Besinler kıtlaştığında, bu organellerden bazıları enerji üretmeye odaklanırken diğerleri üretime yönelir.

Eğer insanlar ortaokul biyolojisinden bir şey hatırlarsa, o da mitokondrilerin hücrenin enerji santralleri olduğudur. Yine de bu çubuk şeklindeki organeller kimyasal fabrikalar olarak hizmet etmek ve proteinler ve diğer hücresel bileşenler oluşturmak için gerekli olan anahtar molekülleri yapmak gibi başka roller de üstlenirler. Besinler yetersiz olduğunda hücrelerin bu rekabet eden öncelikleri nasıl dengelediği belirsizdir. Araştırmacılar bu hafta Nature’da, bir hücre içindeki mitokondrilerin her iş için uzmanlaşabileceğini, bazılarının enerji üretmeye odaklandığını ve diğerlerinin kendilerini moleküler üretime adadığını keşfettiklerini bildirdiler. Bu işbölümü hücrelerin yaraları daha verimli bir şekilde iyileştirmesine yardımcı olabilir, ancak kanser hücreleri de bunu kontrolsüz büyümelerini hızlandırmak için kullanabilir.

Araştırmayla bağlantısı olmayan Kaliforniya Üniversitesi, Berkeley’den mitokondriyal biyolog Samantha Lewis, “Bu gerçekten güzel bir hikaye ve gelecek için birçok yol açıyor” diyor.

Karmaşık bir hücrenin içine hapsolmuş ve ihtiyaçlarına köleleştirilmiş serbest yaşayan bir bakteriden türediği düşünülen mitokondri, hücresel aktivitelerin çoğunu besleyen enerji açısından zengin molekül olan ATP’yi pompalar. Ancak organeller ayrıca proteinlerdeki ve diğer gerekli moleküllerdeki amino asitlerin bir kısmını da oluşturur. Mitokondriler tek kaynak değildir (örneğin, amino asitlerin bir kısmını diyetimizden alırız) ancak önemli katkıda bulunurlar. Ancak hücreler, mitokondrilerin her iki görevi de tamamlamak için ihtiyaç duyduğu moleküler ham maddelerin yalnızca sınırlı bir miktarına sahiptir. Amino asitleri sentezlemek için organeller, aksi takdirde ATP yapmaya gidecek olan molekülleri yönlendirmelidir ve bu da potansiyel olarak hücrenin enerji üretimini azaltır.

Hücreler bol miktarda besine sahip olduğunda, her iki işi de cimrilik etmeden başarabilirler. Ancak Memorial Sloan Kettering Kanser Merkezi’nden hücre biyoloğu Craig Thompson ve meslektaşları, hücrelerin besin kıtlığıyla karşı karşıya kaldığında ne olduğunu bulmak istediler; bu, örneğin bir yaralanmanın kan damarlarına zarar vermesi nedeniyle vücudun bir bölümüne giden dolaşımın azalmasıyla ortaya çıkabilir. Araştırmacılar, hücreleri alternatif ATP üreten reaksiyonlardan ziyade yalnızca mitokondrilerinden enerji elde etmeye zorlayan kültür karışımları üzerinde fare hücreleri yetiştirdiler. Hücreler mitokondriyal enerji üretimini artırmalarına rağmen, organeller yine de amino asit sentezlemeyi başardılar. Thompson, “Çok şaşırdık,” dedi. “Bir süreç diğerinin kaynaklarını çalmalı.”

Daha derine inerek bilim insanları, organellerin amino asitlerin oluşumunda bir adımı katalize etmesine yardımcı olan ipliklere toplanan P5CS olarak bilinen önemli bir mitokondriyal enzime odaklandılar. Araştırmacılar, besin eksikliği çeken fare hücrelerinin içinde, P5CS moleküllerinin yalnızca bazı mitokondrilerde toplandığını buldular. Bilim insanları, hücreleri toplanmayan bir enzim versiyonu yapmak için genetik olarak değiştirdiğinde, mitokondriler artık amino asit üretemedi. Araştırmacılar, protein kümelerinin insan pankreas kanseri hücrelerinin bazı mitokondrilerinde de gizlendiğini keşfettiler; tümörler genellikle kan tedariklerini aşar ve bu nedenle besinleri azalır.

P5CS kümelerini barındıran mitokondriler iki farklı farklılık daha gösterdi. Birincisi, ATP üreten enzimden yoksundular. Ayrıca ATP üretiminin verimliliğini artıran buruşuk iç zardan da yoksundular. Araştırmacılar, besin açısından fakir hücrelerin enerji üretmeye veya molekül inşa etmeye odaklanan iki alt tip mitokondri ürettiğini bildiriyor. Thompson’ın ekibi ayrıca organellerin farklılaşma kapasitesinin, mitokondriler arasında sık görülen bir şekilde bir arada kalma ve ayrılma yeteneklerine bağlı olduğunu buldu.

Araştırmacılar daha önce mitokondriyal çeşitliliği tespit etmişti, ancak çalışma “bunu zarif bir şekilde test etmenin ve hücresel karar alma üzerindeki etkilerinin bir örneğini” sunuyor diyor Lewis. Hücre gençleştirme tedavileri uygulayan bir şirket olan Altos Labs’tan hücre biyoloğu Jodi Nunnari, “Bu çalışmayı seviyorum” diyor. Daha fazla araştırmanın hücreler için uzmanlaşmanın ne kadar önemli olduğunu ortaya çıkarması gerektiğini söylüyor. “Bu yeteneğe sahip değilseniz, hücre nasıl geçiniyor?”

Columbia Üniversitesi’nden mitokondriyal psikobiyolog Martin Picard, bilim insanlarının ayrıca “bunun ne kadarının kabın dışında, canlı bir organizmada gerçekleştiğini” belirlemeleri gerektiğini söylüyor. Araştırmanın mitokondrinin çoklu yeteneklerine dair yeni bulgularla örtüştüğünü ekliyor. “Bu makale mitokondrilerin sadece güç merkezlerinden daha fazlası olduğu görüşünü pekiştirmeye yardımcı oluyor.”

Kaynak ve devamına Buradan ulaşabilirsin.