Avrupa Moleküler Biyoloji Laboratuvarı’ndan (EMBL) araştırmacılar, yalnızca aşırı soğuk ortamlarda yaşayan mikroplarda rastlanan, daha önce tanımlanmamış bir protein sınıfı keşfetti. Bu ‘kriyorodopsin’ adı verilen mavi proteinler, ışıkla aktive olan ve elektriksel sinyaller üreten yapılarıyla optogenetik uygulamalarda büyük potansiyel taşıyor.
Işığa duyarlı pigmentler olan rodopsinler üzerine çalışan Dr. Kirill Kovalev, bu keşfin rastlantı eseri olduğunu belirtiyor. Protein veritabanlarını incelerken, yalnızca buzul ve yüksek dağ mikroplarında görülen, belirgin yapısal benzerliğe sahip bir grup fark etti. Kovalev bu özel grubu “kriyorodopsinler” olarak adlandırdı.
IŞIKTAN SİNYALE
Kriyorodopsinlerin çoğu mavi renge sahip olması ve kırmızı ışıkla da aktive olabilmesi, onları tıp ve biyoteknoloji uygulamaları için cazip hale getiriyor. Yapısal analizler, bu mavi rengin belirli bir moleküler yapıdan kaynaklandığını gösterdi. Bu bilgi, gelecekte özelleştirilmiş sentetik proteinlerin geliştirilmesine olanak sağlayabilir.
EMBL araştırma ekibi, kriyorodopsinleri laboratuvar ortamında beyin hücrelerinde test etti. UV ışığına maruz kalan hücrelerde elektrik sinyalleri oluştuğu, yeşil ışığın ise uyarılabilirliği artırdığı gözlemlendi. Bu özellik, ışıkla hücre kontrolünün hem açma hem kapama yönünde kullanılabileceğini gösteriyor.
İKİLİ SİNYAL SİSTEMİ
Gelişmiş spektroskopi analizleri, kriyorodopsinlerin yalnızca ışığa duyarlılığını değil, aynı zamanda tepkilerinin diğer rodopsinlere göre daha yavaş ve kalıcı olduğunu ortaya koydu. Bu, zararlı UV ışınımını algılayıp ona karşı koruyucu tepki geliştirmede önemli olabilir.
İlginç bir bulgu ise kriyorodopsin geninin yanında sürekli olarak görülen küçük, daha önce bilinmeyen bir protein geni oldu. Yapay zeka tabanlı AlphaFold aracı, bu küçük proteinin kriyorodopsinle etkileşerek bir sinyal halkası oluşturabileceğini tahmin etti.
YAPISAL BİYOLOJİDE YENİLİK
Kriyorodopsinlerin detaylı incelenmesi için X-ışını kristalografisi, kriyo-elektron mikroskobu ve ışık aktivasyon tekniklerinden oluşan 4D yapısal biyoloji yöntemi uygulandı. Proteinlerin aşırı ışığa duyarlı olması, örneklerin karanlıkta saklanmasını gerektirdi.
SOĞUKTA GELEN EVRİM
Dr. Kovalev’e göre bu proteinlerin ortaya çıkışı, UV ışınlarının yoğun olduğu soğuk dağ zirvelerindeki koşullarla bağlantılı olabilir. Bu da mikropların hayatta kalmak için ışığı algılayan özel mekanizmalar geliştirdiğini düşündürüyor.
Araştırmacılar, kriyorodopsinlerin şu an kullanıma hazır olmasa da optogenetikte devrim yaratacak prototipler olduğunu belirtiyor. Işıkla çalışan sinyallerin hücre içine nasıl yayıldığına dair yeni mekanizmalar, biyomedikal araştırmalara yeni bir yön kazandırabilir.
Kriyorodopsinler, yalnızca soğuk mikropların hayatta kalma stratejisi değil; aynı zamanda bilim insanlarına yeni nesil ışıkla çalışan biyolojik araçlar geliştirme fırsatı sunuyor. Bu gelişme, optogenetikten tıbba kadar birçok alanda yeni çözümlerin kapısını aralayabilir.
