Canlı hücreleri saran, onları koruyan ve dış dünya ile iletişimi yöneten hücre zarları, bugüne kadar klasik fizik beklentilerine aykırı bir tablo sergiliyordu. Fizikteki "bir yapıyı değiştirirseniz fiziksel özellikleri de değişmelidir" ilkesi, hücre zarları üzerinde yapılan deneylerde her zaman karşılık bulmuyordu. Ancak Nature Communications’da yayınlanan yeni bir araştırma, sorunun ölçeğini değiştirerek bu kaosu düzene dönüştürdü.
KOLESTEROL İKİLEMİ VE NANO ÖLÇEKLİ ÇÖZÜM
Hücre zarlarının temel bileşeni olan lipitlerin (yağ molekülleri), diyet ve sıcaklık gibi çevresel değişimlere göre kendilerini hızla ayarlayabildiği (homeostaz) biliniyordu. Ancak araştırmacılar, zarlara kolesterol ekleyerek yapıyı değiştirdiklerinde; bazı zarların sertleştiği, bazılarının ise hiç tepki vermediği görüldü. "Kolesterol ikilemi" olarak adlandırılan bu durum, hücre mekaniği ölçümlerindeki hassasiyet eksikliğinden kaynaklanıyordu.
Profesör Rana Ashkar ve ekibi, nötron saçılımı ve X-ışını tekniklerini kullanarak zarları nano ölçekte incelediğinde, esnekliğin sadece lipit türünden ziyade lipitlerin zar içindeki paketleme yoğunluğuna bağlı olduğunu keşfetti.
TEMEL TASARIM PRENSİBİ: PAKETLEME SIKILIĞI
Araştırma, bazı lipitlerin sıkıştırılmaya direnç gösterirken, diğerlerinin birbirine çok daha yakın istiflendiğini ortaya koydu. Bu paketlenme sıklığı, hücrenin sağlığı ve hayatta kalması için hayati önem taşıyan "esneklik" özelliğini kontrol eden ana faktör olarak tanımlandı.
Arizona ve Stockholm üniversiteleriyle iş birliği içinde yürütülen nükleer rezonans deneyleri ve hesaplamalı modellemeler, bu fiziksel prensibi doğruladı. Ashkar, ulaşılan sonucu şu sözlerle özetledi: "Membranlar olağanüstü bir bileşim karmaşıklığına sahip olabilir; ancak esnekliklerini belirlemede asıl önemli olan şey, moleküllerin ne kadar sıkı paketlendiğidir. Bu, artık gerçeğe benzer yapay hücreler tasarlarken uygulayabileceğimiz çok güçlü bir tasarım prensibidir."
SEKTÖREL ETKİ: İLAÇ DAĞITIMI VE YAPAY HÜCRELER
Bu buluşun, biyoteknoloji ve ilaç endüstrisinde stratejik değişimlere yol açması bekleniyor. Hücre zarlarının esnekliğini tahmin edebilir hale gelmek;
Hücrelerin izlediği bu "nano kuralın" keşfi, biyofizik dünyasında sadece bir teorik ilerleme değil, aynı zamanda ticari olarak uygulanabilir yapay biyoloji ürünleri için de temel bir kılavuz niteliği taşıyor.
