Canlı dokuda RNA polimeraz II ilk kez görüntülendi

Penn State Üniversitesi öncülüğündeki araştırmacılar, DNA’daki genetik bilginin RNA’ya aktarılmasını sağlayan ökaryotik RNA polimeraz II komplekslerini canlı organizmaların doğal hücresel ortamında görüntüledi. Meyve sineği embriyoları üzerinde yürütülen çalışma, daha önce büyük ölçüde saflaştırılmış ve kontrollü laboratuvar koşullarında incelenen bu moleküler yapıların canlı doku içinde nasıl davrandığını ortaya koydu. Araştırmacılar, protein üretiminin ilk aşamalarından biri olan transkripsiyon sürecini yöneten bu nano ölçekli komplekslerin hücre içerisindeki yapısal değişimlerini ayrıntılı biçimde inceleyerek gen düzenlenmesine ilişkin yeni veriler elde etti.

KRİYO-EM ANALİZİ

Bilim insanları, meyve sineği embriyolarından genlerin okunmasını sağlayan bozulmamış transkripsiyon komplekslerini özel yöntemlerle ayırdı ve molekülleri çok hızlı biçimde dondurarak görüntüleyen kriyoelektron mikroskobu teknolojisinden yararlandı. Uzun süreli analizlerin ardından elde edilen görüntüler, RNA polimeraz II komplekslerinin daha önce varsayıldığı gibi tek ve sabit bir yapıda çalışmadığını gösterdi. Canlı hücre ortamında komplekslerin farklı biçimlere girebildiği ve transkripsiyon sırasında yapısal değişkenlik sergilediği belirlendi.

DEĞİŞKEN YAPI

RNA polimeraz II’nin geleneksel olarak 12 alt birimden oluşan bütüncül bir kompleks halinde çalıştığı kabul ediliyordu. Yeni gözlemlerde bazı komplekslerin 12 alt birimin tamamını koruduğu, bazılarının ise iki alt birim olmadan 10 alt birimli bir yapıyla işlevini sürdürdüğü görüldü. Bu farklılık, transkripsiyon mekanizmasının hücre içinde daha esnek bir organizasyona sahip olabileceğini ortaya koyarken genetik materyalin erişilebilirliği ve paketlenmesinin nasıl düzenlendiğine ilişkin yeni soruları da gündeme getirdi.

CANLI ORTAM

Çalışmanın önemli yönlerinden biri, moleküler süreçlerin yalnızca saflaştırılmış örnekler üzerinden değil, canlı dokuya mümkün olduğunca yakın koşullarda incelenebilmesi oldu. Hücre içindeki çok sayıda molekülün aynı anda etkileştiği karmaşık ortamın korunması, RNA polimeraz II’nin doğal koşullardaki davranışlarının daha ayrıntılı biçimde değerlendirilmesine imkan verdi. Böylece laboratuvar tüpünde elde edilen statik yapıların ötesine geçilerek transkripsiyon komplekslerinin hücre içindeki değişken durumu doğrudan gözlemlendi.

YENİ ARAŞTIRMALAR

Araştırmacılar, geliştirdikleri yöntemi arkea gibi farklı mikroorganizmalara ve başka canlı sistemlerine uygulamayı hedefliyor. Canlı hücre içerisindeki moleküler komplekslerin yapısal değişimlerinin izlenebilmesi, biyoteknoloji ve ilaç araştırmalarında hedef alınan proteinlerin gerçek hücresel ortamda nasıl davrandığının daha iyi anlaşılmasına katkı sağlayabilir. Çalışmanın devamında aynı yaklaşımın farklı gen düzenleme mekanizmalarına ve organizmalara uyarlanması planlanıyor.