Araştırmacılardan kanserle mücadelede yeni yol haritası

Montana Eyalet Üniversitesi'nde görevli bilim insanları, memeli hücrelerinin hayatta kalabilmek için ihtiyaç duyduğu sistein amino asidini, bilinen ana üretim yolları çalışmadığında bile sentezleyebildiğini gösteren çarpıcı bir keşfe imza attı. Bu beklenmedik bulgu, hücrelerin yaşamsal işlevlerini sürdürebilmesi için yalnızca tek bir yola bağımlı olduğu görüşünü kökten değiştirdi. Araştırmanın sonuçları, Nature Chemical Biology dergisinde yayımlandı ve özellikle kanser tedavilerinin geliştirilmesinde önemli bir dönüm noktası olarak değerlendiriliyor.

Ed Schmidt ve ekibinden hücre biyolojisinde ezber bozan bulgu

Çalışmanın başında yer alan Ed Schmidt, Montana Eyalet Üniversitesi Tarım Fakültesi Mikrobiyoloji ve Hücre Biyolojisi Bölümü'nde genetik ve gelişim profesörü olarak görev yapıyor. Schmidt ve ekibi, memeli hücrelerinde uzun süredir vazgeçilmez kabul edilen sistein üretim sistemlerinin devre dışı kaldığı durumlarda, hücrelerin yaşamsal faaliyetlerini sürdürebilmek için alternatif bir yol kullandığını ortaya çıkardı. Sistein, proteinlerin inşası, hücresel yapıların korunması ve zararlı moleküllere karşı savunma mekanizmalarının oluşturulmasında merkezi bir rol üstleniyor. Bu nedenle, hücrelerin sisteine ulaşabilmesi hayati önem taşıyor. Schmidt, "Tüm hücrelerin hayatta kalabilmesi için sürekli bir sistein kaynağına ihtiyacı var; ancak bu amino asit hücrelerin dış ortamında kolayca bulunmuyor" diyerek bulgunun önemini vurguladı. Araştırma, hücrelerin genellikle sisteini çevreden doğrudan alamadığı için, sistin adlı bir öncü bileşikten üretmek zorunda olduğunu, bu sürecin de disülfid redüktaz sistemi adı verilen bir mekanizmaya bağlı gerçekleştiğini gösterdi. Ancak ekip, bu sistem devre dışı kaldığında devreye giren alternatif bir yolun varlığını kanıtladı.

Alternatif sistein üretimi: Hücrelerin hayatta kalma stratejisi yeniden tanımlandı

Ed Schmidt'in ekibi, bu çığır açan bulguya ulaşmak için dokuz yıl boyunca titiz bir araştırma yürüttü. 2014 yılında, bir grup farenin, bilinen sistein üretim yolakları çalışmasa da hayatta kalabildiği gözlemlendi. Bu durum, bilim dünyasında büyük bir şaşkınlık yarattı. Schmidt, "Bu imkansız olmalıydı. Hiçbir canlı organizmanın, işlevsel bir disülfid redüktaz sistemi olmadan yaşayabileceği düşünülmüyordu" ifadeleriyle o dönemdeki genel kanıyı özetledi. Araştırmacılar, karaciğerinde iki ana disülfid redüktazdan birini eksik olan fare modelleri üzerinde çalıştı. Bu modellerde gözlenen fizyolojik tepkiler, hücrelerin en az bir redüktaz olmadan yaşayamayacağı inancını sorgulattı. Schmidt, Budapeşte'deki Macar Ulusal Onkoloji Enstitüsü'nden Peter Nagy ile işbirliği yaparak, hayvanların işlevsel disülfid redüktaz sistemi olmadan sistein üretimini nasıl sürdürebildiğini araştırdı. Yedi yıl süren detaylı çalışmalar sonucunda, hücrelerin standart mekanizmanın çalışmadığı koşullarda alternatif bir yola başvurabildiği saptandı. Bu yedek yolak, disülfid bağını kırmak yerine, sistin molekülündeki yakın bir karbon-kükürt bağını parçalayarak hücrenin kullanabileceği sisteini serbest bırakıyor. Bu keşif, hücre biyolojisindeki temel varsayımları sorgulattı ve bilim dünyasında büyük yankı uyandırdı.

Kanser tedavilerinde sistein üretiminin rolü: Yeni stratejiler mümkün mü?

Alternatif sistein üretim yolunun keşfi, sadece temel biyoloji açısından değil, kanser tedavilerinde de önemli sonuçlar doğurabilir. Schmidt, yeni tanımlanan bu mekanizmanın, hücrelerin elektrofilik toksinlere karşı evrimsel bir savunma stratejisi olarak gelişmiş olabileceğini belirtti. Elektrofilik toksinler, bazı organizmalar tarafından avcıları veya çevresel tehditleri etkisiz hale getirmek amacıyla üretilen zararlı bileşikler arasında yer alıyor. Schmidt, "Hücrelerimizin, en azından bir süreliğine, disülfid redüktazları olmadan hayatta kalabilme yeteneği, muhtemelen en eski çok hücreli atalarımızda çevresel toksinlere karşı direnç geliştirmelerini sağlayan bir mekanizma olarak evrimleşmiştir" dedi. Öte yandan, benzer bir yolun, bazı kanser hücrelerinin kemoterapi, radyoterapi ve immünoterapilere karşı direnç geliştirmesinde de rol oynayabileceği düşünülüyor. Araştırmacılar, "Bu yol, hücrelerimizi oksidanlardan ve toksinlerden koruduğu gibi, muhtemelen kanser hücrelerini de tedavilere karşı koruyor. Artık bu savunma mekanizmasını bildiğimize göre, kanser hücrelerinde bu sistemi devre dışı bırakmak ve tedavilerin etkinliğini artırmak mümkün olabilir" görüşünde birleşti.