Prionlar: Doğada evrimsel mekanizmaya katkı sağlayan ajanlar

Genellikle hastalıklarla ilişkilendirilen prionların, mayaların evrimsel sürecinde nasıl rol oynayabileceği gösterildi.

Alzheimer hastalığı ya da halk arasında deli dana adıyla bilinen sığır sponjiform ensefalopatisi (BSE) gibi hastalıklara yol açan proteinler olarak bilinen prionların kalıtılabilir özellikler üretebildikleri ilk kez 10 yıl kadar önce ekmek mayasında bulunmuştu. Araştırmacılar, bazı proteinlerin yapılarını değiştirerek kendi kendine kümelenen prion formuna dönüştüğünü ve bu proteinlerin farklı işlevler kazanarak mayaya yararlı ya da zararlı olan yeni özellikler kazandırdığını bulmuşlardı.

Önceki çalışmalar, maya hücrelerinin prionların bölünme sırasında bir hücreden diğerine geçmesini ve bu sayede kalıtımla nesiller arasında aktarılmasını sağlayan bir mekanizmaya sahip olduklarını göstermişti. Bununla birlikte proteinlerin prion formuna geçme ya da prion formundan tekrar proteine dönüşme oranlarının ortamda bulunan stress faktörleriyle arttığı yani prionların, mayanın bulunduğu ortama adapte olmasını ve buna bağlı olarak evrim geçirmesini sağladığı da gösterilmişti. Ancak bu gelişmelere rağmen prionların biyolojik önemi bugüne kadar tartışma konusuydu, çünkü fenotip değişikliğine neden olan prionlar bugüne kadar doğada bulunamamıştı.

Proje yürütücülüğünü Boston’da bulunan Whitehead Enstitüsü’nden Prof. Susan Lindquist’in yaptığı bir araştırma ekibi, farklı ortam koşullarından izole ettikleri yaklaşık 700 doğal maya suşunu bilinen ya da bilinmeyen prion türleri için taradı ve 700 farklı suşun üçte birinin priona sahip olduğunu buldu. Bunlardan yarısının canlı için yararlı etkilere sahip olduğunu gösteren ekip, prionların mayalarda görülen “hastalıklar” veya laboratuvar ortamında oluşan yapay ürünler olduğu görüşünü ortadan kaldırmayı başardı. Nature dergisinde yayınlanan makalenin iki baş yazarından biri olan Daniel Jarosz çalışmanın önemini, “Artık prionların değişen ortam koşullarında mayaların ortama adapte olmalarını ve strese yanıt olarak evrim geçirmelerini sağladıklarını biliyoruz” diyerek vurguladı.

Araştırmacılar topladıkları maya suşlarından 10 tanesinde en iyi bilenen prion olan [PSI+] prionunun bulunduğunu saptadı. Örneğin bu suşlardan biri olan Beaujolais şarabından izole edilen suş, yüksek asiditeye ve antifungal bir ilaç olan fluconazole karşı direnç gösterdi. Ardından bu suş farklı suşlarla genetik çaprazlanarak prion taşımayan bir suş haline getirildi ve suş için faydalı olan direncin ortadan kalktığı gözlemlendi. Böylelikle suşa direnç sağlayan özelliğin priondan kaynaklandığı kanıtlanmış oldu.

Araştırmacıları şaşırtan bir diğer gözlem de, doğal prionlar tarafından sağlanan özelliklerin test edilen 12 farklı ortam koşulunda yüzde 40 oranında faydalı olması oldu. Lindquist durumu “Prionların mayaya bu sıklıkta faydalı özellikler kazandırması prionların daha önceden pozitif seleksiyon olaylarına maruz kaldığına işaret ediyor” şeklinde açıkladı.
Prionların, maya evrimindeki rolünün önemine dikkat çeken Lindquist, “şekil değiştiren proteinler” olarak adlandırdığı prionların ilk canlı formlarının oluştuğu ve kalıtımın nükleik asitlerle değil proteinlerle sağlandığı döneme ait ipuçları sağladığı görüşünü savundu.

İlerideki çalışmalarında prionların diğer organizmalar üzerindeki etkilerini benzer yaklaşımlar uygulayarak çalışmayı hedefleyen Lindquist, öne sürdüğü görüşün evrimsel biyologlar tarafından şüpheyle karşılanmasını şaşırtıcı buluyor. Edinburgh Üniversitesi’nden evrimsel biyolog Nick Barton, prionların adaptasyonda rol oynadığına dair çok fazla kanıt bulunmadığını ifade ederken New York City Üniversitesi’nden Massimo Pigliucci, bir süredir zaten öne sürülen görüşlerin kanıtlandığını düşünüyor. Ancak Pigliucci’ye göre prionların suşların evrimi için ne denli önemli olduğunun bulunması için en az 20 yıl daha araştırma yapılması gerekiyor.

İlgili makale:

Halfmann, R., Jarosz, D. F., Jones, S. K., Chang, A., Lancaster, A. K., Lindquist, S., Prions are a common mechanism for phenotypic inheritance in wild yeasts, Nature, 2012. doi:10.1038/482294a

(soL – Bilim)

Reklamlar