Alzheimer hastaligi ya da halk arasinda deli dana adiyla bilinen sigir sponjiform ensefalopatisi (BSE) gibi hastaliklara yol açan proteinler olarak bilinen prionlarin kalitilabilir özellikler üretebildikleri ilk kez 10 yil kadar önce ekmek mayasinda bulunmustu. Arastirmacilar, bazi proteinlerin yapilarini degistirerek kendi kendine kümelenen prion formuna dönüstügünü ve bu proteinlerin farkli islevler kazanarak mayaya yararli ya da zararli olan yeni özellikler kazandirdigini bulmuslardi.
Önceki çalismalar, maya hücrelerinin prionlarin bölünme sirasinda bir hücreden digerine geçmesini ve bu sayede kalitimla nesiller arasinda aktarilmasini saglayan bir mekanizmaya sahip olduklarini göstermisti. Bununla birlikte proteinlerin prion formuna geçme ya da prion formundan tekrar proteine dönüsme oranlarinin ortamda bulunan stress faktörleriyle arttigi yani prionlarin, mayanin bulundugu ortama adapte olmasini ve buna bagli olarak evrim geçirmesini sagladigi da gösterilmisti. Ancak bu gelismelere ragmen prionlarin biyolojik önemi bugüne kadar tartisma konusuydu, çünkü fenotip degisikligine neden olan prionlar bugüne kadar dogada bulunamamisti.
Proje yürütücülügünü Boston’da bulunan Whitehead Enstitüsü’nden Prof. Susan Lindquist’in yaptigi bir arastirma ekibi, farkli ortam kosullarindan izole ettikleri yaklasik 700 dogal maya susunu bilinen ya da bilinmeyen prion türleri için taradi ve 700 farkli susun üçte birinin priona sahip oldugunu buldu. Bunlardan yarisinin canli için yararli etkilere sahip oldugunu gösteren ekip, prionlarin mayalarda görülen "hastaliklar" veya laboratuvar ortaminda olusan yapay ürünler oldugu görüsünü ortadan kaldirmayi basardi. Nature dergisinde yayinlanan makalenin iki bas yazarindan biri olan Daniel Jarosz çalismanin önemini, "Artik prionlarin degisen ortam kosullarinda mayalarin ortama adapte olmalarini ve strese yanit olarak evrim geçirmelerini sagladiklarini biliyoruz" diyerek vurguladi.
Arastirmacilar topladiklari maya suslarindan 10 tanesinde en iyi bilenen prion olan [PSI+] prionunun bulundugunu saptadi. Örnegin bu suslardan biri olan Beaujolais sarabindan izole edilen sus, yüksek asiditeye ve antifungal bir ilaç olan fluconazole karsi direnç gösterdi. Ardindan bu sus farkli suslarla genetik çaprazlanarak prion tasimayan bir sus haline getirildi ve sus için faydali olan direncin ortadan kalktigi gözlemlendi. Böylelikle susa direnç saglayan özelligin priondan kaynaklandigi kanitlanmis oldu.
Arastirmacilari sasirtan bir diger gözlem de, dogal prionlar tarafindan saglanan özelliklerin test edilen 12 farkli ortam kosulunda yüzde 40 oraninda faydali olmasi oldu. Lindquist durumu "Prionlarin mayaya bu siklikta faydali özellikler kazandirmasi prionlarin daha önceden pozitif seleksiyon olaylarina maruz kaldigina isaret ediyor" seklinde açikladi.
Prionlarin, maya evrimindeki rolünün önemine dikkat çeken Lindquist, "sekil degistiren proteinler" olarak adlandirdigi prionlarin ilk canli formlarinin olustugu ve kalitimin nükleik asitlerle degil proteinlerle saglandigi döneme ait ipuçlari sagladigi görüsünü savundu.
Ilerideki çalismalarinda prionlarin diger organizmalar üzerindeki etkilerini benzer yaklasimlar uygulayarak çalismayi hedefleyen Lindquist, öne sürdügü görüsün evrimsel biyologlar tarafindan süpheyle karsilanmasini sasirtici buluyor. Edinburgh Üniversitesi’nden evrimsel biyolog Nick Barton, prionlarin adaptasyonda rol oynadigina dair çok fazla kanit bulunmadigini ifade ederken New York City Üniversitesi’nden Massimo Pigliucci, bir süredir zaten öne sürülen görüslerin kanitlandigini düsünüyor. Ancak Pigliucci’ye göre prionlarin suslarin evrimi için ne denli önemli oldugunun bulunmasi için en az 20 yil daha arastirma yapilmasi gerekiyor.
Ilgili makale:
Halfmann, R., Jarosz, D. F., Jones, S. K., Chang, A., Lancaster, A. K., Lindquist, S., Prions are a common mechanism for phenotypic inheritance in wild yeasts, Nature, 2012. doi:10.1038/482294a
(soL - Bilim)