Bilim insanları, kendi enerjisini üretebilen 'yapay hücreler üretmeyi başardı

Bilim insanları, tıpkı bitkiler ve bazı diğer organizmalar gibi fotosentez yoluyla -güneş ışığından aldıkları enerjiyi kullanarak kendi enerjisini üretebilen- yapay hücreler üretmeyi başardılar. Bu yapay hücrelerin bu enerjiyi kullanarak yeni kısımlar üretip gelişebilmesi yapay hücre çalışmalarında heyecan verici bir adım olarak görülüyor. Tüm canlı organizmalar çok sayıda küçük hücrenin birleşiminden oluşur, insan bedeninde ortalama olarak 37.2 trilyon hücre bulunur. Hücrelerimiz enerji üretir, protein sentezi yapar ve genetik bilgilerimizi depolarlar. Hücreler tam olarak yaşamın temel bileşimleridir. Gerçek hayattaki biyolojik hücreler gibi davranan yapay hücreler oluşturmak, bilim insanlarına hem hücrelerin nasıl çalıştığını gözlemlemelerinde, hem de yaşamın ilk olarak nasıl ortaya çıktığını anlamaları konusunda oldukça yardımcı olmakta, bunların yanında nakil için yapay organların üretilmesi üzerinde çalışan araştırmacılara da bu yapay hücre çalışmaları, kendi çalışmalarında yol göstermektedir. Canlı hücreler çevrelerindeki enerjiyi yeni parçalar üretmek ve gelişmek için kullanabilirler.

Nature Communications’da yayınlanan yeni araştırma; bu özelliğin ilk defa, üretilen yapay hücrelerde de görüldüğüne bilim insanlarının artık kendi enerjisini üretebilen yapay hücreler üretebildiğine dikkat çekmekte. Tokyo Teknoloji Enstitüsü öncülüğündeki bir ekip çeşitli biyolojik yapıları birleştirerek yeni hücreler yarattılar. Bu birleştirilen çeşitli biyolojik yapıların en önemlileri olarak da bachteriorhodopsin ve ATP-sentaz adları verilen iki proteinden bahsedebiliriz. ATP-sentaz ; adenozin trifosfat yani kısaca ATP denilen molekülden enerji üreten bir enzimdir. Bachteriorhodopsinde bu süreci hızlandırmak için güneş ışığından aldığı enerjiyi kullanan proteindir.
Proteinler tarafından üretilen bu enerji hücrelerde, transkripsiyon ve translasyon adı verilen iki işlemle kullanılır. Bu işlemler DNA’dan mRNA ve daha sonra mRNA’dan protein yapmayı içerir. mRNA, RNA’nın proteinlerin sentezlenmesi için talimatları taşıyan bir alt tipidir, mesajcı RNA da denilir. Yapay hücreleri izleyen bilim insanları hücrelerin topladıkları enerjiyi kullanarak daha fazla ATP-sentaz ve bachteriorhodopsin oluşturmak için etkinliklerini daha da arttırdıklarını gözlemlediler.

Araştırma lideri Yutetsi Kuruma açıklamasında “Uzun zamandır, özellikle membranlara (hücre zarı) odaklanarak, canlı bir yapay hücre yaratmaya çalışıyordum. Bu çalışmadaki hücrelerimiz lipit zarlara sarılmıştır ve küçük zar yapıları içerisine kapsüllenmişlerdir. Bu şekilde, hücre zarının bir hücre oluştururken en önemli rolü oynayan yapı olduğunu ve bu unsurun yapay hücre ve yaşamın kökeni hakkındaki çalışmalardaki önemini göstermek istedim” dedi.
Bu yeni araştırma, bilim insanlarının, tıpkı vücudumuzdaki hücreler gibi tamamen kendi kendine yeten yapay hücreler üretebilmelerinin önünü açıyor ve yaşamın, bir şekilde kendi enerjilerini üretebilen basit ilkel hücreler biçiminde nasıl ortaya çıktığını anlamaları yolunda kapıyı aralıyor.

Yutetsu Kuruma ayrıca “Bu çalışmada en zor olan şey, bacteriorhodopsin ve membran proteinleri olan ATP-sentaz parçalarının fotosentezi idi. Sekiz çeşit bileşen proteine sahip tam bir ATP-sentazı fotosentez etmeye çalıştık, fakat hücre içermeyen protein sentez sisteminin düşüklüğü nedeniyle yapamadık” dedi ve ekledi “Fakat hücremiz gelişmiş olursa, sekiz tür bileşen proteininin tamamını fotosentezleyebiliriz”.
Editör / Yazar: GÖKHAN BULUT
Kaynak: https://www.iflscience.com/chemistry/artificial-cells-that-make-their-own-energy-could-shed-light-on-how-life-came-to-be-/