriyonun soluna dogru, sagdakine kiyasla çok daha önemli bir akim olusuyor. Peki tüm bunlar asimetriyi açikliyor mu?
Bu akimin organlarin yanlamasina siralanmasini nasil gerçeklestirdigi tam olarak bilinmedigi için bu soruya kesin bir evet yaniti verilemiyor.

Iki model

Ancak yine bu konuda da son sözü 2005 yilinda Nobutaka Hirokawa söyledi. Japon arastirmaci kirpikli hücreleri inceleyebilmek amaciyla bunlari hücre zarinin lipitlerine baglanan floresan bir maddeyle belirginlestirdi.
Kendisi arastirmalariyla ilgili su açiklamalarda bulunuyor: "Sadece dügüm hücrelerini incelemeyi düsünürken, o zamana kadar bilinmeyen bir madde olan, çaplari 0.3 ila 5 mikrometre arasinda degisen ve sola dügüm akimiyla iletilen küçük kabarciklar belirledik."

Hirokawa bunlari NVP (Dügüm kabarcik parçaciklari) olarak adlandiriyor. Bu kesif tam da, dügüm akisinin asimetriyi nasil tetikledigini açiklamak için iki modelin çarpistigi bir döneme denk geldi.

Birinci senaryoya göre, bu akim dügümün çevresindeki kirpikler tarafindan tamamen mekanik bir sekilde hissediliyor. Ikinci model ise, bu akimin o zamana kadar bilinmeyen morfojen (canlilarda dis sekillerin olusumu.) molekülleri embriyonun solunda topladigini öngörüyor.

Morfojen hipotezi

Nobutaka Hirokawa, kesfettikleri dügüm kabarcik parçaciklarinin morfojen molekül hipotezini güçlendirdigini belirtiyor. Hirokawa’ya göre, dügümün her bölgesinden yayilan bu kabarciklar daha sonra dügüm akimi tarafindan embriyonun sol tarafina tasiniyorlar.

Burada da patlayip içlerindeki Sonic Hedgehog ve retinoik asit moleküllerini saliveriyorlar. Bu ikisi de organlarin asimetrik siralanmasinda rol oynuyor.
Bu moleküller hücre içi kalsiyum düzeyini yükseltirken, bunu genlerin asimetrik aktivasyonu izliyor. Embriyonun organojenez olarak adlandirilan (5-8 hafta) gelisim sürecinde bu genlerin ürünleri organlarin yerlesimini belirliyorlar.
Nobutaka Hirokawa, memelilerdeki asimetrinin sayisiz hücre sürecinin koordinasyonunun iyi bir örnegini olusturdugunu kaydediyor.

Etiketler:  

Bilimler
Tıp
Kalp niye solda?

Sadece kayıtlı kullanıcılar yorum yazabilirler.
Lütfen hesabınıza giriş yapınız veya kayıt olunuz.

---