Penn State araştırmacıları tarafından gelişmiş bir teknik kullanılarak geliştirilen biyouyumlu ve enzimatik olarak aktif, Protocelller – yapay hücreler – aktif ve bağımsız hareket ederek canlı hücreleri taklit ederler.
Canlı hücrelerin laboratuvarda büyümesi zordur, bu nedenle araştırmacılar bazen sentetik hücrelerle çalışırlar, ancak bunların gerçek hücre özelliklerine sahip olmadıkları için araştırma zorlukları vardır. Kimya mühendisliği uzmanı Darrell Velegol, “Hücre araştırmalarının zorluklarından biri, özellikle yüzey enzimi aktivitesi nedeniyle hücrenin hareketliliği üzerinde kontrollü deneyler yapmak bazen çok zor,” dedi. “Araştırma ekibi, normal bir hücrenin üreme gibi genetik mutasyonlara veya benzeri şeylere sahip olmayan her şeyi yapmayan yapay bir hücre yapmak için basit bir yol geliştirdi, ancak aktif olarak hareket edebiliyor. Bu önemlidir, çünkü hücrelerin nasıl hareket ettiği, özellikle de enzimlerin aktivitelerinin hücre hareketinde nasıl oynadığı çok iyi anlaşılamamıştır. ” Ekibin protokolleri, ATPase gibi doğal enzimlerin aktivitesinin, protokollerin aktif hareketini nasıl harekete geçirdiğini araştırmak için kullanılır. ATPase enziminin biyokimyasal işlemi, ATP’nin (adenozin trifosfat) ürün ADP’ye (adenozin difosfat) dönüştürülmesini içerir. ATP, canlı hücreler için enerji sağlayan karmaşık bir organik kimyasaldır ve ADP, hücrelerin enerjiyi serbest bırakma ve saklamada önemli bir rol oynayan organik bir bileşiktir. Kimyada doktora sonrası araştırmacı olan Subhadip Ghosh, “Son on yılda benzer deneylerde denemeler, polimerik veziküller adı verilen mikron büyüklüğünde çuvalların içine yerleştirilmiş veya sert parçacıkların yüzeyine bağlı enzimler içeriyordu” dedi. “Fakat bu girişimler bizim protokollerimizde olduğu gibi önemli biyolojik benzerliklere sahip değildi.” Araştırma ekibinin deneylerinde, protokoller, fosfatidilkolin adı verilen ve doğal olarak oluşan bir lipitten oluşan gerçek yapay membranlara sahiptir. ATPase enzimleri doğrudan membrana dahil edildi. Ghosh, “Sonuçlarımız temel olarak diğer araştırmacılara yapay hücreleri enzimatik aktiviteye sahip olma yolunda ilk adımları atıyor” dedi. Nano Letters dergisinde 11 Eylül 1919 tarihli final yayını öncesinde, Ağustos 2019’da çevrimiçi olarak yapılan ve beklenmedik sonuçlardan biri, tek bir moleküler rejimde yapılan difüzyon deneyleri sırasında meydana geldi. Beklenildiği gibi, protokollerin hareketi düşük ATP konsantrasyonları için düşüktü. Verne M. Willaman Penn State Kimya Profesörü Ayusman Sen, “Şaşırtıcı şekilde, protokollerin hareketi, yüksek ATP konsantrasyonunda önemli ölçüde düştü” dedi. Araştırmacılara göre, bu, bir otomobilin gaz pedalına basmak ve aracı yavaşlatmak kadar mantık dışıydı. Kapsamlı kontrol deneyleri yaptıktan sonra, araştırmacılar ADP konsantrasyonu yüksek olduğunda, ATPase’e bağlanabileceğini ve substrat ATP aktivitesini bastırarak hareketliliğin azalmasına neden olduğu sonucuna varmışlardır. Enzimatik olarak aktif protokolleri üretme yeteneğine sahip olmak yeni fırsatlar açar. Bu hareketli canlı hücrelere benzeyen taklitçilerle donanmış araştırmacılar aktif membran dinamiklerini ve hücresel hareketi yöneten temel mekanizmaları ortaya çıkarmayı amaçlamaktadır. Enzim eyleminin hücre hareketine nasıl oynadığı dahil olmak üzere hücrelerin nasıl hareket ettiği hakkındaki mevcut sınırlı anlayış göz önüne alındığında, araştırma ekibi üyeleri çalışmalarının gelecekteki tıbbi araştırmalar için önemli etkileri olabileceğine inanmaktadır.Kimya mühendisliği araştırma asistanı Farzad Mohajerani, “Temel zorluk, protokol hareketini harekete geçiren mekanik kuvvetleri tahmin etmek ve bu süreçte enzim yapısındaki değişiklikleri keşfetmek” dedi. “Protokollerin hareketi için yapı-işlev ilişkisinin bilinmesi, onların tıbbi algılama ve laboratuvar analizi gibi potansiyel in vivo uygulamalar için tasarımlarını sağlayacaktır” dedi.
Çeviren ve Yazan: Hilal Sena TAŞÇI
Kaynak site : https://scitechdaily.com/artificial-cells-engineered-to-act-more-like-the-real-thing/