Amiloid peptid kanallar

Benzer belgeler
Hücre. 1 µm = 0,001 mm (1000 µm = 1 mm)!

b. Amaç: Hücre zarının yapı ve fonksiyonları ile ilgili genel bilgi öğretilmesi amaçlanmıştır.

Anahtar kelimeler: Mitokondriyal dinamik, mitofaji, mitokondriyal homeostaz

Amiloidozis Patolojisi. Dr. Yıldırım Karslıoğlu GATA Patoloji Anabilim Dalı

MİKROBİYOLOJİ SORU KAMPI 2015

1.YARIYIL, DERS KURULU II: TEMEL TIP BİLİMLERİNE GİRİŞ II

Membran Organizasyonu

HAYVANSAL HÜCRELER VE İŞLEVLERİ. YRD. DOÇ. DR. ASLI SADE MEMİŞOĞLU RESİM İŞ ZEMİN KAT ODA: 111

RİBOZOM YAPI, FONKSİYON BİYOSENTEZİ

Proteinlerin Primer & Sekonder Yapıları. Dr. Suat Erdoğan

HÜCRE FİZYOLOJİSİ PROF.DR.MİTAT KOZ

Hücre Nükleusu, Nükleus Membranı, Nükleus Porları. Doç. Dr. Ahmet Özaydın

2017 / 2018 EĞİTİM ÖĞRETİM YILI

SANKO ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI DERS KURULU 102: HÜCRE VE DOKU SİSTEMLERİ

MEMBRAN POTANSİYELLERİ HÜCRELERİN ELEKTRİKSEL AKTİVİTESİ

KAS FİZYOLOJİSİ. Yrd.Doç.Dr. Önder AYTEKİN

FİZYOLOJİ LABORATUVAR BİLGİSİ VEYSEL TAHİROĞLU

HÜCRE. Yrd.Doç.Dr. Mehtap ÖZÇELİK Fırat Üniversitesi

HÜCRE FİZYOLOJİSİ Hücrenin fiziksel yapısı. Hücre membranı proteinleri. Hücre membranı

KOLOREKTAL KANSERLERİN MOLEKÜLER SINIFLAMASI. Doç.Dr.Aytekin AKYOL Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Patoloji Anabilim Dalı 23 Mart 2014

TRANSLASYON ve PROTEİNLER

Yeni Tanı Hipertansiyon Hastalarında Tiyol Disülfid Dengesi

I. DÖNEM - 2. DERS KURULU ( )

SANKO ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI DERS KURULU 102: HÜCRE VE DOKU SİSTEMLERİ

İyonize Radyasyonun Hücresel Düzeydeki Etkileri ve Moleküler Yaklaşımlar

BMM307-H02. Yrd.Doç.Dr. Ziynet PAMUK

İ. Ü İstanbul Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı Prof. Dr. Filiz Aydın

Hücre Yüzey Reseptör Çeşitleri

KAS DOKUSU. Prof.Dr. Ümit TÜRKOĞLU

MĠTOKONDRĠ KALĠTE KONTROLÜ: PINK-1/PARKĠN ĠLĠġKĠSĠ. Cansu Çelik, Mert Yiğitbaşı, Özer Tuç, Doğuşcan Kurular. Danışman: Prof. Dr. F.

Yeni Nesil Optik ve Elektronik Malzemeler: Tasarım Sentez ve Uygulamalar

Hücre membranının biyolojik özellikleri. Doç. Dr. Çiğdem KEKİK ÇINAR

Protein katlanması. feature=player_detailpage&v=gfcp2xpd29i

MEME VE KOLON KANSERİ HÜCRELERİ İLE OLUŞAN ANJİYOGENEZİN PROPOLİS YOLUYLA İNHİBİSYONU PROF.DR. ÇİĞDEM YENİSEY ADÜ TIP FAK. TIBBİ BİYOKİMYA AD

Hücre Apoptozu. Apoptoz: Programlı Hücre Ölümü

Aktif ve pasif iyon alımı

HÜCRE. Prof.Dr. T. Ulutin


HORMONLAR VE ETKİ MEKANİZMALARI

İLK DEFA 1665 YILINDA ROBERT HOOK, MANTAR DOKUSUNU İNCELEMİŞ GÖZLEMLEDİGİ YAPILARDA KÜÇÜK BOŞLUKLAR GÖRMÜŞ VE GÖRDÜĞÜ BU BOŞLUKLARA İÇİ BOŞ ODACIKLAR

ÜNİTE 5:HÜCRE ZARI VE MADDE GEÇİŞMESİ

ADIM ADIM YGS-LYS 32. ADIM HÜCRE 9- SİTOPLAZMA

HAYVAN HÜCRESİ BİTKİ HÜCRESİ

HÜCRE ZAR SİSTEMLERİ. Yüzey (plazma) zarı: Tüm hücrelerde var. İç zar: Ökaryotik hücrelerde var.

BİYOLOJİK MEMBRANLAR. Prof.Dr. Kadir TURAN V 1

LABORATUVAR 4: ÖKARYOTİK HÜCRELER

ÇOK HÜCRELİ ORGANİZMALARIN GELİŞİMİ

Fen Bilimleri Kazanım Defteri

ORGANİZMALARDA BAĞIŞIKLIK MEKANİZMALARI

İstanbul Yeni Yüzyıl Üniversitesi Tıp Fakültesi Prof. Dr. Demir Budak Dekan

KALP KASI Kalpte ve kalpten çıkan büyük damarlarda bulunur. Miyofilamanların organizasyonu iskelet kasındakilerle aynıdır; histolojik kesitlerde

Çekirdek 4 bölümden oluşur Çekirdek zarı: karyolemma Kromatin: Chromatin Çekirdekcik: Nucleolus Çekirdek sıvısı: karyolymph

HÜCRE ZARINDA TAŞINIM

Chapter 10. Summary (Turkish)-Özet

SANKO ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI DERS KURULU 102: HÜCRE VE DOKU SİSTEMLERİ

SANKO ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI DERS KURULU 102: HÜCRE VE DOKU SİSTEMLERİ

Romatoid Artrit Tedavisinde MAP Kinaz İnhibitörleri MAP Kinase Inhibitors in Rheumatoid Arthritis Prof Dr Salih Pay 12 Mart 2011

BİYOLOJİ DERS NOTLARI YGS-LGS HÜCRE

¹GÜTF İç Hastalıkları ABD, ²GÜTF Endokrinoloji Bilim Dalı, ³HÜTF Geriatri Bilim Dalı ⁴GÜTF Biyokimya Bilim Dalı

JAK STAT Sinyal Yolağı

Hücre Üzerine Mikrocerrahi Uygulamaları Hücrenin altbirimlerine ayrılması Moleküllerin analizi. Prof. Dr. Müjgan Cengiz

Fetal Spina Bifida: Tanı ve Yaklaşım. Prof. Dr. E. Ferda Perçin Gazi Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Genetik AD. Ankara- 2018

Hücre Niye Küçük? O2 ve diğerleri difüzyon ile hücreye girer ve CO2 dışarı difüzyon ile atılır. Hacim küçüldükçe difüzyon daha hızlı ve verimli işler

Kloroplast ve Mitokondrilere protein hedeflemesi

(ZORUNLU) MOLEKÜLER İMMÜNOLOJİ I (TBG 607 TEORİK 3, 3 KREDİ)

İMMÜN YANITIN EFEKTÖR GRUPLARI VE YANITIN DÜZENLENMESİ. Güher Saruhan- Direskeneli İTF Fizyoloji AD

İstanbul Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji ABD Prof. Dr. Filiz Aydın

Dersin Amacı. Başlıca hücresel sinyal yolaklarının öğrenilmesi Sinyal yolaklarının işlevleri hakkında bilgi sahibi oluynmasıdır.

HÜCRE ZARINDA TAŞIMA PROF. DR. SERKAN YILMAZ

Hücreler arası Bağlantılar ve Sıkı bağlantı. İlhan Onaran

Hücre Fizyolojisi Yrd.Doç.Dr. Önder AYTEKİN

Ankilozan Spondilit te Patogenez: Yeni Gelişmeler

Amiloid birikiminin moleküler temeli ve yeni tedavi yaklafl mlar

T.C. Ölçme, Seçme ve Yerleştirme Merkezi

Apoptoz ve Yaşlanma. Doç.Dr. Pınar AKSOY SAĞIRLI

Referans:e-TUS İpucu Serisi Biyokimya Ders Notları Sayfa:368

madde2 Transport protein Transport protein

HANDAN TUNCEL. İstanbul Üniversitesi, Cerrahpaşa Tıp Fakültesi Biyofizik Anabilim Dalı

HÜCRE ZARINDA MADDE İLETİMİ PROF.DR.MİTAT KOZ

HÜCRELERARASI İLETİŞİM

ADIM ADIM YGS-LYS 37. ADIM HÜCRE 14- ÇEKİRDEK

LİZOZOMLAR Doç. Dr. Mehmet Güven

Romatoid Artrit Patogenezinde SitokinAğı

Dr. Yahya R. Laleli II. Ulusal Lenfoma Myeloma Kongresi 15 Nisan 2011

HÜCRE ZARINDAN MADDE TAŞINMASI

2)Subatomik parçacıklardan oluşan radyasyon. α, β ışınları

SANKO ÜNİVERSİTESİ TIP FAKÜLTESİ EĞİTİM-ÖĞRETİM YILI DERS KURULU 102: HÜCRE VE DOKU SİSTEMLERİ

HÜCRE MEMBRANINDAN MADDELERİN TAŞINMASI. Dr. Vedat Evren

Hücrelerde Sinyal İletimi ve İletişim

DERSLİKLER VE SAATLER

YARA İYİLEŞMESİ. Yrd.Doç.Dr. Burak Veli Ülger

Laboratuvar Tekniği. Adnan Menderes Üniversitesi Tarımsal Biyoteknoloji Bölümü TBY 118 Muavviz Ayvaz (Yrd. Doç. Dr.) 6. Hafta (20.03.

Hücre canlının en küçük yapı birimidir.

Hücre Ölümü. Prof.Dr.Melek ÖZTÜRK Prof.Dr Turgut Ulutin. İstanbul Üniversitesi, Cerrahpaşa Tıp Fakültesi, Tıbbi Biyoloji AD

Endoplazmik Retikulum

Yağ Asitlerinin Metabolizması- I Yağ Asitlerinin Yıkılması (Oksidasyonu)

*Barsak yaraları üzerine çalışmalarda probiyotikler, yaraların iyileşmesi ve kapanması amaçlı test edilmiştir.

15- RADYASYONUN NÜKLEİK ASİTLER VE PROTEİNLERE ETKİLERİ

POTASYUM Toprakta Potasyum Potasyum mineralleri ve potasyum salınımı

Bütün hücrelerin olmazsa olmazları. Plazma zarı Yarı-sıvı sitosol Kromozom Ribozom

Transkript:

DERLEME REVIEW Hacettepe T p Dergisi 2011; 42:190-195 Amiloid peptid kanallar Zülfiye Yeliz Akkaya 1, Banu Peynircio lu 2 1 Yüksek Lisans Öğrencisi, Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi, Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı, Ankara 2 Öğretim Görevlisi. Dr., Hacettepe Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı, Ankara ÖZET Amiloid, çeşitli klinik bozukluklarda vücudun birçok doku ve organında hücreler arasında depolanan ve çözünmeyen protein agregatlarıdır. Birçok otoinflamatuvar hastalıktan bazı kanser türlerine, Alzheimer ve Parkinson gibi nörodejeneratif hastalıklardan çeşitli distrofi türlerine kadar geniş bir hastalık grubunda amiloid birikimleri gözlenmektedir. Bugüne kadar elde edilen bilgiler sayesinde, amiloid birikiminin doku tahribatına yol açtığı, hatta artan birikimlerin hastada organ yetmezliğine sebep olabildiği bilinmektedir. Bu nedenle amiloid birikiminin başlangıcında görülen toksisitenin nedeni hep merak edilen bir konu olmuştur. Yapılan çalışmalarda, erken basamakta görülen globüler formdaki amiloidin toksik olma nedeni olarak hücre zarına yerleşen iyon kanalları gösterilmiştir. Özellikle nörodejeneratif hastalıklarda, globüler formdaki amiloid peptidlerinin iyon seçici kanallar oluşturduğu keşfedilmiş ve daha sonra hemen hemen tüm amiloid peptidlerinin kanal yapısı oluşturduğu gösterilmiştir. Bu kanallar, nöronal sinyali bozmakta, hücre içi enerji depolarını yok etmekte ve Ca +2 iyonu geçişine yol açarak apopitozu tetiklemektedir. Günümüzde, amiloid tedavisinde artık sadece amiloid birikimini engelleyici, geriye döndürücü veya biriken proteini uzaklaştırıcı yöntemler değil, ilk aşamada oluşan kanal yapısını bozucu veya engelleyici yöntemler de araştırılmaya başlanmıştır. Anahtar Kelimeler: Amiloid peptidleri, iyon kanalları, apopitoz. ABSTRACT Amyloid peptide channels Amyloid is insoluble protein aggregates which deposits in extracellular part of tissues and organs in different types of clinical disorders. Amyloid deposits can be seen in a broad range of disorders including lots of autoinflammatory disorders to cancers, also in neurodegenerative disorders like Alzheimer and Parkinson to dystrophies. Previous studies have shown that amyloid deposits cause tissue damage and organ failures are present in advanced stage of this damage. Therefore the reason of early toxicity in amyloid deposition has always wondered and attracted attention. A growing body of evidence suggests that these globular form of aggregates damage cells by forming ionpermeable channels in cellular membranes. Expecially in neurodegenerative disorders, globular form of amyloid peptides have shown to form ion-permeable channels. In addition, nearly all amyloid peptides studied so far have been found to form channels. These channels inhibit neuronal signaling, would drain cellular energy stores, disrupt Ca 2+ homeostasis, and trigger apoptosis. Nowadays, therapeutic approaches to amyloid disease based on not only inhibiting or reversing aggregation, or removing aggregated proteins but also blocking and distributing formed channels at early stage of the amyloid deposition. Key Words: Amyloid peptides, ion channels, apoptosis. 190 H ACETTEPE T IP D ERG S

Amiloid peptid kanallar Yıllarca, amiloid gelişim sürecinde proteinin yanlış katlanmasının ve agregat oluşturup birikmesinin çok kritik bir rol oynadığı savunulmuştur. Son yıllarda yapılan çalışmalar; amiloid birikimi görülen hastalıklar için yeni bir pencere açmış ve toksisitenin esas nedeninin iyon kanalları, diğer adıyla, amiloid peptid kanalları olduğu anlaşılmıştır. AM LO D OLUfiUMU ve T PLER Amiloid; katı, dallanma göstermeyen ve belirli bir uzunluğu olmayan fibrillerden oluşan, proteolitik sindirime dirençli ve kolay çözülemeyen bir yapıdır. Amiloid fibrilleri kongo kırmızısı ile boyandığında mikroskopta polarize ışık altında elma yeşili renginde görülmektedir [1]. Çeşitli nedenler sonucunda artan amiloid öncülü proteinler kararsız yapıda olup, çevresel faktörlerin etkisiyle beta tabakası yapısı kazanmaktadır. Beta tabakası oluşturan proteinler biraraya gelerek fibril öncülü agregatları oluşturmaktadır. Amiloid çekirdeği veya protofibril olarak tanımlanan bu yapıların, hücreleri apopitoza yönlendirdiği düşünülmektedir [2]. Hücreler arası bölgede biriken amiloid protofibril öncüllerine, glikozaminoglikanlar ve serum amiloid protein (SAP) katılarak çözünmez yapıdaki amiloid oluşmaktadır [1]. Amiloid birikimiyle karakterize olan hastalıkların sayısı her geçen gün artmaktadır. Alzheimer ve Parkinson hastalığı, romatoid artrit, tip 2 diabetes mellitus, ailevi Akdeniz ateşi ve prion hastalıkları verilebilecek birkaç örnekten biridir [3]. Bütün amiloid birikimleri glikozaminoglikanlar ve serum amiloid proteini içermelerine rağmen amiloid öncül proteinler her hastalık için özgüldür. Amiloid proteinleri aminoasit sekansı açısından herhangi bir homoloji içermez ancak amiloid fibrillerin karakteristik özelliklerinin oluşmasını sağlayan fiziksel ve kimyasal özellikleri benzerdir. HÜCRE ÖLÜMÜ ve YON KANALLARI İyon kanalları, hücre ölümü mekanizmalarından biri olan apopitozda olduğu gibi birçok biyolojik olayda oldukça önemli bir işleve sahiptir [4]. Apopitozda ana morfolojik olay, nükleusun kondensasyonu ve daha sonra parçalara ayrılmasıdır [5]. Apopitozun erken evresinde hücreler birleşme bölgelerinden ayrılmakta, özelleşmiş yüzey organellerini kaybetmekte ve belirgin şekilde büzülmekte, birkaç dakikada hacimlerinin 1/3 ünü kaybetmektedir. Bu görünüm plazma membranında bulunan iyon kanalları ve pompaların aktivasyonunun bozulmasına bağlı olarak gerçekleşmektedir. Apopitoz süreci uyarıldığında kaspazların uyarılmasına bağlı olarak Lck 56 aracılı K + kanalları açılmakta ve hücre içerisinden dışına K + çıkışı gerçekleşmektedir. K + iyonu hücrenin bölünmesi aşamasında etkin rol oynamaktadır. Hücre döngüsünün erken G1 fazı için gereklidir [6]. Bu nedenle hücrenin K + iyonu kaybı hücrenin bölünme sinyalini kaybedip apopitoz sürecinde kalmasına yol açmaktadır. Ayrıca K + iyonunun hücre zarında ortaya çıkardığı membran potansiyelini takiben hücreye Ca +2 iyonu girişi meydana gelmektedir [7]. Apopitotik sürecin başlangıcında Ca 2+ iyonu oldukça önemli rol oynamaktadır. Ca 2+ iyonu, bir mesajcı gibi mitokondri ve endoplazmik retikulum arasındaki etkileşimi düzenlemektedir. Hücre içerisine giren Ca 2+ iyonları mitokondriden az miktarda sitokrom c (Cyt c) salınmasına neden olmaktadır. Salınan sitokrom c, endoplazmik retikulum membranında bulunan inositol- 1.4.5.-trifosfat (InsP 3 ) reseptörlerini uyararak hücrenin sitoplazmasına daha fazla Ca 2+ iyonu çıkışına yol açmaktadır [8]. Hücre sitoplazmasında artan Ca 2+ iyonu sonucunda mitokondriden daha fazla sitokrom c salınmakta ve sonuçta apopitotik sürecin aktivasyonu için gereken apopitozom kompleksi oluşmakta, bu kompleks aracılı çeşitli kaspazlar ve nükleazlar uyarılmaktadır [9] (Şekil 1). Böylece apopitoz süreci başlamaktadır. Apopitoz sürecinde etkili diğer bir kanal da Cl - kanallarıdır. Apopitozun başlangıç aşamasında açılmakta ve açılan kanallardan hücre dışına Cl - iyonu çıkışı meydana gelmektedir. Yine aynı kanallardan simport taşınımla HCO - 3 iyonu hücre dışına çıkmaktadır. Bu da sitozolik asidifikasyona yol açarak hücrenin bölünmesini engellemekte ve DNA nın fragmantasyonuna neden olan nükleazların aktivasyonu için gerekli hücre içi ph yı sağlamaktadır [10]. Daha sonra plazma membranında tomurcuklanmalar oluşmakta ve hücre, sitoplazma ile çevrilmiş kromatin parçalarından oluşan apopitotik cisimciklere parçalanmaktadır. Apopitotik hücreler komşu hücreler ve makrofajlar tarafından tanınmakta ve fagosite edilmektedir. Apopitotik hücrelerin tanınması, plazma membranındaki değişikliklerle olmaktadır. Normalde hücre membranının iç tabakasında olan fosfatidil serin, aminofosfolipid transferaz enzimiyle membranın dış tabakasına göç etmekte ve fagositik hücrelerin vitronektin, lektin özelliğindeki reseptörleri fosfatidil serini tanıyarak fagositozu uyarmaktadır [5]. İyon kanalları, hücrenin bölünmesi ya da apopitoza gitmesi sürecinde hücrenin kaderini belirlemektedir. Birçok çalışma, özellikle Ca 2+ iyonunun bu süreçte kilit bir rol üstlendiğini göstermektedir. Alzheimer hastalığı gibi hücre ölümünün meydana geldiği hastalıklarda, hücrenin ölüm aşamasında, hücre içi Ca 2+ iyon derişiminin belirleyici olduğu gösterilmiştir [11]. AM LO D PEPT D KANALLARININ ÖZELL KLER İlk olarak 1993 yılında Arispe ve arkadaşlarının yaptığı çalışmalarda in vitro koşullarda Aβ peptidinin düzlemsel lipid membranlarına yerleşerek iyon geçirgen kanallar oluşturduğu gösterilmiştir [12]. Bu kanallar ol- Cilt 42 Say 4 2011 191

Akkaya ve Peynircio lu Şekil 1. Apopitoz sürecinde Ca +2 iyon kanallarının rolü. Cyt c: Sitokrom c, ER: Endoplazmik retikulum, IP 3 R: İnositol-1.4.5.-trifosfat reseptörü [9]. dukça büyük, uzun ömürlü, yüksek geçirgenliğe sahip, Ca +2 iyonu başta olmak üzere diğer katyonlara da seçici olan kanallardır [13]. Amiloid peptidlerinin varlığı ve kanal yapısı oluşturmaları hücrede Ca 2+ disregülasyonu, membran depolarizasyonu, mitokondriyal bozukluk ve sitotoksisite gibi çeşitli durumlara yol açmaktadır. Aβ peptidlerinin oluşturduğu kanal formasyonunun Alzheimer hastalığının başlangıcında ilk hedef olarak görülen nöronların ölmesine neden olduğu düşünülmüştür. Hücre ölümünün nedeni olan toksisitenin, kanalların oluşumundan sonra bozulan membran potansiyeline ve hücre içerisine giren Ca +2 iyonuna bağlı olabileceği yönünde çeşitli hipotezler öne sürülmektedir [14]. Teknik problemlerden ötürü, Aβ kanallarını hasta kişilerin beyin hücrelerinde göstermek mümkün olmamıştır, ancak in vitro koşullarda lipozom içerisinde bulunan amiloid peptidlerinin düzlemsel çift tabakalı lipid membranlara (BLMs) lokalize olduğu tespit edilmiştir [14] (Şekil 2). Bu peptidler birbirlerine kovalent bağla bağlanıp dörtlü, altılı veya sekizli alt üniteler halinde, hücre içerisinde tetramer, hekzamer ve oktamer yapısı oluşturup, hücre membranına yerleşerek orada kanal oluşturmaktadır [15]. Peptidlerin hidrofobik yapıda olması membrana yerleşmelerini sağlamaktadır. Şekil 2. Amiloid peptidlerinin (AβP 1-42 ) düzlemsel çift tabakalı lipid membranlar üzerindeki görünümü. Açık kanallar membran üzerinde yüksekte gözükmektedir (oklar). AFM (Atomic Force Microscopy) görüntüsü, orta çözünürlük, tarama alanı 700 nm, 512 piksel [14]. 192 H ACETTEPE T IP D ERG S

Amiloid peptid kanallar a b c d e f g h i Protofibriler yapıdaki amiloid birikimlerinin peptid kanallarını oluşturarak, hücreyi ölüme götürmesiyle ilgili olan süreç endotelyal hücreler kullanılarak araştırılmıştır. Hücrelere AβP 1-42 uygulandıktan sonra, çeşitli parametreler denenerek hücrede meydana gelen değişikliklerin iyon kanallarıyla ve apopitoz sürecini başlatacak olan Ca 2+ iyonu girişiyle olan ilgisi araştırılmıştır [16] (Şekil 3). Daha önceleri AβP 1-42 peptidinin hücreleri taşikinin nöropeptid yolağı ile öldürdüğü düşünüldüğünden, hücrelere ilk olarak 1 mm AβP 1-42 ve 20 mm taşikinin uygulanmıştır. Böylece, hücre zarındaki taşikinin reseptörleri doyurularak, AβP nin taşikinin reseptörlerine bağlanması engellenerek, hücrenin ölüme gitmeyeceği tahmin edilmiştir. Ancak hücre morfolojisinde zamana bağlı olarak değişikliklerin meydana gelmesiyle AβP toksisitesinin bu yolaktan bağımsız olarak oluştuğu bulunmuştur. İkinci grupta hücrelere, AβP ile birlikte bir vitamin E analoğu olan Trolox uygulanmıştır. Hücre ölümlerine neden olan mekanizmalar içinde oksidanların varlığının büyük bir rolü vardır. Eğer hücre AβP varlığında oksidatif strese giriyorsa, hücre ölümü kaçınılmaz olacaktır. Ancak deney sonuçlarına bakıldığı zaman, antioksidan bir madde olan Trolox uygulamasına rağmen hücre morfolojisi yine değişmiş ve hücre küçülüp ölmüştür. Üçüncü grupta, AβP lerin yeni bir kanal oluşturmasına gerek kalmadan hücre membranında zaten var olan Ca 2+ kanallarını kullandıkları düşünülerek, hücrelerin üzerine AβP 1-42 ile beraber Ca 2+ kanalı inhibitörü CdCl 2 eklenmiştir. Sonuçta yine hücre morfolojisi değişmiştir. Bu da membrana Ca 2+ iyonu geçişini sağlayan başka bir kanalın yerleştiğini göstermektedir. Dördüncü olarak hücrelere AβP 1-42 ve ZnCl 2 uygulanmıştır. Zn 2+, bir amiloid peptid kanalları inhibitörü olup, varlığında kanallar kapanmakta ve iyon geçişleri durmaktadır. Uygulama sonrasında zamana bağlı olarak hücre morfolojisinin korunduğu görülmüştür. Son olarak, hücrelerin bulunduğu besiyeri ortamından Ca 2+ iyonu uzaklaştırılmıştır. Membranda kanal yapısı oluşsa bile, hüc- j k l m n o Aβ 1-40 Şekil 3. AβP 1-42 aktivitesi ile hücre morfolojisinde meydana gelen değişiklikler; ZnCl 2 uygulaması ve ekstraselüler ortamdan kalsiyumun uzaklaştırılmasıyla durdurulurken, taşikinin, trolox ve CdCl 2 uygulaması ile durdurulamamıştır. Görüntüler AFM (Atomic Force Microscopy) ile çekilmiştir. Oklar hücre boyutundaki değişmeyi takip etmektedir. Yukarıda belirtilen maddeler endotel hücrelere; 0 dakika (a, d, g, j, m) (kontrol), 30 dakika (b, e, h, k, n) ve 45 dakika (c, f, i, l, o) uygulanmıştır. a-c) 1 mm AβP 1-42 ve 20 mm taşikinin, d-f) 1 mm AβP 1- ve 500 mm trolox uygulaması. Taşikinin veya trolox verilen hücrelerde AβP 1-42 42 ile indüklenen hücresel morfolojik değişiklikler durdurulamamıştır. g-i) 1 mm AβP 1-42 ve 100 mm CdCl 2 uygulaması. CdCl 2, hücreleri AβP ile indüklenen morfolojik değişikliklerden koruyamamıştır. j-l) 1 mm AβP 1-42 ve ZnCl 2 uygulaması. Zn 2+ hücreleri AβP 1-42 ile indüklenen morfolojik değişikliklerden korumuştur. m-o) Ekstraselüler ortamda Ca 2+ iyonu yokluğunda 1 mm AβP 1-42 uygulaması. Hücre morfolojisinde herhangi bir değişiklik görülmemiştir [16]. Cilt 42 Say 4 2011 Amilin Serum amiloid A Şekil 4. Amiloid peptidlerinin oluşturduğu kanalların görünümü. Her kanalın ortasında merkezi porlar görülmektedir. Kanal çevresi 4-8 alt üniteden oluşmaktadır. AFM (Atomic Force Microscopy) görüntüleri olup bu kanalların por çapları; Aβ 1-40 25 nm, amilin 25 nm ve serum amiloid A 20 nm boyutundadır [15]. 193

Akkaya ve Peynircio lu Tablo 1. Amiloid peptidlerinin elektrofizyolojik özellikleri* Voltaja olan Tek bir kanalın İyon Çinko ile Kongo kırmızısıyla Peptid bağımlılığı geçirgenliği seçiciliği inhibisyon inhibisyon Aβ 25-35 Bağımlı 10-400 ps Katyon + + Aβ 1-40 Bağımsız 10-2000 ps Katyon + Bilinmiyor Aβ 1-42 Bağımsız 10-2000 ps Katyon + + İslet amiloid Bağımlı 7.5 ps Katyon + + polipeptidi (amilin) PrP106-126 Bağımsız 10-400 ps Katyon + + PrP82-146 Bağımsız Katyon Bilinmiyor Bilinmiyor Serum amiloid A Bağımsız 10-1000 ps Katyon + + * 13 no lu kaynaktan alınmıştır. re dışından içerisine Ca 2+ iyonu girişi engellenmiştir. Sonuçta hücrelerin büyüklüğünde ve şeklinde herhangi bir değişiklik meydana gelmemiştir. Dolayısıyla amiloid oluşumunda, erken safhalarda görülen toksisitenin, hücre morfolojisindeki değişikliğin ve hücre ölüm sürecinin hücre membranında oluşan amiloid peptid kanallarına ve bu kanallardan geçen Ca 2+ iyonuna bağlı olduğu gösterilmiştir [16]. AβP 1-42, AβP 1-40 peptidleri dışında birçok amiloid peptidi de kanal yapısı oluşturmaktadır [15] (Şekil 4). Bu kanallar da genelde katyon seçici, voltaja bağlı olmayan, geçirgenlikleri yüksek ve kalıcı kanallardır. Kanal yapısı oluşturan peptidlerin listesi ve kanal yapılarının özellikleri Tablo 1 de verilmiştir. Yapılan çalışmalar sonucunda, kanal yapısı oluşturan altı çeşit amiloid proteini veya peptidi tanımlanmıştır. Bu sınıflar; tip 2 diyabet hastalarında görülen İslet Amiloid Polipeptidi (IAPP-AMİLİN), prion proteininin PrP106-206 fragmenti, C-tipi natriüretik peptid, beta-2-mikroglobulin, poliglutamin ve ailevi Akdeniz ateşi hastalığında görülen serum amiloid A (SAA) dır [17-25]. Bu amiloid peptidlerin oluşturdukları kanallar; β-tabakası katlanması, birikim, kanalların Zn 2+ ile bloke edilmesi, kongo kırmızısıyla sitotoksisitenin inhibisyonu ve Ca 2+ homeostazisinin bozulması yönünden Aβ peptidlerinin oluşturdukları kanallara benzerlik göstermektedir [26]. TEDAV YAKLAfiIMLARI Amiloid peptidlerinin kanal yapısı oluşturduğunun keşfinden sonra, tedavi amacıyla kanal yapısının engellenmesi veya oluşan kanalların inhibitörlerinin kullanılması gündeme gelmiştir. Bunun için Zn 2+ ve trometamin gibi Ca +2 kanalları inhibitörleriyle ilgili yapılan çalışmalar devam etmektedir [16]. Birçok çalışmada, Alzheimer hastalarının beyin hücrelerinde, hücre zarında bulunan kolesterol/fosfolipid oranının %30 azaldığı gösterilmiştir. Bu sonuçlar hücre zarında bulunan kolesterolün zara yerleşen iyon kanallarıyla ilgili bir bağlantısı olabileceğini düşündürmüştür. Bu amaçla, PC12 hücrelerinde mevastatin ile kolesterol biyosentezi baskılandıktan sonra hücrelere AβP uygulandığında, hücre zarına yerleşen kanal sayısında artış olduğu ve hücre ölüm oranının arttığı tespit edilmiştir. Sonuç olarak, kolesterolün kanal yapısı oluşmasını engelleyici bir bileşen olarak görev aldığı, Alzheimer hastalarında azalan kolesterol miktarının kanal yapısının oluşmasını hızlandırıcı bir etken olduğu bulunmuştur [27]. SONUÇ Kanal hipotezi, amiloid patogenezini açıklayıcı ve küçük amiloid birikimlerinin (protofibriller) neden amiloid toksisitesine yol açtığıyla ilgili yeni bilgiler edinmemizi sağlamıştır. Birçok hastalıkta primer veya sekonder olarak ortaya çıkabilen amiloid patogenezinin ilk basamağındaki etkisinin aydınlatılmasıyla, olası tedavi yaklaşımlarının da artması beklenmektedir. Amiloid sürecinde önemli rol oynayan iyon kanallarının yapısal ve fonksiyonel özellikleri anlaşıldıkça, iyon kanallarının oluşum sürecini engelleyecek veya oluşan kanalları bloke edebilme yönünde yapılacak çalışmalar önem kazanacaktır. Bugüne kadar daha çok Alzheimer hastalığının tedavisine yönelik yapılan çalışmalar, farklı tipte amiloid birikimleri gördüğümüz diğer hastalıklar için de umut vadedecektir. Kaynaklar 1. Merlini G, Bellotti V. Molecular mechanisms of amyloidosis. N Engl J Med 2003; 349:583-96. 2. Makin OS, Serpell LC. Structures for amyloid fibrils. FEBS J 2005; 272:5950-61. 3. Westermark P. Aspects on human amyloid forms and their fibril polypeptides. FEBS J 2005; 272:5942-9. 4. Evan G, Littlewood T. A matter of life and cell death. Science 1998; 281:1317-26. 194 H ACETTEPE T IP D ERG S

Amiloid peptid kanallar 5. Nagata S, Goldstein P. The Fas death factor. Science 1995; 267:1449-56. 6. Wonderlin WF, Strobl JS. Potassium channels, proliferation and G1 progression. J Membrane Biol 1996; 154:91-107. 7. Parekh AB, Penner R. Store depletion and calcium influx. Physiol Rev 1997; 77:901-30. 8. Scorrano L, Oakes SA, Opferman JT, Cheng EH, Sorcinelli MD, Pozzan T, et al. BAX and BAK regulation of endoplasmic reticulum Ca 2+ : a control point for apoptosis. Science 2003; 300:135-9. 9. Mattson MP, Chan SL. Calcium orchestrates apoptosis. Nature Cell Biology 2003; 5-12:1041-3. 10. Lang F, Föller M, Lang KS, Lang PA, Ritter M, Gulbins E, et al. Ion channels in cell proliferation and apoptotic cell death. J Membrane Biol 2005; 205:147-57. 11. Mattson MP, LaFerla FM, Chan SL, Leissring MA, Shepel PN, Geiger JD. Calcium signaling in the ER: its role in neuronal plasticity and neurodegenerative disorders. Trends Neurosci 2000; 23:222-9. 12. Arispe N, Pollard HB, Rojas E. Giant multilevel cation channels formed by Alzheimer disease amyloid betaprotein [A beta P-(1-40)] in bilayer membranes. Proc Natl Acad Sci USA 1993; 90:10573-7. 13. Kagan BL, Azimov R, Azimova R. Amyloid peptide channels. J Membrane Biol 2004; 202:1-10. 14. Lin H, Bhatia R, Lal R. Amyloid β protein forms ion channels: implications for Alzheimer s disease pathophysiology. FASEB J 2001; 15:2433-44. 15. Quist A, Doudevski I, Lin H, Azimova R, Ng D, Frangione B et al. Amyloid ion channels: a common structural link for protein-misfolding disease. Proc Natl Acad Sci USA 2005; 30:10427-32. 16. Bhatia R, Lin H, Lal R. Fresh and globular amyloid β protein (1-42) induces rapid cellular degeneration: evidence for AβP channel-mediated cellular toxicity. The FASEB Journal 2000; 14:1233-43. 17. Mirzabekov T, Lin MC, Kagan BL. Pore formation by the cytotoxic islet amyloid peptide amylin. J Biol Chem 1996; 270:1988-92. 18. Kourie JI, Culverson A. Prion fragment PrP (106-126) forms distinct channel types. J Neurosci Res 2000; 62:120-33. 19. Lin MC, Mirzabekov T, Kagan BL. Channel formation by a neurotoxic prion protein fragment. J Biol Chem 1997; 272: 44-7. 20. Kourie JI. Synthetic C-type natriuretic peptide forms large cation selective channels. FEBS Lett 1999; 445:57-62. 21. Kourie JI. Characterization of a C-type natriuretic peptide CNP-39-formed cation-selective channel from platypus. Ornithorhynchus anatinus venom. J Physiol London 1999; 518:359-69. 22. Hirakura Y, Kagan BL. Pore formation by beta-2-microglobulin: a mechanism for the pathogenesis of dialysis associated amyloidosis. Amyloid 2001; 8:94-100. 23. Hirakura Y, Azimov R, Azimova R, Kagan BL. Polyglutamine induced ion channels: a possible mechanism for the neurotoxicity of Huntington s and other CAG repeat diseases. J Neurosci Res 2000; 60:490-4. 24. Monoi H, Futaki S, Kugimiya S, Minakata H, Yoshihara K. Poly-l-glutamine forms cation channels: relevance to the pathogenesis of the polyglutamine diseases. Biophys J 2000; 78:2892-9. 25. Hirakura Y, Lin MC, Kagan BL. Alzheimer amyloid aβ1-42 channels: effects of solvent, ph, and congo red. J Neurosci Res 1999; 57:458-66. 26. Kawahara M, Kuroda Y, Arispe N, Rojas E. Alzheimer s β- amyloid, human islet amylin, and prion protein fragment evoke intracellular free calcium elevations by a common mechanism in a hypothalamic GnRH neuronal cell line. J Biol Chem 2000;275:14077-83. 27. Arispe N, Doh M. Plasma membrane cholesterol controls the cytotoxicity of Alzheimer s disease AβP (1-40) and (1-42) peptides. The FASEB Journal 2002; 16:1526-36. Cilt 42 Say 4 2011 195