Paylaşım Yap
Tüm Reklamları Kapat
Tüm Reklamları Kapat

Cryo-Elektron Mikroskopi Yöntemi, Atomları Tek Başına Görüntülemek İçin İlk Kez Kullanıldı!

Cryo-elektron Mikroskopisi (cryo-EM), Proteinlerin Eşi Görülmemiş Çözünürlüklerde Görüntülenmesinin Önündeki Bir Bariyeri Yıkıyor!

Cryo-Elektron Mikroskopi Yöntemi, Atomları Tek Başına Görüntülemek İçin İlk Kez Kullanıldı! Paul Emsley/MRC Laboratory of Molecular Biology
Apoferritin proteininin Cryo-EM haritası
6 dakika
2,481
Tarihi Geçmiş Haber

Bu haber 3 yıl öncesine aittir. Haber güncelliğini yitirmiş olabilir; ancak arşivsel değeri ve bilimsel gelişme/ilerleme anlamındaki önemi dolayısıyla yayında tutulmaktadır. Ayrıca konuyla ilgili gelişmeler yaşandıkça bu içerik de güncellenebilir.

Tüm Reklamları Kapat

Moleküllerin görüntülenmesinde yenilikçi bir teknik olan cryo-EM, şu ana kadar bu teknikle elde edilebilen en net görüntüleri üretti ve ilk defa proteinlerin yapısında bulunan atomları ayırt edebilecek çözünürlüğe ulaştı.

Araştırmacılar, cryo-EM kullanılarak elde edilen atomik çözünürlük daha önce diğer teknikler ile, mesela X-ray kristallografisi ile kolayca incelenemeyen proteinlerin çalışma mekanizmaları ile ilgili bilgi edinebilecekler.

Tüm Reklamları Kapat

Araştırmacılara göre, Mayıs 2020’de raporlanan bu atılımla beraber; cryo-EM, proteinlerin 3 boyutlu modellemesinde daha da önemli bir yer edindi. Bu 3 boyutlu yapılar proteinlerin hastalıkta ve sağlıkta nasıl çalıştıklarının anlaşılmasını sağlayacak ve bununla beraber daha az yan etkiye sahip ilaçlar üretilebilecek.

Almanya, Göttingen’de Max Planck Biyofiziksel Kimya Enstitüsü’nde mikroskopist ve biyokimyacı olarak görev alan ve çalışmalardan birinin liderliğini üstlenen Holger Stark şöyle diyor:

Tüm Reklamları Kapat

Bu önemli bir dönüm noktası, bu kesin. Artık kırılabilecek başka bir bariyer yok, bu ulaşılabilecek en son çözünürlük bariyeriydi.

Diğer çalışmanın liderleri ise Birleşik Krallık, Cambridge’de bulunan Moleküler Biyoloji Medikal Araştırma Konsey Laboratuvarı’nda yapısal biyolog olarak çalışan Sjors Scheres ve Radu Aricescu. İki çalışma da bioRxiv’de 22 Mayıs 2020’de yayınlandı.

Kanada’da Toronto Üniversitesi’nde yapısal biyolog olarak görev alan John Rubinstein da “gerçek atomik çözünürlüğün bir dönüm noktası” olduğunu belirtti. Başka zorluklar sebebiyle, mesela proteinin esnekliği, birçok proteinin atomik çözünürlükte yapılarını elde etmek önemli bir sorun olmaya devam edecek.

Bu yayınlar eğer bu zorlukların üstesinden gelinirse nereye varabileceğimizi gösteriyor.

Duvarları Yıkmak

Cryo-EM on yıllardır kullanılan bir teknik. Temel olarak, ani bir şekilde dondurulmuş örneklere elektron ateşlenmesiyle oluşturulan görseller kullanılarak moleküllerin şeklini ortaya çıkarıyor. Bu devrimle beraber protein yapıları önceden olduğundan çok daha net bir şekilde, hatta daha eski bir yöntem olan ve protein kristallerinin X-ray ile bombardımanı sonucu oluşan difraksiyon biçimlerini yorumlayan X-ray kristallografi yönteminden elde edilen görüntülere yakın bir netlikte görüntüler elde edildi.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

Cryo-elektron mikroskopisi olarak bilinen yöntem, artık 1.2 angstrom düzeyinde çözünürlükte fotoğraflar çekebiliyor.
Cryo-elektron mikroskopisi olarak bilinen yöntem, artık 1.2 angstrom düzeyinde çözünürlükte fotoğraflar çekebiliyor.
Nature

Takip eden donanım ve yazılım gelişmeleriyle cryo-EM yapılarının çözünürlüğü daha da gelişti. Ancak, bu gelişmelere rağmen araştırmacılar atomik düzeyde çözünürlüğe sahip görüntüler elde etmek için X-ray kristallografi yöntemine güvenmek zorundalardı. Bu yöntem de araştırmacıların bir proteini kristalize etmek için aylarca çalışmasını gerektiriyordu. Üstelik birçok medikal önemi olan protein kullanılabilir kristaller bile oluşturmuyordu. Buna karşın cryo-EM, proteinin saf bir çözeltisiyle çalışabiliyor ve X-ray kristallografi için gerekli kristalizasyon süreçlerini gerektirmiyor.

Atomik-çözünürlükteki haritalar, atomların protein içindeki yapısını yaklaşık 1.2 angstrom (1.2∗10−101.2*10^{-10} metre) çözünürlükte net bir şekilde saptayabiliyor. Bu yapıların elde edilmesi enzimlerin çalışma mekanizmalarını kavramak ve bu bilgiyi enzimlerin aktivitesini durdurmak adına kullanmak için oldukça kullanılışlı.

Bu iki takım, cryo-EM tekniğini atomik çözünürlüğe taşımak için demir depolama ile görevli bir protein olan apoferritin ile çalıştı. Apoferritin, kaya gibi sert yapısıyla cryo-EM çalışmaları için önemli bir protein, bundan önce bu proteinle ulaşılan en yüksek çözünürlük 1.54 angstromdu.

Takımlar, teknolojik gelişmeleri kullanarak apoferritinin daha net resimlerini oluşturmaya çalıştılar. Stark’ın takımı 1.25 angstromluk bir yapıya ulaştı. Bunu yaparken de ateş edilen tüm elektronların aynı hızda hareket etmesini sağlayan ve bunun sonucunda görüntülerin çözünürlüğünü artıran bir enstrüman kullandı. Scheres, Aricescu ve takımları da elektronların aynı hıza sahip olmasını sağlayan bu enstrümanla beraber, proteine çarpmadan ilerleyen elektronların yarattığı gürültüyü azaltan bir teknoloji ile birlikte daha yüksek elektron duyarlılığına sahip bir elektron seçici kamera kullandılar ve sonuç olarak 1.2 angstromluk bir yapı elde ettiler. Scheres, çalışmaların sonucunda ortaya çıkan yapıda bireysel hidrojen atomlarının hem protein içerisinde hem de onu çevreleyen su molekülleri içerisinde görüntülenebildiğini aktardı.

Stark’a göre bu teknolojileri birleştirmek çözünürlüğü 1 angstroma kadar yükseltebilir, bundan fazlası ise mümkün değil, “1 angstrom altında bir çözünürlüğe cryo-EM ile ulaşmak neredeyse imkânsız.” O çözünürlükte bir yapıya şu anki teknoloji ile ulaşmak “yıllarca süren bir veri kaydı, gerçekçi olmayan miktarda bir bilgisayar gücü ve veri depolama kapasitesi gerektiriyor.”

Tüm Reklamları Kapat

Net Görüş

Scheres ve Aricescu gelişmelerini daha basit protein olan GABAA reseptörü üzerinde de denediler. Bu protein nöron zarları üzerinde bulunuyor ve genel anestezi, anksiyete ilaçları dahil olmak üzere birçok farklı ilacın hedef aldığı bir reseptör. 2019 senesinde Aricescu ve takımı bu proteini 2.5 angstrom çözünürlükte haritalandırabilmişti, yeni kit ile beraber araştırmacılar 1.7 angstrom -proteinin bazı bölümlerinde daha da yüksek- çözünürlüğe ulaştı. Aricescu bu çözünürlükte her yarım angstromun yeni bir evrene geçişmiş gibi bir ilerlemeye sebep olacağını belirtti.

Bu yapı, daha önce bu proteinde hiç görülmemiş -histamin adı verilen bir molekülün içine oturduğu bir cebin içinde bulunan su moleküllerinin görüntülenmesi gibi- detayları da ortaya koydu. Aricescu’ya göre “Bu yapıya bağlı ilaç dizaynında bir altın madeni sayılabilir.” çünkü bu, bir ilacın su moleküllerini nasıl yerinden edebileceğini ve [Ç.N.: ilaç ile reseptörün daha uyumlu bağlanmasını sağlayarak] daha az yan etkili ilaçlar oluşturma potansiyeli olduğunu gösteriyor.

[Ç.N.: Bu gelişimler ilaçların vücut tarafından nasıl bir değişikliğe uğratıldığı (farmakokinetik özellikler) ve ilacın vücut üzerinde nasıl bir değişiklik yaratarak etki ettiği (farmakodinamik özellikler) üzerinden incelenirse daha iyi anlaşılabilir. Bir ilacın reseptöre daha iyi bağlanması onun etkisini arttırmasını sağlarken aynı zamanda kandaki konsantrasyonunu ve yarılanma ömrünü de değiştirebilir. Sonuç olarak bir ilacın reseptöre daha iyi bağlanabilmesini sağlayan bir gelişme, burada cryo-EM çalışması, hem ilacın istenen etkiyi yaratması noktasında hem de bu ilacın vücuda başka zararlar vermeme noktasında değişikliklere sebep olur.]

Scheres’a göre apoferritinden daha az stabil olan GABAA yapısının atomik çözünürlükte bir görüntüsünü oluşturmak oldukça zor.

Tüm Reklamları Kapat

Bunun imkânsız olduğunu düşünmüyorum, ancak buna ulaşmak oldukça verimsiz olacaktır.

Bunun sebebi ise, kaydedilmesi gereken yüksek veri miktarı. Ancak diğer -özellikle protein örneklerinin hazırlanmasındaki- gelişmeler, GABAA reseptörü ve diğer biyomedikal önemi olan proteinlerin atomik çözünürlükte görüntülerinin oluşturulmasının önünü açabilir. Protein çözeltileri altın ızgaralarda dondurulur ve bu ızgaralarda yapılacak değişikler proteinlerin daha da stabil duruma gelmesini sağlayabilir. 

Tokyo Üniversitesi cryo-EM uzmanı Radostin Danev’e göre örnek hazırlanması özellikle daha hareketli proteinler için bu alandaki en önemli problem. Şöyle diyor:

Dolayısıyla 1.5 hatta 2 angstrom altı çözünürlükteki performanslar bir süre daha sadece belirli, daha iyi davranışlı örnekler için mümkün olacak.

Scheres’a göre ise:

Bu gelişmeler büyük ihtimalle cryo-EM’nin yapısal çalışmalardaki yerini güçlendirecek.

Atomik çözünürlükte yapılara ihtiyacı olan ilaç firmaları cryo-EM çalışmalarını daha çok tercih etmeye başlayabilir. Stark’a göre ise X-ray kristallografi bir süre daha çekiciliğini koruyacak. Eğer bir protein kristalize olabiliyorsa- ki bu önemli ve her zaman sağlanamayan bir koşul- X-ray kristallografisi görece daha verimli bir araç olacaktır. Buna karşın cryo-EM ile yüksek çözünürlükte görüntüler oluşturmak için gerekli veriyi toplamak saatler ve hatta günler alabilir. 

Stark’a göre her iki teknik için de avantajlar ve dezavantajlar mevcut. Sözlerini şöyle tamamlyıor:

Araştırmacılar cryo-EM’deki son gelişmelerin X-ray tekniği için bir ölüm sinyali olduğunu düşünüyor, ben bu konuda şüpheliyim.
Bu Makaleyi Alıntıla
Okundu Olarak İşaretle
16
0
  • Paylaş
  • Alıntıla
  • Alıntıları Göster
Paylaş
Sonra Oku
Notlarım
Yazdır / PDF Olarak Kaydet
Bize Ulaş
Yukarı Zıpla

İçeriklerimizin bilimsel gerçekleri doğru bir şekilde yansıtması için en üst düzey çabayı gösteriyoruz. Gözünüze doğru gelmeyen bir şey varsa, mümkünse güvenilir kaynaklarınızla birlikte bize ulaşın!

Bu içeriğimizle ilgili bir sorunuz mu var? Buraya tıklayarak sorabilirsiniz.

Soru & Cevap Platformuna Git
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Muhteşem! 5
  • Tebrikler! 4
  • Bilim Budur! 3
  • Umut Verici! 2
  • Merak Uyandırıcı! 2
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 1
  • Korkutucu! 1
  • Güldürdü 0
  • İnanılmaz 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
  1. Çeviri Kaynağı: Nature News | Arşiv Bağlantısı
Tüm Reklamları Kapat

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 13/04/2024 12:13:02 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/8890

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Tüm Reklamları Kapat
Keşfet
Akış
İçerikler
Gündem
Kimyasal Bağ
Aslan
Değişim
Kamuflaj
Süt
Virüs
Doğa Gözlemleri
Viral
Hastalık Yayılımı
Dağılım
Manyetik Alan
Bilimkurgu
Grip
Uçma
Yıl
Elementler
Kuşlar
Hominidae
Mistik
Etimoloji
Teyit
Dinozor
Sars-Cov-2 (Covid19 Koronavirüs Salgını)
Kitlesel Yok Oluş
Psikanaliz
Aklımdan Geçen
Komünite Seç
Aklımdan Geçen
Fark Ettim ki...
Bugün Öğrendim ki...
İşe Yarar İpucu
Bilim Haberleri
Hikaye Fikri
Video Konu Önerisi
Başlık
Gündem
Bugün Türkiye'de bilime ve bilim okuryazarlığına neler katacaksın?
Bağlantı
Kurallar
Komünite Kuralları
Bu komünite, aklınızdan geçen düşünceleri Evrim Ağacı ailesiyle paylaşabilmeniz içindir. Yapacağınız paylaşımlar Evrim Ağacı'nın kurallarına tabidir. Ayrıca bu komünitenin ek kurallarına da uymanız gerekmektedir.
1
Bilim kimliğinizi önceleyin.
Evrim Ağacı bir bilim platformudur. Dolayısıyla aklınızdan geçen her şeyden ziyade, bilim veya yaşamla ilgili olabilecek düşüncelerinizle ilgileniyoruz.
2
Propaganda ve baskı amaçlı kullanmayın.
Herkesin aklından her şey geçebilir; fakat bu platformun amacı, insanların belli ideolojiler için propaganda yapmaları veya başkaları üzerinde baskı kurma amacıyla geliştirilmemiştir. Paylaştığınız fikirlerin değer kattığından emin olun.
3
Gerilim yaratmayın.
Gerilim, tersleme, tahrik, taciz, alay, dedikodu, trollük, vurdumduymazlık, duyarsızlık, ırkçılık, bağnazlık, nefret söylemi, azınlıklara saldırı, fanatizm, holiganlık, sloganlar yasaktır.
4
Değer katın; hassas konulardan ve öznel yoruma açık alanlardan uzak durun.
Bu komünitenin amacı okurlara hayatla ilgili keyifli farkındalıklar yaşatabilmektir. Din, politika, spor, aktüel konular gibi anlık tepkilere neden olabilecek konulardaki tespitlerden kaçının. Ayrıca aklınızdan geçenlerin Türkiye’deki bilim komünitesine değer katması beklenmektedir.
5
Cevap hakkı doğurmayın.
Bu platformda cevap veya yorum sistemi bulunmamaktadır. Dolayısıyla aklınızdan geçenlerin, tespit edilebilir kişilere cevap hakkı doğurmadığından emin olun.
Ekle
Soru Sor
Sosyal
Yeniler
Daha Fazla İçerik Göster
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
Evrim Ağacı'na Destek Ol

Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katın.

Evrim Ağacı'nı Takip Et!
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000
Bu Makaleyi Alıntıla
Evrim Ağacı Formatı
APA7
MLA9
Chicago
E. Callaway, et al. Cryo-Elektron Mikroskopi Yöntemi, Atomları Tek Başına Görüntülemek İçin İlk Kez Kullanıldı!. (17 Haziran 2020). Alındığı Tarih: 13 Nisan 2024. Alındığı Yer: https://evrimagaci.org/s/8890
Callaway, E., Orhun, Ö., Bakırcı, Ç. M. (2020, June 17). Cryo-Elektron Mikroskopi Yöntemi, Atomları Tek Başına Görüntülemek İçin İlk Kez Kullanıldı!. Evrim Ağacı. Retrieved April 13, 2024. from https://evrimagaci.org/s/8890
E. Callaway, et al. “Cryo-Elektron Mikroskopi Yöntemi, Atomları Tek Başına Görüntülemek İçin İlk Kez Kullanıldı!.” Edited by Çağrı Mert Bakırcı. Translated by Ömer Orhun, Evrim Ağacı, 17 Jun. 2020, https://evrimagaci.org/s/8890.
Callaway, Ewen. Orhun, Ömer. Bakırcı, Çağrı Mert. “Cryo-Elektron Mikroskopi Yöntemi, Atomları Tek Başına Görüntülemek İçin İlk Kez Kullanıldı!.” Edited by Çağrı Mert Bakırcı. Translated by Ömer Orhun. Evrim Ağacı, June 17, 2020. https://evrimagaci.org/s/8890.
ve seni takip ediyor

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close