Moleküler saatler

cell, molecular clocks

Hücrelerin moleküler saatleri.

***

Hücrelerimiz 24 saatlik sirkadiyen ritmini ölçen moleküler saatler içerir. Bu saat ne zaman acıkacağımıza veya ne zaman uyuyacağımıza karar veriyor. Saatler, günlerin uzadığını veya kısaldığını algılayabiliyor ve ardından mevsimsel değişiklikleri başlatıyor. 

Vücudumuzun ana saati beynin suprakiazmik çekirdek adı verilen küçük bir bölgesinde bulunmaktadır. Bu yapı, dış dünyadaki ışık ve karanlık döngülerini belirleyen ve hücresel saatlerin uyumlu çalışmasını sağlayan uyarılar gönderiyor. Beynimizin bu bölümünün bir tür merkezi kalp pili gibi görev yaptığı söylenebilir.

Saate Bakmak

Moleküler mekanizmalar o kadar hızlı çalışırlar ki, moleküler seviyede çalışan 24 saatlik bir saati hayal etmek zordur. Fakat şaşırtıcı şekilde, farklı organizmalar bunu yapmanın birçok farklı yolu evrimleşmiştir. Hayvan hücreleri, her gün ritmik olarak sentezlenen ve bozunan karmaşık bir protein koleksiyonu (Saat, Kriptokrom ve Periyot ölçer gibi bazı adlandırmalar ile ifade edilen) kullanır. Bu proteinlerin seviyelerinin 24 saatlik salınımı, protein seviyelerinin kesin olarak kendi üretimini düzenlediği bir dizi birbirine bağlı geri besleme devreleriyle kontrol edilir. Siyanobakterilerde çok daha basit bir sistem keşfedilmişit. Fotosentez yapan bakterilerde sirkadiyen bir saat oluşturan üç protein, KaiA, KaiB ve KaiC bulunmaktadır. Döngünün başında, KaiA daha sonra kendisine fosfat grupları ekleyen büyük KaiC hexamer'i uyarılır. Daha sonra, KaiC kendisini fosfatlarla doldururken, KaiA'yı  etkisiz hale getiren ve fosfatların yavaşça uzaklaştırılmasını sağlayan KaiB'ye bağlanır. Fosfat sayısı azaldıkça KaiB düşer ve KaiA tekrar döngüye başlar.

Saatlerimizi Ayarlayalım

Moleküler saatler yaklaşık 24 saatlik bir kadrana sahip, ancak tahmin edebileceğiniz gibi kusursuz bir işleyiş sergileyemiyor. Neyse ki hücrelerin, saatlerini dış dünyayla senkronize etmenin bir yolu bulunmaktadır. Beynimizdeki saat ışığa maruz kaldığında senkronize olur. Işık, retina tarafından algılanır ve sirkadiyen salınımlarının zamanlamasını değiştirmek için beyne sinyaller gönderilir. Farklı zaman diliminde seyahat ettiyseniz, bu senkronizasyonu deneyimlemiş olmalısınız. İlk iki gün için, saatiniz eski programla senkronize edildiğinden jet lag durumuyla karşılaşırsınız. Ancak aşamalı olarak, günün parlak ışığı (mavi ışık en etkilisi gibi görünmektedir) sizi yerel saate uydurmak için hücresel saatlerinizi değiştirmektedir.

Sirkadiyen saat proteinleri KaiA (üstte), KaiC (ortada) ve KaiB (altta).

KAYNAK
https://pdb101.rcsb.org/motm/97