Bedenimizdeki Mucize Duvar / Hücre Duvarı Bilim Dünyasını Şaşırtıyor

Hücrelerimizdeki DNA’yı bir bilgisayarın ana belleği gibi düşünürsek, hücre duvarı da bu belleğe sürekli uyarı gönderen bir klavye gibi davranır. Hücre zarı olarak da adlandırılabilen hücre duvarı, hücrenin en kritik elemanlarındandır, öyle ki duvar yıkıldığı anda hücre ölür. Dış dünya ile bağlantı bu duvar sayesinde sağlanır. Yani sadece koruma maksatlı engel görevi yapan bir yapı değildir.

Hücre duvarının hayret verici yapısı

Hücre duvarı o kadar incedir ki, 10,000 adet hücre duvarını üst üste koysak ancak ince bir kağıt kalınlığına erişiriz. Sadece karaciğerdeki hücrelerimizin duvarlarını açıp yere yayma imkânımız olsa, 4 futbol sahası büyüklüğünde bir yere ihtiyacımız olacaktı.

Çift kattan oluşan hücre duvarının en önemli yapı elemanı fosfolipitlerdir. Fosfat ve lipit ağırlıklı, sıvı bir yapıda, bir gümrük kapısı gibi giren çıkan her şey bu duvarın kontrolünde olur. Karbondioksit veya oksijen gibi bazı moleküller duvardan pasif bir şekilde geçse de, şekerler amino asitler ve daha büyük moleküller özel kanallardan ya da bazen duvarın ilgili molekülü çevreleyerek yutması ile içeri geçerler. Hücre duvarı besin, su, iyon transferini sağlayan ve aynı zamanda kalp ve sinir sistemi hücrelerinde hücreler arası iletişimi sağlayan yüzlerce farklı protein ile doludur.

Hücre duvarının tamir mekanizması

Hücre duvarının yapısı yağ ağırlıklı olduğundan oldukça hassas bir yapıdadır. Bu nedenle hasara uğramasının da kolay olduğu düşünülebilir. Ancak Rabbimiz hücre duvarlarında oluşan çatlak, delik gibi hasarlara, hızlı tamir mekanizması yerleştirmiştir. Örneğin yokuş aşağı yürürken bile bacak kas hücrelerimizin duvarlarında hasarlar oluşur. Delik şeklinde oluşan hasarlar anında Dysferlin ve Annexin A6 adlı iki protein tarafından kapatılır. Bilim adamları bu tamir mekanizmalarını inceleyerek bazı kas hastalıklarına çözüm bulma umudunu korumaktalar.

Hücre duvarları benzersizdir

Hücre duvarının 3 boyutlu ve çift zardan oluşan yapısı homojen de değildir. Yani tek bir hücreyi alıp inceleseniz hücre duvarı yapı olarak aynı değildir. Belirli proteinler, hücre zarının belirli bölgelerinde toplanmıştır. Bu proteinlerin işlevlerine devam edebilmeleri de bu bölgede kalmalarına bağlıdır. Öyle ki yapılan bazı deneyler ile bu proteinler yerlerinden alınıp hücre duvarının başka bir bölgesine yerleştirildiğinde, fonksiyonlarını kaybettikleri görülmüştür. Hücre içinde üretilen proteinlerin 3 boyutlu duvar yapısında, işlevlerini sürdürebilecekleri belirli bölgeyi nasıl buldukları henüz bilinmemektedir. İlk elde edilen bulgular, hücre duvarındaki yağ moleküllerinin belirli proteinlere özgün yapıda bölgesel farklılıklar gösterdiğini ortaya çıkardı. Tabii farklı yağ molekülleri farklı proteinleri duvarın ilgili yerine çekecek şekilde nasıl oluşuyor, henüz bilinmemekte.

Her organda hücre duvarı farklıdır

Hücre duvar yapıları hücrenin tipine göre ciddi farklılıklar gösterir. Örneğin kalp hücrelerinde elektriksel ileti çok önemlidir ve bu fonksiyon tamamen hücre duvarı tarafından gerçekleştirilir. Duvardaki iyon kanalları vasıtasıyla sodyum, potasyum ve kalsiyum gibi iyonların hücre içine veya dışına yer değiştirmesiyle oluşan elektriksel akım hücreden hücreye nakledilerek, kalbimizin çalışmasını ve normal ritmi sağlanır. Bu iyon kanallarında olan çok küçük bir değişiklik bile ciddi kalp ritim bozukluklarına hatta ani ölüme yol açabilir.

Göz dibindeki retina tabakasında ise yaklaşık 100 milyon ışığa hassas çubuk (rod) ve koni hücreleri bulunur. Bunların her birisinin hücre duvarında da yaklaşık 140 milyon rodopsin adlı alıcı vardır. Rodopsinler ışığı yani fotonları algılayınca beyne uyarı gönderir ve bu şekilde ışığı algılamamıza vesile olurlar.

Hücre duvarının çok kritik görev yaptığı bir hücre tipi de savunma sistemimizin bel kemiğini oluşturan akyuvarlarımızdır. Bunların hücre üzerinde bulunan reseptör proteinleri sayesinde vücuda giren yabancı bir madde ya da mikrop neredeyse anında algılanabilir ve gerekli reaksiyon gecikmeden verilebilir.

Hücre duvarından öğrendiklerimiz

Hücre duvarı ile ilgili araştırmalar son derece karmaşık ama bir o kadar da mükemmel yapıyı daha iyi anlamamıza vesile olurken, bazı hastalıklara çözüm bulmak için de yeni umutlar doğmakta.

Örneğin hücre duvarındaki GLUT adlı proteinlerin glikoz gibi şekerleri hücre içerisine nasıl aktardığı, bir bakteri üzerinde yapılan araştırmalar ile yakın zamanda gösterildi. Dolayısıyla araştırmacılar kanser hücrelerinde GLUT proteinlerini kontrol edebilecek bir yöntem geliştirerek, kanser hücrelerinin beslenmesini kesmeyi ve bu şekilde onları etkisiz hale getirmeyi planlamakta.

Böyle kısa bir yazıya sınırlanamayacak kadar çok farklı işlevleri olan hücrelerimizin duvar yapısı ile ilgili özet bazı bilgiler vermeye çalıştık. İnsan aklının alamayacağı mükemmellikte tasarlanmış ve her biri birbirinden farklı görevler yapan hücrelerimizin bu önemli parçasını halen tam çözebilmiş değiliz. Rabbimizin bize bahşettiği, ve çoğunun farkında bile olmadığımız halde bizim için sürekli faaliyet içerisinde olan sayısız nimetlerine bir kez daha sonsuz hamd-u senalar olsun. O’nun rızasına uygun tefekkür edip akıl edenlerden olmayı bize nasip eylesin.

Kaynaklar:

1. BodyBio Bulletin, “The Membrane” by Edward Kane; “Phosphatidylcholine: Life’s designer molecule” by Edward Kane and Patricia Kane.

2. Urmas Roostalu, Uwe Strähle. In Vivo Imaging of Molecular Interactions at Damaged Sarcolemma. Developmental Cell, 2012; 22 (3): 515 DOI: 10.1016/j.devcel.2011.12.008.

3. Felix Spira, Nikola S. Mueller, Gisela Beck, Philipp von Olshausen, Joachim Beig, Roland Wedlich-Söldner. Patchwork organization of the yeast plasma membrane into numerous coexisting domains. Nature Cell Biology, 2012; DOI: 10.1038/ncb2487.