Sıcağı, soğuğu ve dokunmayı hissetme yeteneğimiz hayatta kalmak için gereklidir ve çevremizdeki dünyayla etkileşimimizin temelini oluşturur. Günlük hayatımızda bu duyumları hafife alırız, ancak sıcaklık ve basıncın algılanabilmesi için sinir uyarıları nasıl başlatılır? Bu soru, bu yılki Nobel Ödülü sahipleri tarafından çözüldü.
David Julius, cildin sinir uçlarında ısıya tepki veren bir sensörü tanımlamak için acı biberden yanma hissine neden olan keskin bir bileşik olan kapsaisin kullandı. Ardem Patapoutian, derideki ve iç organlardaki mekanik uyaranlara yanıt veren yeni bir sensör sınıfını keşfetmek için basınca duyarlı hücreler kullandı. Bu çığır açan keşifler, sinir sistemimizin sıcağı, soğuğu ve mekanik uyaranları nasıl algıladığına dair anlayışımızda hızlı bir artışa yol açan yoğun araştırma faaliyetlerini başlattı. Ödül sahipleri, duyularımız ve çevre arasındaki karmaşık etkileşimi anlamamızdaki kritik eksik halkaları belirlediler.
Dünyayı nasıl algılıyoruz?
İnsanlığın karşı karşıya olduğu en büyük gizemlerden biri, çevremizi nasıl algıladığımız sorusudur. Duyularımızın altında yatan mekanizmalar binlerce yıldır merakımızı tetiklemiştir, örneğin ışığın gözler tarafından nasıl algılandığı, ses dalgalarının iç kulaklarımızı nasıl etkilediği ve farklı kimyasal bileşiklerin burnu ve ağzımızdaki alıcılarla nasıl etkileştiği, koku ve tat oluşumu gibi.
Çevremizdeki dünyayı algılamanın başka yolları da var. Sıcak bir yaz gününde çimenlerin üzerinde çıplak ayakla yürüdüğünüzü hayal edin. Güneşin sıcaklığını, rüzgarın okşamasını ve ayaklarınızın altındaki tek tek çimen yapraklarını hissedebilirsiniz. Bu sıcaklık, dokunma ve hareket izlenimleri, sürekli değişen çevreye uyum sağlamamız için gereklidir.
17. yüzyılda filozof René Descartes, derinin farklı kısımlarını beyne bağlayan ipler tasarladı. Bu şekilde açık aleve dokunan bir ayak beyne mekanik bir sinyal gönderir (Şekil 1).
Keşifler daha sonra çevremizdeki değişiklikleri kaydeden özel duyusal nöronların varlığını ortaya çıkardı.
Joseph Erlanger ve Herbert Gasser, farklı uyaranlara, örneğin ağrılı ve ağrısız dokunmaya tepkilerde tepki veren farklı tipteki duyusal sinir liflerini keşfettikleri için 1944’te Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü’nü aldılar. O zamandan beri, sinir hücrelerinin, farklı uyaran türlerini algılamak ve dönüştürmek için son derece uzmanlaşmış olduğu ve çevremizin nüanslı bir şekilde algılanmasına izin verdiği gösterilmiştir; örneğin parmak uçlarımız aracılığıyla yüzeylerin dokusundaki farklılıkları hissetme kapasitemiz veya hem hoşa giden sıcaklığı hem de acı veren ısıyı ayırt etme yeteneğimiz.
David Julius ve Ardem Patapoutian’ın keşiflerinden önce, sinir sisteminin çevremizi nasıl algıladığı ve yorumladığı konusundaki anlayışımız hala çözülmemiş temel bir soru içeriyordu: Sıcaklık ve mekanik uyarılar sinir sisteminde nasıl elektriksel uyarılara dönüştürülür?
Tıp Bilminin İlerlemesi Devam Ediyor
1990’ların ikinci bölümünde, San Francisco, ABD’deki California Üniversitesi’nden David Julius, kimyasal bileşik kapsaisin’in acı biberle temas ettiğimizde hissettiğimiz yanma hissine nasıl neden olduğunu analiz ederek büyük ilerlemeler olasılığını gördü.
Kapsaisinin ağrı hissine neden olan sinir hücrelerini aktive ettiği zaten biliniyordu, ancak bu kimyasalın bu işlevi gerçekte nasıl uyguladığı çözülmemiş bir bilmeceydi. Julius ve çalışma arkadaşları, duyusal nöronlarda ifade edilen ve acıya, ısıya ve dokunmaya tepki verebilen genlere karşılık gelen milyonlarca DNA parçasından oluşan bir kütüphane oluşturdular.
Julius ve meslektaşları, kütüphanenin kapsaisine tepki verebilen proteini kodlayan bir DNA parçası içereceğini varsaydılar. Normalde kapsaisine tepki vermeyen kültürlenmiş hücrelerde bu koleksiyondan bireysel genleri ifade ettiler. Zahmetli bir araştırmadan sonra, hücreleri kapsaisine duyarlı hale getirebilen tek bir gen tanımlandı (Şekil 2).
Kapsaisin algılama geni bulunmuştu! Diğer deneyler, tanımlanan genin yeni bir iyon kanalı proteinini kodladığını ve bu yeni keşfedilen kapsaisin reseptörünün daha sonra TRPV1 olarak adlandırıldığını ortaya çıkardı. Julius, proteinin ısıya tepki verme yeteneğini araştırdığında, acı verici olarak algılanan sıcaklıklarda aktive olan, ısıyı algılayan bir reseptör keşfettiğini fark etti (Şekil 2).
Kaynak: https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2021/summary/
İlk yorum yapan olun