Hücresel stres, bir hücredeki proteinlere, lipidlere ve DNA’ya zarar veren herhangi bir çevresel saldırıdır. Hücrelerin bu tür stresle başa çıkmanın birçok yolu vardır. Herkes stresli dönemlerden geçer ve çevresel faktörler bu strese yol açar. İnsanlar yoğun hayatlarında nadiren dinlenmek için zaman ayırırlar. Birçok araştırma alanında stresin yaşam süresini kısalttığı, bazı hastalıklara yakalanma riskini artırdığı ve zihinsel yorgunluğa yol açtığı gösterilmiştir. Bununla birlikte, fark edilmeyen şey, insanların aslında hücresel düzeyde de stres yaşadıklarıdır.
Hücreler için stres, yaklaşan bir son tarih için endişelenmekten farklı bir şey ifade eder. Hücreleri strese sokan şeyler ile günlük yaşamda insanları strese sokan şeyler aynı değildir. Bu makale, hücre stresine neyin neden olduğunu ve bu stresle nasıl başa çıkılacağını tartışmaktadır. Bu süreci anlamak, vücudun bir bütün olarak çevreye nasıl tepki verdiğine dair içgörü kazanmaya yardımcı olur.
İçindekiler
Hücresel stres nedir?
Prokaryotik hücreler (bakteriler ve arkeler) veya ökaryotlar (diğer her şey), özellikle prokaryotik dünyada istisnalar olsa da, gelişmek için küçük bir konfor bölgesine sahiptir. Onları bu rahatlık alanından çıkarmak streslidir ve genellikle kovanın hayatta kalmasını imkansız hale getirir. Hücre için olağandışı ve uygun olmayan dış koşullar stresi tetikler. 2009 Nörobilim Ansiklopedisi, hücresel stresi, bir hücrenin hücresel homeostazı bozan ve makromoleküler hasara, yani proteinlere, DNA’ya, RNA’ya ve lipitlere zarar verebilecek olumsuz çevresel koşullara tepkisi olarak tanımladı.
Bu çevresel stres, çok az oksijen radikali (oksidatif stres), aşırı ısı (termal stres) ve harici pH veya tuz konsantrasyonlarındaki değişiklikler (ozmotik stres) şeklini alır. Bu değişiklikler hücreye zararlıdır çünkü hücrenin düzgün çalışmasını engelleyebilirler. DNA’daki mutasyonlar, protein denatürasyonu ve lipid oksidasyonu hücresel stresin sonuçlarıdır.
çevre değişikliği
Hücresel stres, hücre içindeki ortamı değiştirir. Hücre, stres tespiti için bilinen ve şimdiye kadar bilinmeyen pek çok mekanizmaya sahiptir ve bunların tümü sonuçta bu bilgiyi bir sinyal zinciri aracılığıyla DNA’ya iletir. Sinyal kaskadı, DNA’ya ulaşana kadar bir mesajdan geçen proteinler şeklinde gelir. Bu zincirler ayrıntılıdır ve genellikle birbirine bağlıdır, yani tek bir stres hücrenin birçok farklı alanında değişikliklere neden olabilir. Çevreden gelen sinyal, strese karşı savunmak için hücre içindeki koruyucu sistemleri harekete geçirir.
savunma hattı
Hücrenin kendisine izin veren veya onu stresten koruyan DNA’sında kodlanmış birçok hile vardır. Hücre Yenilmezleri için bu savunma hattı, stresin neden olabileceği hasarı azaltırken hücrenin homeostazı geri kazanmasına yardımcı olur. Dış çevrenin tehlikelerine karşı bu savunucular çeşitlidir ve her biri hücreyi kendine özgü bir şekilde korur.
Isı şoku proteinleri
İlk ve en çok tartışılan savunucular, ısı şoku proteinleri veya Hsp’dir. Hücresel stresin ana etkilerinden biri, proteinin yanlış katlanması veya denatürasyonudur. Denatürasyon, bir proteinin şeklinin değişmesidir çünkü bu şekli koruyan bağlar kırılmaya başlar veya proteine belirli kimyasal gruplar eklenir. Bir proteinin işlevi, benzersiz şeklini korumasına bağlıdır. Mutasyona uğramış proteinler, bir araya toplanarak ve hücreyi öldürerek sitotoksik (hücre için toksik) olma potansiyeline sahiptir. Hsp, proteinlerin yanlış katlanmasına yanıt veren bir protein ailesidir. Bilim adamları hücreleri yüksek sıcaklıklara maruz bıraktığında keşfedildi. Hücrelerin ısı stresine maruz kalmasıyla tespit edilseler de normal koşullarda hücrelerde de bulunurlar.
Normal koşullar altında Hsp’ler, yeni oluşan proteinlerin yanlış katlanmamasını sağlayan şaperon proteinleri gibi davranır. Yeni sentezlenen proteinler, uzun zincirli amino asitler olarak oluşturulur. Kendi haline bırakıldığında, bu uzun tutam herhangi bir şekle esneyecektir, dolayısıyla bunu önlemek için eşlik eden proteinler, proteinin düzgün bir şekilde esnemesine yardımcı olur. Ayrıca yeni proteinlerin hücre zarı, mitokondri veya sitozolde olması gereken yere ulaşmasını sağlar.
Bir hücre bir stresörle karşılaştığında, daha fazla Hsps üretir (yukarı doğru düzenler). Örneğin, bu tür stres proteinleri denatüre ederse, Hsp’ler imdada yetişir. Hsps, bu denatüre proteinlere bağlanır ve onları fonksiyonel formlarına döndürür. HSP’ler tüm canlılarda mikroskobik veya mikroskobik olarak bulunur, ancak belirli proteinlerin farklı bir adı vardır. En önemli Hsp’lerden bazıları Hsp70, Hsp40 ve Hsp90’dır.
aşırı oksijen
Reaktif oksijen türleri, süperoksit anyonu, hidrojen peroksit, hidroksil radikali ve tekil oksijen gibi oldukça kararsız oksijen içeren kimyasallardır. Reaktif oksijen türleri, her hücrede meydana gelen ana enerji üreten yollar dahil olmak üzere çeşitli metabolik işlemlerle oluşturulur. Elektronlar elektron taşıma zincirinden kaçtığında ve oksijenle bağlandığında üretilirler, böylece ROS oluştururlar. ROS lipidleri okside edebilir, proteinleri denatüre edebilir ve DNA’yı bozabilir. Tüm bu hasar kabul edilemez ve herhangi bir hücre için potansiyel olarak tehlikelidir. Bu olay için hasar kontrolü, reaktif oksijen türlerini hızla nötralize edebilen bir antioksidan deposudur.
Süperoksit Dismutaz (SOD), peroksidazlar (glutatyon peroksidaz) ve katalaz, serbest radikal tehdidini etkisiz hale getirmek için birlikte çalışan ROS’u yok eden ekip üyelerine öncülük eder. Süperoksit dismutaz, süperoksit radikallerini indirgeyerek çalışır, ancak bu yine de tehdit oluşturabilecek hidrojen peroksit molekülünü üretir. Peroksitler, hidrojen peroksit molekülünü suya dönüştürdükleri için harekete geçerler. ROS hakkında konuşurken atlanamayacak önemli bir molekül NADP+/NADPH’dir. NADP’nin tam formu nikotinamid adenin dinükleotit fosfattır. NADP, indirgenmiş formunda, NADPH önemli bir indirgeyici ajandır. Doğrudan ROS türlerini azaltmaz, ancak herhangi bir ROS tehdidini etkisiz hale getirme yöntemlerinin önemli bir parçasıdır.
Antioksidan adı verilen diğer bazı kimyasallar da vücudun oksidatif hasarı önlemesine yardımcı olur. E vitamini, yağların hücre zarlarına zarar verebilecek serbest radikaller üretmesini engellediği için önemli bir antioksidandır. Çay, kahve ve meyvede bulunanlar gibi diğer antioksidanlar, bilim adamlarının hala araştırmakta olduğu bir dizi farklı mekanizma aracılığıyla çalışır.
muhripler
Hücrelerin kullandığı bir diğer taktik ise geri alınamayanları yok etmektir. Kurtarılamayacak kadar denatüre olan proteinler, proteazoma gönderilir veya şaperon aracılı otofajiye dönüştürülür. Bu iki mekanizma hücrenin temizleme sistemleridir. Normal yıkım süreçlerinde zarar gören proteinler sınıflandırılır. Proteazomal yol, hücresel çöp çıkarma yöntemleri dünyasında yeni bir keşiftir. Proteazom, proteinleri daha küçük polipeptit parçalarına ayıran büyük bir varildir. Parçalanacak proteinler, ubikuitin adı verilen küçük bir protein molekülü ile işaretlenir. Ubiquitin, bir hücrenin bir proteinin üzerine koyduğu bir rozet gibidir, böylece proteazom molekülü nasıl parçalayacağını bilir. Bu etiketleme sistemi, proteolizi çok özel bir süreç haline getirir.
Diğer yol, şaperon aracılı otofaji, proteinlerin lizozomda parçalandığı seçici bir yoldur. Lizozom, hücrelerin atık ürünleri sindirdiği hücre içindeki bir organeldir. Lizozomlar, bağışıklık hücreleri bakteri ve virüsleri öldürdüğünde önemlidir. Arkadaş aracılı otofaji, lizozomda meydana gelen daha az seçici otofaji sürecinin farklı ve daha spesifik bir versiyonudur. hsps tesisleri işlevi, bu yolda çeşitli şekillerde yer alır. Bu şaperonlar, proteinde bir sorun olduğunu belirten, bu nedenle kutuya gönderilmeleri gerektiğini belirten, şaperonlara sinyal veren protein modellerini tanır. Bu şaperonlar daha sonra bu yanlış katlanmış proteini hidrolize edilmek üzere lizozomlara gönderir. Bilim adamları, bu yolun özellikle oksidatif stres dönemlerinde aktif olduğunu belirtiyorlar.
Son çözüm
Her şey başarısız olursa, hücre ölümüne başlar. Apoptoz veya programlanmış hücre ölümü, bir hücrenin kendisini kurban ettiği bir mekanizmadır. Bir hücre çok hasar gördüğünde veya çok eskidiğinde, hücrenin içini parçalayan bazı mekanizmalar devreye girer. Kaspazlar adı verilen proteinler, hücre içindeki tüm proteinleri yavaş yavaş parçalayarak hücreyi bir noktaya indirger. Bu leke veya fagosit daha sonra bir bağışıklık hücresi, genellikle bir makrofaj tarafından yenir.
Apoptoza girmeden önce, hücrenin DNA’sında ciddi hasar görmüş olması muhtemeldir. DNA onarım mekanizmaları hasarın tamamını onaramıyorsa, apoptoz veya yaşlanmada önemli bir faktör olabilir. Denatüre proteinler, komşu hücrelerdeki stres ile yok edilebilir. Hücresel sistemin içeriden sökülmesi ve fagositoz temiz bir iştir ve yakındaki diğer sağlıklı hücreleri etkilemez.
çözüm
Hücrelerin karşılaştıkları çeşitli çevresel stres etkenlerinden kendilerini koruyabilmeleri için sayısız yol vardır. Bu makale, yalnızca yıllarca süren araştırmalar boyunca açık ve kapsamlı bir şekilde açıklanan mekanizmaları vurguladı. Bilim adamları, bu mekanizmaların hücresel stres yönetiminde rol oynadığını biliyorlar ve kesinlikle popüler araştırma konuları olmaya devam edecekler.
Hücresel stres ve hücrelerin buna uyum sağlayamaması, birçok hastalığın ana (birincil veya ikincil) nedenidir. Demans ve Alzheimer hastalığı gibi nörodejeneratif hastalıkların, normal sinir hücresi fonksiyonunu etkileyen yüksek oksidatif stresten kaynaklandığı gösterilmiştir. Kanser, bir hücrenin iç koruyucu özellikleri (zamanla ve birçok stres nedeniyle) başarısız olduğunda ortaya çıkar. Bu özellikler aynı zamanda türler arasında büyük ölçüde korunur, yani bu proteinleri ve süreçleri kontrol eden genler, evrim boyunca çok az değişmiştir. Bu mantıklı, çünkü bu süreçler türün hayatta kalması için gerekli.
kaynak:
amazon.com
biyologlar.org
hindawi.com
nih.gov
yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]