Bakteriler, mantarlar ve mayalar, zayıf asitler gibi faydalı bileşenleri boşaltmakta çok iyiler. Bunu yaparken kullandıkları yöntemlerden biri de, moleküllerin hücre zarı boyunca pasif yayılımı. Hücrelerin aynı zamanda çok sayıda küçük molekülün sızmasını önlemesi gerekiyor. Örneğin maya hücreleri, çok dayanıklı ve nispeten geçilemeyen bir zar sistemi sayesinde kendilerine düşman ortamlarda yaşayabiliyor. Hollanda’daki Gröningen Üniversitesinde çalışan biyokimyagerler, şimdi zar bileşiminin pasif yayılımı ve hücre zarının dayanıklılığını nasıl etkilediğini incelemişler. İki hafta önce Nature Communications bülteninde yayımlanan bulgular, biyoteknoloji endüstrisinin mikroplardaki faydalı molekül üretimini en iyi duruma getirmesine ve ilaç tasarımına yardımcı olabilir.
Sınır kontrolü, hücreler için çok önemli. Hücrelerin zarları, oldukça farklı olan iç ve dış ortamları birbirinden ayırıyor. Hücreler, besin gibi faydalı bileşenleri emmek veya atıkları dışarı atmak için seçici aktarım sistemleri kullanabiliyor. Fakat zar boyunca meydana gelen bazı aktarımlar, pasif yayılımla gerçekleşiyor. Seçici olmayan bir süreç olan pasif yayılım, örneğin boyutuna ve su geçirmezliğine göre bazı moleküllerin içeri girip dışarı çıkmasına izin eriyor. Aktif aktarımcılar üzerinde geniş çalışmalar yürütülmüşse de, zar yoluyla pasif yayılıma dönük bilgilerimiz halen oldukça eksik.
Bu durum, biyoteknoloji endüstrisi için bir sorun teşkil ediyor. Pek çok faydalı bileşenin üretiminde hücreleri fabrika olarak kullanan endüstri, bu işçi hücrelerin sert koşullar altında hayatta kalmasına ihtiyaç duyuyor; örneğin yüksek alkol içeren veya zayıf asit yoğunlukları barındıran bir ortamda… Bakterilerde laktik asit üretmekle ilgilenen bir biyoteknoloji firması, Gröningen Üniversitesinde biyokimya profesörü olan Bert Poolman’a başvurmuş. Pasif yayılım hakkında daha fazla şey öğrenmek istemişler. Firmanın bu isteği, Poolman’ın üzerinde çalıştığı başka bir projeyle de uyumluymuş. “Sentetik hücre yapımı projesinde çalıştığımızdan, bu pasif aktarım işlemlerine büyük ilgi duyuyoruz” diyor Poolman. “Aktif bir aktarım sistemi yerine pasif yayılımı kullanabilirseniz, hücre yapmak için daha kısma ihtiyaç duyarsınız.”
Poolman ve meslektaşları, yürüttükleri çalışmada zarların geçirgenliğini farklı bileşen sınıfları için değiştirebilen bir dizi değişken belirlemiş. Bu bilgiler, hücre fabrikası olarak maya veya bakterileri kullanan şirketlerce kullanılabilir. “Fakat sonuçlarımız bu hücrelere doğrudan uygulanamıyor” diyor Poolman. “Gerçek zarlar yüzlerce farklı lipit içeriyor. Bu bileşim, zarın farklı bölgeleri arasında değişiklik gösterebiliyor. Ek olarak bu hücre zarları, her türlü protein barındırıyor. Mesela zarın lipit bileşiminde değişiklikler yaparsanız, birçok şey ters gidebilir ve bir zar proteininin işlevi bu durumdan etkilenebilir.”
Geçirgenliği etkileyen fiziksel süreçlerin daha iyi anlaşılması, firmaların neden belli hücrelerin belirli işlemler için diğerlerinden daha iyi olduğunu anlamasına yardımcı olabilir. “Hücre nesillerini değiştirmenin olağan yolu, evrimle yön buluyor. Bizim sonuçlarımız, firmaların bu optimizasyonların sonuçlarını daha iyi anlamasına yardımcı olup hücre mühendisliği çalışmalarında rehber teşkil edecek.”
Bulgular iki hafta önce Nature Communications bülteninde sunuldu.
Kaynak: Gröningen Üniversitesi. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
