Borun biyolojik etki mekanizması; bor metabolizmasında rol oynayan genlerin bulunması

Abstract

Bor bitkilerde ve hayvanlarda bulunan temel mikroelementlerden biridir ve biyolojik sistemlere sıvı ortamdan borik asit şeklinde alınır. Ancak borun hücre içerisindeki spesifik rolü ve bunların moleküler mekanizmaları bilinmemektedir. Bu proje kapsamında bor transportu ve fonksiyonunu anlamak amacıyla yapılan genetik çalışmalar ile model organizma olan maya hücrelerinde (Saccharomyces cerevisiae) bor dirençliliği ve duyarlılığı sağlayan genler tespit edildi. Bor metabolizmasında rol oynayan genleri tespit etmek için genomik ve proteomik yöntemler kullanıldı. İlk başta yüksek kopya sayılı genomik DNA kütüphanesi taranarak yabani tip hücreleri bora karşı dirençli hale getiren genler tespit edildi. Bu çalışmaların sonucunda ATR1 geninin kodladığı proteinin hücre içerisine giren boru hücre dışına pompalayarak bor dirençliliği sağlayan bir membran transport proteini olduğu tespit edildi. Daha sonra maya delesyon seti (4700 mutant) taranarak yabani tip hücrelerin yaşayamadığı toksik konsantrasyonlarda bor içeren ortamlarda büyüyebilen 6 delesyon mutantı tespit edildi. Benzer şekilde yabani tip hücrelerin etkilenmediği düşük borlu ortamlarda dahi büyüyemeyen 21 adet bor duyarlı delesyon mutantı elde edildi. Bu çalışmalara ilave olarak bor stresine maruz kalmış hücrelerin genomik ve proteomik ifadelenme profilleri incelendi. Bor stresine maruz bırakılmış hücrelerde ATR1 mRNA seviyesi yaklaşık 4 kat artmakta ve bu artış GNC4 transkripsiyon faktörü çıkartılmış hücrelerde gerçekleşmemektedir. Bor stresinde ATR1 ifadelenmesine paralel olarak amino asit sentezi yapan ve genel amino asit kontrol sistemine dahil olan genlerin ifadelenmeside ciddi derecede artış göstermektedir. Bor varlığında hücrelerin protein sentezi yapamadığı bor stresine maruz kalmış hücrelerde polizom analizleri, eIF2 apha altünitesinin fosfatlanması ve radyoaktif 35-S metiyonin işaretlemesi yöntemleri ile tespit edilmiştir. Ayrıca bora karşı dirençli olan 6 delesyon mutantında translasyon esnasında wobble baz modifikasyonu işleminden sorumlu genlerin olmayışı protein sentezi ve bor toksisitesi arasında bir ilişki olduğunu teyit etmektedir.