Simetri, hücre biyolojisinin en muhteşem özelliklerinden biri. Memelilerin hücrelerinde tek zar mevcut ve çoğu insan 23 kromozoma sahip. Sayısız memeli hücresi bu özelliklerle oluşuyor; fakat bazıları, kendilerine özel bazı işlevleri yerine getirmek için bu kararlığı sürekli bozmakta.
Johns Hopkins Tıp Okulu araştırmacıları, bu aykırılıkların nasıl meydana geldiğini ortaya çıkardılar. Memeli hücrelerinde bulunan ve dışa doğru uzanan tüy benzeri yapılara silyum (çoğulu silya) adı veriliyor. Araştırmacılar genetiği değiştirilmiş fareler üzerinde yaptığı deneyde, uzun zamandır silyanın sayısını belirlediğine inandıkları bir mekanizmanın bu işe yaramadığını ortaya çıkardılar.
Ekip, silya kontrolünün, aslında memeli olmayan türlerde daha sık görülen bir süreç tarafından kontrol edildiğini öne sürüyor. Johns Hopkins Üniversitesi Tıp Okulu Moleküler Biyoloji ve Genetik bölümünden Andrew Holland önderliğinde yürütülen ve Nature Cell Biology’de 2 Aralık’ta yayımlanan deneyler, -solunum enfeksiyonları, kısırlık, beyinde su toplanması gibi- silya işlev bozukluklarından kaynaklanan insan has talıkları hakkında daha fazla bilgi sahibi olmamızı sağlayabilecek.
Silya, eski tek hücreli canlılarda ufak kıl benzeri “parmaklar” olarak ortaya çıkmış, hücrenin hareket etmesini veya anten görevi görerek çevreyi algılamasını sağlayan çok eski yapılar. Neredeyse tüm insan hücrelerinde fiziksel veya kimyasal hareketleri algılayan en az bir silyum mevcut. Ancak insanlarda, özellikle solunum ve sindirim yollarının yüzeyinde bulunan bazı özel hücre tipleri yüzlerce silya barındırıyor. Bunlar dalgalar halinde hareket ederek akışkan maddelerin vücudumuz içinde hareket etmesini sağlıyorlar.
“Cevap aradığımız soru; çok silyalı hücrelerin vücudumuzdaki diğer hücrelere göre neden bu kadar farklı olduğu” diyor Holland: “Çoğu hücrede yalnızca bir adet bulunurken bu özel hücreler kuralı bozarak yüzlercesini oluşturuyor”.
Bu soruyu cevaplamak için Holland ve ekibi, organellerin hücre yüzeyine tutunup büyüdüğü silyum tabanını daha derinlemesine incelemeye karar verdi. Bu mikroskopik, silindir şekilli yapıya sentriyol adı veriliyor. Holland, tek silyumlu hücrelerde sentriyollerin hücre bölünmesinden önce oluştuğunu söylüyor. Hücre bölündükçe bu sentriyol çifti de artıyor ve her yeni hücrede bir çift sentriyol oluşuyor. Bu iki sentriyoldan daha yaşlı olanı silyum tabanını oluşturuyor.
Ancak çok silyalı hücrelerde, tıpkı bir fotokopi makinesi gibi onlarca, hatta yüzlerce sentriyol üreten “deuterozom” adı verilen benzersiz yapılar ortaya çıkıyor; dolayısıyla bu hücrelerde birçok silya oluşuyor. “Deuterozomlar, çok silyalı hücreler. Bilim insanları uzun zamandır bunların hücredeki sentriyol ve silya sayısını belirlemekten sorumlu olduğunu düşünüyorlardı” diyor Holland.
Bunu test etmek için Holland ve ekibi, deuterozom üreten geni olmayan bir fare modeli oluşturdular ve ardından çok silyalı hücreler taşıyan dokuları inceleyip ne kadar silya olduğunu saydılar. Bulgular ekibi şaşırttı; zira genetik olarak üretilmiş bu farede, deuterozom üreten geni bulunan fare ile aynı sayıda silya mevcuttu. Dolayısıyla araştırmacılar deuterozomların silya sayısını belirlemede temel rol oynamadığını ortaya çıkardılar; örneğin soluk borusunun iç yüzeyini kaplayan çok silyalı hücrelerin her birinde 200-300 silya mevcut. Araştırmacılar aynı zamanda deuterozom bulunmayan hücrelerin de diğerleri kadar hızlı bir şekilde sentriyol üretebildiklerini buldular.
Bunun üzerine ekip, fare modelini değiştirerek bu kez hem deuterozom, hem de ana sentriyol çifti olmayan bir hücre ile deney yaparak çok silyalı hücrelerdeki silyaları saydılar: “Ana sentriyol çifti ve deuterozom olmayan çok silyalı hücrelerde doğru sayıda yeni silya oluşmamasını bekledik” diyor Holland: “Ana sentriyol çifti olmaması bile silya sayısını etkilemiyor. Hem normal, hem de genetiği değiştirilmiş deney gruplarında çoğu hücrede 50 ila 90 adet silya üretildi… Memelilerde çok sık görülmese de, sentiyollerin kendi kendine oluşmaları hayvanlar dünyasında oldukça sıradan bir olgu. Örneğin planarya türü solucanlarda ana sentriyol çifti bulunmuyor. Tahminlerimize göre deuterozomlar, tamel sentriyol çiftlerinde yeni sentriyol üretme baskısını azaltmaya yarıyor ve böylece diğer işlevlerini yerine getirmelerini sağlıyor”. Holland, insan hücrelerinde silya sayısını sınırlandıran mekanizmaları incelemenin, silya kaynaklı hastalıkların tedavisinde ve ilaç geliştirmede faydalı olacağını söylüyor.
