Yeni Keşfedilen Tardigrad Proteini TDR1, Radyasyon Hasarına Hızla Yanıt Veriyor!

Tardigradlar ile ilgili şimdiye kadar yazdığımız yazılara göz gezdirdiyseniz bu canlıların sürekli olarak iyonize radyasyon ile karşı karşıya getirildikleri deneylerle karşılaşmışsınızdır. Bu durum elbette bir tesadüften ibaret değil!

Radyasyon; yaşamın oluşumunda etkili olan sıcaklık, pH, basınç gibi abiyotik faktörlerden biri olsa da diğer taraftan yaşamı her daim "tehdit" edecektir. Tehditten kastettiğimiz şey, radyasyonun doğası nedeniyle sahip olduğu iyonize etme özelliğidir. Bu özellik iyonize radyasyonun önüne çıkan canlı sistemlerini sekteye uğratmasına ve ölümle sonuçlanan sorunlara sebebiyet verir.

Ancak iyonize radyasyonun büyük bir bölümünün bize ulaşmasının önünde bazı engeller yer alır. Dünya'nın sahip olduğu atmosfer, ozon ve manyetosfer gibi katmanlar başta Güneş'ten kaynaklı olmak üzere yeryüzüne ulaşmaya çalışan kozmik radyasyona büyük ölçüde engel olurlar. Bu nedenle halihazırda yaşadığınız "normal" ortamınızda radyasyon nedeniyle başınıza bir şey gelme ihtimali, sahip olduğunuz bağışıklık ve onarım sistemleriniz de düşünüldüğünde oldukça düşüktür.

eksiseyler

Peki senaryoyu biraz değiştirip bir nükleer reaktörün infilak ettiği bir alanda bulunsak, bedenimiz bizi açığa çıkan radyasyondan koruyacak mıdır? Kısa cevap, bedenlerimizin elbette bizi koruyacağı, ancak bu korumanın yetersiz kalacağıdır.

Yetersizden kastettiğimiz şudur: 1986 yılında meydana gelen Çernobil Nükleer Tesis faciasında RBMK reaktörünün çekirdeğinde açığa çıkan radyasyon miktarının 300-500 sievert (Sv) arasında olduğu bilinmektedir. Gündelik hayatta insanların maruz kaldığı radyasyon miktarı ise Milisievert (mSv) olup yıllık ortalama maruz kalınan sievert miktarı ise 2.4 mSv'dir.

İnsan popülasyonunun yarısını kısa sürede öldürebilecek (LD50) değer ise 5 Sv'dir. Bu nedenle 300 ila 500 Sv ile direkt temasta bulunan insanların yaşama şansı yok denecek kadar azdır. Bunu Çernobil reaktör kazasında yüksek doz radyasyona maruz kalan bazı çalışanların ve itfaiyecilerin birkaç gün içinde ölmesinden anlayabiliriz. Peki insanlar düşünüldüğünde kaçınılmaz sonun ölüm olduğu bir reaktör kazasında hayatta kalabilecek başka hayvanlar var mıdır?

Business Insider

İlk kez 1773 yılında keşfedilen tardigradlar, uzunca bir zamandır birçok canlının yaşamını zora sokan iyonize radyasyon faktörünün üstesinden gelmeyi başarıyor. İlk kez 2016 yılında Ramazzottius varieornatus adlı tardigrad türünde yapılan çalışmalar ile sadece Tardigrada şubesinde yer alan bazı türlerde bulunan bir protein ailesi keşfedildi. Keşfedilen bu protein ailesi DNA'nın etrafını bir kılıf gibi sararak onu radyasyon ve radikaller gibi DNA'nın yapısal bütünlüğünü tehdit eden unsurlardan korumayı başarıyordu. Bu nedenle yeni keşfedilen protein ailesine Damage suppressor protein (Dsup), yani "zarar baskılayıcı protein" adı verildi. Keşfedilen bu proteinin DNA'yı nasıl sardığının matematiksel modellemesi yapılsa da DNA'nın nasıl koruduğuna yönelik net bir açıklama için çok daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardı.

Gerçekleştirilen çalışmaların ardından 2018 senesinde tardigradlara özgü, TDP adı verilen yeni bir protein ailesinin keşfi gerçekleştirildi. Bu proteinlerin kurumaya karşı direnç göstermenin yanında hücrelerin desikasyona (kurumaya) karşı verdiği yanıtı regüle etmeye yaradığı keşfedildi. Bunu gerçekleştirirken hücre yaşlanmasını da yavaşlatmayı başaran TDP'ler son dönemlerde tardigradların sıkça çalışılan protein ailesi oldu. Bu yapılar hücre içerisindeki suyun yokluğunda hücre bütünlüğünü koruyarak suyun hücre içerisinde olması durumunda iyonize radyasyonun etkisinde oluşabilecek radikallerin oluşmasının önünde önemli bir engel teşkil ediyor.

BMC

Yakın zamanda ise tıpkı Dsup proteini gibi DNA'nın etrafını sarabilen bir başka tardigradlara özgü protein ailesi keşfedildi! Bu protein ailesinin keşfinin gerçekleştiği çalışmada 3 tardigrad türünün (Hypsibius exemplaris, Acutuncus antarcticus, ve Paramacrobiotus fairbanksi) iyonize radyasyon sonrası DNA hasarı ve tamiri ile ilgili gen aktivitelerinin incelenmesi amaçlanmıştı.

Gerçekleştirilen çalışmada Hypsibius exemplaris türü tardigrad 100 ve 1000 Gy γ-ışınlarına (100 Sv ve 1000 Sv [1Gy γ-ışını = 1 Sv] ) maruz bırakıldı. Bu dozların her ikisi de canlıların DNA'sında çift sarmal kırıklarına (DSB) yol açtı. 100 Gy'lik dozdan sonra DNA'nın tamiri etkili bir şekilde gerçekleşirken, 1000 Gy'lik dozun gonadlarda kalıcı hasar bıraktığı gözlemlendi.

Radyasyona maruz kalmanın ardından DNA tamiri ile alakalı olan 421 genin aktivitesi arttı. Bu genler arasından TDR1 geninin yüksek radyasyon sonrasında tetiklenerek RNA ve protein seviyesindeki korele artışa sebep oldu. TDR1 geninin ürettiği, yine TDR1 adı verilen tardigradlara özgü protein; yapılan proteomik analizler ve Western blot yöntemi ile doğrulandı.

TDR1 proteini Dsup proteininden farklı olarak bir koruyucu protein değil onarıcı proteindir. Bu nedenle radyasyon etkisi sırasında değil sonrasında bir artış göstererek DNA'da oluşan çift sarmal kırıklarına karşı harekete geçtiği düşünülüyor. Proteinin hasarlı DNA bölgelerine bağlanarak DNA tamir proteinlerinin bu bölgelere toplanmasını kolaylaştırdığı ve böylece tamir sürecini hızlandırdığı gözlemlenmiş.

Tıpkı Dsup proteininin laboratuvar ortamında insan hücrelerine aktarılması gibi TDR1 geni de başka canlılara aktarılarak işlevi test edilmiştir. Dikkat çekici bir şekilde, TDR1 insan hücrelerinde ifade edildiğinde radyomimetik (radyasyona benzer tepkiler veren) bir ilaç olan Bleomisin'e karşı direnci arttırmıştır. Özetle çalışma, tardigradlarda yüksek düzeyde DNA hasarı ile başa çıkmaya yardımcı olan DNA onarım mekanizmalarından bir yenisini keşfetmiştir.