Eğer meyve sineği kanatları doğru şekilde gelişmezse, sinekler hayatta kalamaz. UC Riverside araştırmacıları, sinek embriyo hücrelerinin nasıl doğru şekilde geliştiğini öğrenerek, insan gelişimine ve olası doğum kusurlarının tedavisine bir pencere açtı.
Biyologlar genellikle doku gelişimini bireysel hücrelerin parçalarını inceleyerek araştırır. Buna karşılık, UCR ekibi, Kaliforniya’daki en güçlü süper bilgisayarları kullanarak birçok hücrenin birlikte nasıl çalıştığını simüle etti.
Ekip, hücrelerin elastikiyet ve sıvı basıncı gibi mekanik özelliklerini inceledi. Ayrıca, “kanat diski” olarak adlandırılan farklı hücre tiplerinden oluşan bir grubun nasıl bölünüp kanat dokusuna dönüştüğünü araştırdılar. Bulguları Nature Communications dergisinde detaylandırıldı.
“Yüzlerce hücreyi modelleyerek birbirleriyle nasıl etkileştiklerini anlamaya çalıştık, bu durumda meyve sineğinin kanadı olmaları için,” dedi Mark Alber, UCR seçkin matematik profesörü ve çalışmanın kıdemli yazarlarından biri.
Notre Dame Üniversitesi’nden biyomühendisler ve nicel biyologlarla yakın işbirliği içinde olan araştırmacılar, erken gelişim aşamalarında kanat diskinin eşit şekilde kavisli olduğunu gördüler. Ancak daha sonraki aşamalarda, üst kısım kavisli kalırken alt kısım düzleşiyor.
“Disk, kesit görünümünde, düz bir şeyden gökkuşağı şeklinde bir şeye dönüşür. Daha sonra, üst kısım şeklini korurken alt kısım düzleşir, bu yüzden artık üst ve alt birbirine benzemiyor,” dedi Jennifer Rangel Ambriz, UCR matematik doktora öğrencisi ve makalenin ilk yazarlarından biri.
“Bu şekli neyin oluşturduğunu anlamak istedik, çünkü gelişim düzgün gerçekleşmezse sinekler uçamaz veya hayatta kalamaz,” diye ekledi Rangel Ambriz.
Grup, aktomiyozin adı verilen hücre altı bir yapının, özellikle alt kanat diskinin düzleşmesinde, gelişim sürecinin büyük bir kısmını yönlendirdiğini buldu. Bu yapı, hücrelerin ne kadar sert veya uzun olacağını etkileyen dinamik bir aktin lifleri ağıdır.
Hücre bölünmesi ve büyüme sırasında, aktomiyozin, farklı hücrelerin çekirdeklerini ileri geri iterek kanat diskini oluşturan bireysel hücrelerin şekillerini etkiler.
“Bir hücrenin bölünebilmesi için çekirdek, hücrenin üst bölgesine hareket etmek zorundadır ve bu, aktomiyozin ağına dayanır,” dedi Rangel Ambriz. “Bu, bir diş macunu tüpünü sıkmak gibi. Alt kısmı sıktığınızda her şeyi üste taşır.”
Aktomiyozin ayrıca kolajen adı verilen bir bileşenden oluşan ekstraselüler matriks (ECM) adlı önemli bir bileşene bağlanır. Kanat diskindeki hücreler ECM’ye yapışır, bu da hücrelerin çok uzağa kaymasını önler, özellikle hücreler bölünürken. ECM’nin göreceli esnekliği veya sertliği de doku şekli ve gelişimi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir.
Araştırmacılar, aktomiyozini etkileyen genetik ve kimyasal sinyalleri daha iyi anlamayı umuyorlar. Hücrelerdeki basınç ve zar yüzey gerilimi gibi mekanik faktörlerin yanı sıra, farklı kimyasal sinyallerin de önemli bir rol oynadığı düşünülüyor.
Bu proje, Alber’in baş araştırmacı olduğu ve UCR’den Weitao Chen, UND’den Jeremiah J. Zartman ve Alexander Dowling’in ortak araştırmacı olarak yer aldığı bir Ulusal Bilim Vakfı (NSF) tarafından finanse edilmektedir. Ekip, hasar görmüş dokuların normal işlevlerine dönmesini sağlayan mekanizmaları belirlemeyi amaçlıyor.
“Embriyoda, bir hücreyi veya birkaç hücreyi kestiğinizde bile, doku hala olması gerektiği gibi gelişir,” dedi Alber. “Doku gelişimini etkileyen faktörler hakkında şimdi bildiklerimiz, meyve sineklerinin ötesinde uygulamalara sahip olabilir ve insanlarda veya hayvanlarda doku rejenerasyonunu mümkün kılabilir.”
Ekip, bulgularının insan doku oluşumundaki kusurları düzeltmek için de kullanılabileceğini umut ediyor.
“Uç modellerimiz, doku gelişimini kontrol eden faktörleri belirli genlerle ilişkilendirmemize, belirli doğum kusurlarını teşvik edenleri tanımlamamıza ve sonunda onları yeniden programlayıp düzeltebilmemize olanak tanıyabilir,” dedi Rangel Ambriz.
Kaynak ve devamını incelemen için : Meyve Sineği Kanadı Araştırması Doğum Kusurlarına Işık Tutuyor (akademikbulten.com)