Skip to content Skip to navigation

2019 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü Açıklandı

Dr. Mahir E. Ocak
08/10/2019 - 09:45

Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü’nün 2019 yılı sahipleri William G. Kaelin, Peter J. Ratcliffe ve Gregg L. Semenza oldu. Karolinska Enstitüsündeki Nobel komitesi tarafından yapılan açıklamada, araştırmacıların, hücrelerin oksijen seviyesini algılaması ve farklı oksijen seviyelerine uyum sağlaması ile ilgili çalışmaları nedeniyle ödüle layık görüldükleri açıklandı.

Hücrelerin düşük oksijen seviyelerini algılamasının çok önemli işlevleri vardır. Örneğin yoğun egzersiz yaptığımız sırada hücreler bu sayede metabolizmalarını düzenler. Ayrıca yeni kan damarlarının oluşturulması ve yeni kırmızı kan hücrelerinin üretilmesi de düşük oksijen seviyelerini algılayan mekanizmaların tetiklendiği süreçlerdendir. Fetüslerin gelişimi sırasında normal kan damarlarının oluşumu için de oksijen seviyelerinin algılanması önemlidir.

Nobel Media

Hücrelerdeki oksijen seviyesinin algılanmasıyla pek çok hastalık arasında ilişki vardır. Örneğin böbrek yetmezliği yaşayan hastalarda EPO geninin ifadesi (Proteinler genetik materyaldeki bilgiler kullanılarak sentezlenir. Buna gen ifadesi denir.) azalır ve kansızlık ortaya çıkar. Ayrıca oksijen algılama mekanizmasının kanserde de çok önemli rolü vardır. Tümörlerde oksijen algılama mekanizması yeni kan damarlarının oluşumunu tetikleyerek kanserli hücrelerin çoğalmasına yardımcı olur. Günümüzde oksijen algılama mekanizmasını düzenleyen kanser ilaçları üzerine çalışmalar yapılıyor.

İnsan vücudunun düşük oksijen seviyelerine karşı verdiği tepkilerden biri kısaca EPO olarak adlandırılan bir hormonun böbrekler tarafından salgılanmasıdır. EPO kırmızı kan hücrelerinin üretimini tetikler. 

EPO hormonunun önemi yirminci yüzyılın başlarında anlaşılmıştı. Ancak farklı oksijen sevilerine bağlı olarak hormonun salgılanmasını sağlayan süreçlerin tam olarak nasıl gerçekleştiği bilinmiyordu.

Gregg L. Semenza - Nobel Media

John Hopkins Üniversitesi Hücre Mühendisliği Enstitüsünde çalışan Gregg Semenza, EPO geni ve bu genin farklı oksijen seviyelerini nasıl düzenlediğiyle ilgili çalışmalar yaptı. EPO genine komşu, belirli DNA dizilerinin düşük oksijen seviyelerine verilen tepkiye aracılık ettiğini tespit etti. Londra’daki Francis Crick Enstitüsünde çalışan Peter Ratcliffe de oksijen seviyelerine bağlı olarak EPO geninin nasıl ifade edildiğiyle ilgili çalışmalar yaptı. Her iki araştırma grubunun yaptığı çalışmalar da oksijen algılama mekanizmasının sadece EPO genini salgılayan böbreklerde değil tüm dokularda bulunduğunu gösteriyordu.

Peter J. Ratcliffe - Nobel Media

Semenza düşük oksijen seviyelerine verilen tepkiye aracılık eden hücre bileşenlerini tespit etmek için çalışmalar yaptı. Elde ettiği sonuçlar HIF adı verilen bir protein kompleksinin, oksijen seviyelerine bağlı olarak, tespit edilen DNA parçalarına bağlandığını gösteriyordu. Daha sonraları HIF üzerine yapılan çalışmalar bu protein kompleksinin bugün HIF-1α ve ARNT olarak adlandırılan iki ayrı proteinden oluştuğunu gösterdi.

Oksijen seviyesi yüksek olan hücrelerdeki HIF-1α miktarı düşüktür. Oksijen seviyesi düştüğündeyse hücrelerdeki HIF-1α miktarı artar ve böylece HIF-1α DNA’ya bağlanarak EPO geninin ifadesini düzenler. 

Çeşitli araştırma gruplarının yaptığı çalışmalar, normal koşullar altında hızla yapısı bozulan HIF-1α proteininin düşük oksijen seviyelerinde yapısının bozulmadığını gösteriyordu. Normal koşullar altında ubikuitin olarak adlandırılan, parçalanacak proteinleri işaretleyen bir etiket görevi gören küçük bir peptit molekülü HIF-1α’e bağlanıyor; proteazom adı verilen, hücredeki görevi hasarlı ya da gereksiz proteinleri parçalamak olan bir protein kompleksi de bu etiketleri algılayarak HIF-1α proteinlerini parçalıyordu. Ancak ubikuitinin HIF-1α’e bağlanıp bağlanmamasının neden oksijen seviyesine bağlı olarak gerçekleştiği bilinmiyordu. Doğru cevaba giden yolu Howard Hughes Tıp Enstitüsünde çalışan William Kaelin Jr.’ın kanser üzerine yaptığı çalışmalar açtı.

William G. Kaelin - Nobel Media

VHL geninde kalıtsal mutasyonlar olan insanların kansere yakalanma oranı daha yüksektir. Kaelin, VHL hastalığı üzerine yaptığı çalışmalar sırasında VHL geninin kanserin ortaya çıkmasını engelleyen bir proteini kodladığını gösterdi. Ayrıca işlevsel bir VHL genine sahip olmayan insanlarda düşük oksijen seviyeleriyle ilişkili genler aşırı miktarda ifade ediliyordu. Kanserli hücrelere VHL geni verildiğindeyse düşük oksijen seviyesiyle ilgili genlerin ifadesi normale dönüyordu. Bu sonuçlar, VHL geninin düşük oksijen seviyelerine verilen tepkilerde bir rolü olduğunu gösteriyordu. 

Görseli büyütmek için üzerine tıklayın.

Çeşitli araştırma gruplarının yaptığı çalışmalar, VHL proteininin parçalanacak proteinleri ubikuitin ile işaretleyen kompleksin bir parçası olduğunu gösterdi. Daha sonra Ratcliffe ve arkadaşlarının yaptığı çalışmalar sonucunda da VHL proteininin HIF-1α ile fiziksel olarak etkileştiği ve HIF-1α’nin normal oksijen seviyelerinde parçalanması için bu etkileşimin gerekli olduğu ortaya çıktı. 

Sürecin tam olarak anlaşılması için eksik olan tek şey oksijen seviyelerindeki değişikliklerin HIF-1α ve VIF proteinleri arasındaki etkileşimleri nasıl düzenlediğiydi. Hem Kaelin’in hem de Ratcliffe’in araştırma grupları tarafından yapılan çalışmalar, HIF-1α proteininin VHL ile etkileşiminde yer aldığı bilinen özel bir kısmına odaklandı. Elde edilen sonuçlar, oksijen seviyesi normal düzeyde olduğunda, HIF-1α proteininin iki bölgesine hidroksil (OH) grupları eklendiğini, VHL’nin de bu hidroksil gruplarını algılayarak HIF-1α’ye bağlandığını gösterdi. Hücredeki oksijen seviyesi düşük olduğunda HIF-1α proteinine hidroksil grupları bağlanmıyor ve böylece HIF-1α proteinleri proteazom tarafından parçalanmıyordu.

Kaynak:

İlgili İçerikler

Tıp ve Sağlık

İsveç’teki Karolinska Enstitüsünde yapılan bilimsel çalışmalar, insanların çoğunun yaşlandıkça kilo almasının sebebini ortaya çıkardı. Prof. Dr. Peter Arner ve arkadaşlarının Nature Medicine’de yayımladıkları sonuçlara göre yağ hücrelerindeki lipit döngüsü (yağların yakılma ve depolanma hızı) yaşlandıkça yavaşlıyor ve böylece daha kolay kilo alınıyor.

Tıp ve Sağlık

Çürükçül (organik atıkları parçalayan) bir mantar türü olan Candida auris’in insanlarda hastalığa yol açtığı 2009’da belirlendi. Candida auris’in değişen iklim koşulları ile birlikte insanlarda hastalık yapmaya başladığı düşünülüyor.

Tıp ve Sağlık

Türk bilim insanları tarafından geliştirilen metal kompleks bileşiğinin kolon kanseri tedavisinde kanser ilacı olarak kullanılmasına yönelik hücre kültürü ve deney hayvanları test aşamaları başarıyla geçildi. ABD ve Avrupa Birliği patent ofislerinden patenti alınan bileşiğin kanser hastaları ile gerçekleştirilecek testlerinden sonra ilaç olarak üretimine başlanabilir.

Tıp ve Sağlık

Göz tomografisi yöntemi sayesinde gözdeki mikro ölçekteki doku katmanları yüksek çözünürlükle görüntülenebiliyor. Göz hastalıklarının teşhisinde çok sık kullanılan bu yöntem beyin hastalıklarının tespitinde de kullanılabilir.

Tıp ve Sağlık

Güneş ışığının insanlar üzerinde doğrudan katkıları da vardır. Örneğin güneş ışığı vücudumuzda D vitamini üretimini artırır, uykumuzu düzenler ve ruh hâlimizi iyileştirir. Gelin, bu faydaları daha yakından inceleyelim.

Tıp ve Sağlık

Harvard Üniversitesinden David Mooney önderliğinde çalışmalar yapan bir grup araştırmacı, embriyolardan esinlenerek yetişkinlerdeki cilt yaralarını iyileştirmek için bir malzeme geliştirdi. 

Tıp ve Sağlık

Bağışıklık sistemi henüz olgunlaşmamış bebekleri ve çocukları ciddi hastalıklardan korumak için yapılan aşılar ile erken yaşlarda tanışırız.

Tıp ve Sağlık

Hücrelerde meydana gelen doğal süreçlerden biri aşırı yaşlanma sebebiyle çoğalmanın durmasıdır. İnsanlarda ileri yaşlarda ortaya çıkan eklem romatizması, kemik erimesi ve kalp hastalıkları gibi sağlık sorunlarının nedenlerinden biri de hücrelerin aşırı yaşlanmasıdır.

Tıp ve Sağlık

Gözlerin de tıpkı mide gibi sindirim yaptığını biliyor muydunuz? Evet, yanlış okumadınız. Gözler de mide gibi sindirim yapabiliyor. Ancak tek farkla... Midemiz tükettiğimiz gıdaları sindirirken gözümüz çevreden gelen bakterileri sindiriyor.

Tıp ve Sağlık

Bilimsel çalışmalar gözlerimizde yaşayan, göz sağlığına yararlı bakteriler olduğunu gösteriyor. Göz mikrobiyomu olarak adlandırılan bu bakterilerin davranışlarının tam olarak anlaşılması, çeşitli göz hastalıklarının tedavisinde yararlı olabilir.