Uzun yıllardır G proteini üzerine çalışmalarını sürdüren Ankara Üniversitesi Tıp Fakültesi Farmakoloji Bölümü Öğretim Üyesi Prof. Dr. Ongun Onaran, hücreler arası iletişimin nasıl bir yol izlediği üzerine hem teorik hem de deneysel çalışmalar sürdürdüklerini kaydetti.
Hücre membranında reseptör ile efektör arasındaki sinyal aktarımı G proteini tarafından yapılır. G proteini ile kenetli reseptörler çeşitli kimyasal sinyalleri tanıyan büyük bir membran proteini ailesidir. Hücreler arasında kimyasal sinyallerin algılanması üzerine çalışmalarını sürdüren Prof. Dr. Ongun Onaran, hücre membran reseptörleri içinde yer alan G protein reseptörlerinde sinyal iletimi mekanizmasını moleküler düzeyde incelediklerini dile getirdi. Prof. Dr. Onaran, “Hücre membranında yerleşmiş reseptörlerden nörotransmitter, hormon ve otokoid reseptörlerinin çoğu bu gruba giriyor. Örneğin adrenalin, serotonin, dopamin, asetilkolin, prostaglandin, GABA, histamin, kolesistokinin, kemokin reseptörlerinin neredeyse tümü bu aileden. Bu reseptörlerin sinyal iletimindeki bilinen rolleri dışında çeşitli virüslerin de, örneğin HIV virüsü gibi, hücre içine girmek için bu reseptörlerden yararlandığı son yıllarda anlaşıldı” dedi.
İlaçların Yüzde 60-70’i G Proteinine Kenetli Reseptörleri hedefliyor
Hücre membranında iyon kanalı ya da enzim gibi çalışan reseptörlerin yanı sıra G proteinine kenetli reseptörlerin bulunduğunu kaydeden Prof. Dr. Onaran, G proteinine bağlı reseptörlerin ortak tarafının, tek bir zincir protein oluşmaları ve 7 tane transmembran alfa helix yapısı içermeleri olduğunu ifade etti. Prof. Dr. Onaran, ”Membran sinyal iletiminde bu reseptörler agonistleri tarafından veya kimyasal haberciler tarafından uyarıldığı zaman, hücrenin içinde zarda kendisine yakın bulunan G proteinini uyarıyor, o da sinyali ikinci habercilere kadar iletiyor ve bu sinyal yayılıyor, böylece hücre dışarıdan gelen uyarıya cevap veriyor. Bu kimyasal sinyaller organizmadaki hücrelerin, dokuların ve organların belli bir koordinasyon içinde çalışmasını sağlayan en önemli faktördür. Dolayısıyla, bugün piyasa da kullanılan ilaçların yüzde 60-70’i G proteinine kenetli reseptörleri hedefliyor olması rastlantı değildir ” şeklinde konuştu. Organizmanın hücreler arası iletişiminin küçük bir bölümünün nöronal yolla, önemli bir kısmının ise kimyasal yolla sağlandığını belirten Prof. Dr. Onaran, bu sinyal şebekesinin iyi anlaşılmasının organizmanın fizyolojik bütünlüğünün anlaşılması bakımından önemli olduğunu vurguladı. Bu iletişim ağına kontrollü müdahale edildiğinde istenen değişiklikleri elde etme imkanı sağlandığını anlatan Prof. Dr. Onaran sözlerine şöyle devam etti: “Bu mesajların anlamını, hedeflerini, işleniş mekanizmalarını iyi bilir isek, onları taklit ederek, değiştirerek ya da yönlendirerek organizmanın fizyolojik bütünlüğüne kontrollü ve bilinçli bir müdahale yapmış oluruz. Temel farmakolojinin de amacı budur; organizma denen özde kimyasal makineyi iyi tanıyıp makinenin neresine ne yapıldığı zaman nasıl cevap verdiğini iyi bilmek ve bozulduğunda doğru yere doğru biçimde müdahale etmek.”
Aminoasitlerin Haritası Çıkarıldı
Yürüttükleri projenin Beta adrenerjik reseptörlerin hücre zarı üzerindeki hareket özelliklerini ve hareket hızlarını ölçtüklerini dile getiren Prof. Dr. Onaran, beta reseptör aracılığıyla oluşan sinyal iletimi üzerinde bu hareketlerin nasıl bir etkisi olduğuna dair çalışmalarını tamamladıklarını kaydetti. G proteini üzerinde çeşitli fonksiyonel bölgeler arasındaki allosterik etkileşimlerin haritasını çıkartmakla ilgili yapılan çalışmayı teorik olarak matematiksel modelleme ile yaptıklarını söyleyen Prof. Dr. Onaran, “G proteinleri reseptör sinyallerini hücre içine allosterik mekanizmalar kullanarak iletmek üzere evrilmişlerdir. Bu mekanizmaların iyi anlaşılması sinyal iletim sisteminde yer alan proteinlerin işlevsel özelliklerinin iyi anlaşılmasıyla eşdeğerdir. Ama bugünkü bilgi birikimi ve teknoloji ne yazık ki intramoleküler allosterik mekanizmaların iyi anlaşılmasına elverişli değildir. Bu çalışmanın, bu konudaki girişimlere fena sayılmayacak bir katkıda bulunacağına inanıyoruz” şeklinde konuştu.
Bulunan Aminoasitlerde Deneysel Çalışma Başladı
G proteininin reseptörle etkileştikten sonra uğradığı konformasyonel değişiklik sonucunda efektörle etkileşip onu aktive ettiğini, bu sürecin aslında bir intra moleküler allosterik mekanizmadan kaynaklandığını ve araştırmalarının bu noktada başladığını dile getiren Prof. Dr. Onaran, G proteini alfa alt birimi içerisinde hangi aminoasitlerin bu allosterik iletişimde görev aldığını ortaya çıkarmanın çok karmaşık süreçler olduğuna dikkat çekti. Bu intramoleküler allosterik iletişimde rol alma olasılığı olan aminoasitlerin haritasını çıkardıklarını dile getiren Prof. Dr. Onaran, bu araştırma sonucunda bulunan sonucu deneysel olarak test ettiklerini, bulunan aminoasit noktalarına müdahale ettiklerinde sinyal iletiminin nasıl değiştiğini incelediklerini kaydetti. Farklı aminoasitlerde mutasyonlar yaptıklarını ve sonuçlarını incelediklerini vurgulayan Prof. Dr. Onaran, molekülün fonksiyonel birimlerinde oluşan değişiklikleri belirlemeye başladıklarını söyledi.
GTP Olmadan da Uyarılıyor
G proteinin inaktif formunun Guanozin Difosfat (GDP) bağlı formu olduğunu, reseptör uyarısının buradan GDP’nin ayrılıp yerine GTP bağlanmasını sağladığını, GTP ile bağlı G proteininin aktif form olduğunun ve bu aktivasyon sürecinin uzun yıllardır ders kitaplarında bu şekilde öğretildiğini hatırlatan Prof. Dr. Onaran, GDP bağlı G proteininin de GTP bağlamadan reseptör tarafından doğrudan doğruya aktive edilebildiğini bulduklarını belirtti. Prof. Dr. Onaran, bu çalışmada insan kaynaklı embriyonik kültür hücreleri kullandıklarını, bu hücreleri değişik reseptör ve G proteinlerinin cDNA’ları ile transfekte ettiklerini ve deneyleri bu hücrelerden elde edilmiş hücre zarlarında çeşitli koşullarda beta adrenerjik reseptör sinyallerini değerlendirerek sürdürdüklerini söyledi.