Ökaryotik Hücrenin Varoluşuna Yeni Bir yaklaşım: İçten-Dışa Modeli


ZEYNEP Öztürk, Doktora Öğrencisi, Genetik Bölümü, Cambridge Üniversitesi

Bir ökaryotik hücre nasıl oluştu?


Ökaryotik hücrenin oluşumu uzun yıllardır çalışılan bir konu olsa da, prokaryotik hücreden ökaryotik hücreye geçişin nasıl olduğu tam olarak aydınlatılamamıştır. Bilinen modele göre içerisinde nükleus (DNA) ve organeller bulunan ökaryotik hücre oluşumu prokaryotik ata hücrenin mitokondri ile simbiyotik birliktelik göstermesinden sonra gerçekleşmiştir. Varolan modeller nükleusun ve endomembran sistemlerin (hücre içi zarlı yapılar) prokaryot hücrenin sitoplazması içerisinde oluştuğunu varsaymaktadır fakat ökaryotik hücrenin oluşumunu yeterince açıklayamamaktadırlar [1]. Ökaryotik hücrenin oluşumunda temel basamaklar: nükleusun varoluşu, endomembran (iç-zarlar) yapıların oluşumu ve mitokondri. Mitokondrinin endosimbiyotik alpha proteobakteriden kökenlendiği yıllar önce açıklığa kavuşturulmuştur [2]. Bilinen modele göre fagositoz yoluyla mitokondri hücre içerisine giriyor ve kalıyor. Nükleus ise prokaryotik hücrenin içerisinde ya fagasitoz yolu ile başka bir simbiyotiğin hücre içerisine alınmasıyla ya da hücre içerisinde oluşan kromatinin etrafının bir zarla kaplanmasıyla meydana geliyor [3]. Bu yaklaşımlar dıştan-içe modeller olarak adlandırılıyor.


Dıştan-içe modele alternatif İçten-Dışa Model


Son yıllarda bilim insanları varolan hücre biyolojisi ve filogenetik veri doğrultusunda ökaryotik hücrenin oluşumunu farklı şekilde yorumlamaya başladı. 2014 yılında yayımlanan çalışmalarıyla David Baum and Buzz Baum ata prokaryotik hücrenin (bugünki modern nükleusa homolog) kendi hücre zarından çıkıntılar oluşturarak ekstra membran yapılarını meydana getirdiğini öne sürdü [4]. Bu çıkıntılar öncül mitokondri ile molekül alışverişinde araç oldu. Bu çıkıntı ve uzantıların öncül mitokondri etrafında dolanmasıyla sitoplazma meydana geldi. Daha sonra bu yapı ökaryotik hücrede devam edegelen-nukleus zarından kökenlenen ve hücre içinde bir ağ halinde her yere ulaşan endoplazmik retikulum (ER) organelini meydana getirdi. Daha sonra endoplazmik retikulum etrafında dolanan çıkıntı bu organeli dış ortamdan ayıracak olan hücre zarını oluşturdu. Bu teori içten-dışa modeli olarak adlandırılıyor. Yani bu modelde nükleus dış zarı (membran), hücre zarı ve sitoplazma hücre dışı çıkıntıların genişlemesi ve uzamasıyla meydana gelmiş oluyor. Mitokondri ilk başta ER tarafından hapsediliyor daha sonra sitoplazma içine geçiyor. Eğer süreç basitçe sıralanacak olursa:


- Hücre dışı çıkıntılar dış ortamla madde alışverişini hızlandırmak amaçlı oluştu.

- Çıkıntıların oluşum mekanizması proteinler tarafından kontrol edildi ve stabil hale

getirildi.

- Çıkıntıların büyüyüp ilerlemesin de simbiyotik proto-mitokondri ile etkileşim seçici

bir baskı oluşturdu.

- Bu dışa doğru büyüyen çıkıntılar içerde bugünki ER yapısı ile homolog olan nükleus

membranı ile devam-edegelen ve organel içi boşluğu hücre içerisinde devamlı olan

yapıyı meydana getirdi.

- Lipid metabolizması için arkea benzerinden çok bakteri benzerine geçiş oldu.

- Hücre bölünmesi çıkıntının içerisine DNA hapsetmesiyle başladı ve çıkıntıların

uzaklaşmasıyla protein mekanizması ikiye bölünmeyi gerçekleştirdi.

- Hedefli protein sentezi ve ribozom oluşumu gerçekleşti.

- Sitoplazma devamlılığı ve hücre iskeleti oluşumu gelişti.

- Çıkıntıların hücre etrafını tamamlamasıyla hücre zarı oluştu.

- Vesikül aracılı trafik ve protein salınım süreçleri meydana geldi.

- Silia ve kamçı şekli yapılar oluştu.

- Bu süreçlerin detaylarına David ve Buzz'ın çalışması yol gösterici olacaktır [4]


Resim 1: Ökaryotik hücrenin nasıl oluştuğunu açıklamak için yeni içten dişa modeli: A.Bir tek zarlı glikoproteince zengin hücre katmanli (S-katman) ata hücrenin epibiyotik bir proteobakteri (ilerde mitkondri) ile etkileşimini göstermektedir. B. Ata hücre çıkıntılar oluşturarak proteobakteri (mitokondri) ile metabolit alişverişini sağlayabileceği birliktelik oluşturuyor. C. Ata hücre ve proteobakteri uygun bağlantıyı oluşturduklarında çıkıntılar genişler ve zamanla S-katman zayıflar. D. Çıkıntıların oluşum noktalarında por yapıları belirginleşir. E. Çıkıntılar zamanla proteobakteriyi tamamen kaplar ki bu sayede bakterinin lipid ve protein sentezi donanımı konak ata hücre tarafindan daha elverişli şekilde kazanılıp kullanılabilsin. F. Son olarak uzantı tamamen tüm hücreyi diş ortamdan ayıracak şekilde genişleyip hücre zarı yapısını oluşturup içerde sitoplazmanın belirginleşmesini sağlar. Bu sayede belirginleşip dış ortamdan ayrılmış organeller (endoplazmik retikulum, mitokondri ve golgi gibi) hücre içerisinde kalır. Bu şekilde ökaryotik bir hücre meydana gelir.


Orijinal çalışma detaylı incelendiğinde ökaryotik hücrenin oluşumuna, özelliklerine ve filogenetik durumuna detaylı açıklama getirebileceği görülmektedir. Bu modelle organellerin oluşumu ve sistematik evrimleşme (değişim) süreçleri daha farklı şekilde yorumlanabilir. Bu modelle prokaryottan ökaryota geçişin nasıl olduğuna dair deneyler gerçekleştirilebilir ve daha net bir açıklamaya kavuşulabilir.





KAYNAKÇA

[1] N. Lane and W. Martin, “The energetics of genome complexity,” Nature, vol. 467, no.

7318, pp. 929–934, Oct. 2010.

[2] D. Yang, Y. Oyaizu, H. Oyaizu, G. J. Olsen, and C. R. Woese, “Mitochondrial

origins.,” Proc. Natl. Acad. Sci., vol. 82, no. 13, pp. 4443–4447, Jul. 1985.

[3] W. Martin, “Archaebacteria (Archaea) and the origin of the eukaryotic nucleus,” Curr.

Opin. Microbiol., vol. 8, no. 6, pp. 630–637, Dec. 2005.

[4] D. A. Baum and B. Baum, “An inside-out origin for the eukaryotic cell,” BMC Biol.,

vol. 12, no. 1, p. 76, Dec. 2014.




0 görüntüleme

Türkiye'nin Tek Popüler Genetik Bilim Dergisi

Bezelye Dergi ISSN: 2587-0173

Bizi Takip Et
  • Beyaz Facebook Simge
  • Beyaz Instagram Simge
  • White Twitter Icon
  • Icon-gmail
  • kisspng-white-logo-brand-pattern-three-d
  • images
  • medium
  • Dergilik
  • YouTube

© 2019 by Bezelye Dergi