Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Genomik Düzenleme Merkezi'nin (CRG) araştırmasına göre, olgunlaşmamış insan yumurta hücreleri enerji üretmek için gerekli olduğuna inanılan kritik bir metabolik süreci atlıyor.

Hücreler, birikebilen, DNA'ya zarar veren ve hücre ölümüne neden olan reaktif oksijen türleri tehlikeli moleküller üretmeyi durdurmak için metabolizmalarını değiştiriyor. Araştırma, insan yumurta hücrelerinin üreme yeteneklerini kaybetmeden 50 yıla kadar yumurtalıklarda nasıl hareketsiz kaldığını da açıklıyor.

İnsanlar, yaşamları boyunca ihtiyaç duyacakları tüm yumurta hücresi kaynağıyla birlikte dünyaya gelir. Bunun yanı sıra insanlar en uzun ömürlü kara memelisidir. Yumurta hücreleri on yıllarca süren aşınma ve yıpranmadan kaçınırken bozulmamış koşulları korumak zorundadır. Araştırmacılar yaptıkları çalışmada bu sorunun, aynı zamanda hücrenin ana hasar kaynağı olan temel bir metabolik reaksiyonu atlayarak çözüldüğünü gösterdiler. Uzun vadeli bir bakım stratejisi olarak, pilleri bekleme moduna almak gibi bir şey bu aslında. Bu, hayvan hücrelerinde daha önce hiç görülmemiş yepyeni bir paradigmayı temsil ediyor.

İnsan yumurtaları, ilk olarak fetal gelişim sırasında, farklı olgunlaşma aşamalarından geçen yumurtalıklarda oluşur. Bu sürecin ilk aşamalarında, oositler olarak bilinen olgunlaşmamış yumurta hücreleri hücresel olarak tutulur ve yumurtalıklarda 50 yıl kadar uykuda kalır. Oositler, diğer tüm ökaryot hücreler gibi, bu uyku döneminde ihtiyaçları için enerji üretmek için kullandıkları mitokondriye ya da hücre bataryalarına sahiptir.

Canlı görüntüleme, proteomik ve biyokimya tekniklerinin bir karışımını kullanan araştırmacılar hem insan hem de Xenopus oositlerindeki mitokondrinin diğer hayvan hücre tiplerinde daha önce gözlemlenmemiş enerjiyi yapmak için alternatif metabolik yollar kullanıldığını keşfetti.

Kompleks I olarak bilinen karmaşık bir protein ve enzim, mitokondride enerji üretmek için gereken reaksiyonları başlatan olağan "bekçi" olarak belirlendi. Bu protein, mayadan mavi balinalara kadar canlı organizmaları oluşturan hücrelerde çalışan temel bir protein; ancak araştırmacılar oositlerde Kompleks I'in neredeyse hiç bulunmadığını buldular. Diğer tek hücre türü, tükenmiş kompleks I seviyeleri ile hayatta kaldıkları bilinen, parazit bitki ökse otunu oluşturan tüm hücrelerdi.

Araştırmanın yazarlarına göre çalışma, Leber'in Kalıtsal Optik Nöropatisi gibi Kompleks I ile bağlantılı mitokondriyal rahatsızlıkları olan bazı kadınların, diğer mitokondriyal solunum karmaşıklığını etkileyen rahatsızlıkları olan kadınlara kıyasla neden doğurganlıkta azalma yaşamadığını açıklıyor.

Bulgular ayrıca kanser tedavisi gören hastaların yumurtalık rezervlerini korumaya yardımcı olan yeni stratejilerin de önünü açabilir. Kompleks I inhibitörleri daha önce bir kanser tedavisi olarak önerilmişti. Araştırmacılara göre, bu inhibitörler gelecekteki çalışmalarda umut vaat ediyorsa oositleri korurken potansiyel olarak kanserli hücreleri de hedefleyebilirler.

Oositler diğer hücre tiplerinden çok farklıdır, çünkü uzun ömürlülüğü fonksiyonla dengelemek zorundadırlar. Araştırmacılar, gelecekte yapacakları araştırmalarındı bu araştırma serisine devam etmeyi ve oositlerin uzun uykuda kaldıkları süre boyunca Kompleks I'in yokluğunda kullandıkları enerji kaynağını ortaya çıkarmayı planlıyorlar.

Makale: “Oocytes maintain ROS-free mitochondrial metabolism by suppressing complex I” by Aida Rodríguez-Nuevo, Ariadna Torres-Sanchez, Juan M. Duran, Cristian De Guirior, Maria Angeles Martínez-Zamora, and Elvan Böke, 20 July 2022, Nature.
DOI: 10.1038/s41586-022-04979-5