ÖĞrenmek nediR, neden öĞreniyoruz, nasil öĞreniyoruz

HÜCRELER ARASI HABERLEŞME ÇOK ESKİDİR

Bir hücrenin diğerinin davranışlarını etkilemesine yönelik mekanizmalar çok hücreli organizmalar ortaya çıkmadan önce de vardı. Günümüzde tek hücreli bir organizma olan yeasts’a²⁴ ilişkin çalışmalardan bunu açıkça görebiliyoruz. Bu hücreler biribirlerinden bağımsız olarak yaşayabildikleri halde, özellikle cinsel ilişkinin hazırlanması gibi alanlarda karşılıklı ilişki-haberleşme mekanizmalarına da sahiptirler. Bu durumda, bunlardan birinin salgıladığı bir madde-protein diğeri tarafından algılanır ve ona göre davranışlar düzenlenir.

Yeasts’ler üzerinde yapılan çalışmalarda yukarda anlatılan bütün haberleşme mekanizmala-rını olduğu gibi görebiliyoruz. Hücre dışında faaliyet gösteren sinyal moleküllerinden alıcılara ve bunların hücre içi sinyal molekülü bağlantılarına kadar bütün mekanizmalar mevcuttur burada da. Ancak yeasts’ler haberleşmede sinyal molekülü olarak belirli bir peptit’i kullanırlarken, gelişmiş çok hücreli organizmalar, örneğin hayvanlar, çok fazla sayıda sinyal moleküllerini kullanırlar. Örneğin, proteinler, küçük bazı peptitler, amino asitler, nükleotitler, stereoidler, retinoidler, bazı yağ ve asit ürünleri, hatta nitrik oksit gibi bazı suda çözülmeyen gazlar bile hayvanlar tarafından bu amaçla kullanılmaktadır [6].

İÇ HABERLEŞME-KOMMUNİTY EFFEKT

Şu ana kadar daha çok farklı tipte hücreler arasındaki haberleşmeleri ele almaya çalıştık. Bunun yanı sıra hücereler, kendi kendileriyle ve kendileri gibi olan hücrelerle de sinyal alışverişinde bulunurlar. Bu durumda bir hücrenin, ya da onunla aynı tipteki başka bir hücrenin gönderdiği sinyaller, gene aynı şekilde, o hücrenin alıcılarına yapışırlar (autocrine signaling). Daha çok farklılaşma sürecinin başlarında, bir hücrenin diğerlerine göre farklı gen-açılım faaliyetinde bulunmaya başladığı dönemlerde görülen bu türden sinyal alışverişi, hücreleri içinde bulundukları farklılaşma sürecine teşvik eder, onları bu yolda aktif olmaya cesaretlendirir [6].

“Hücre biyolojisi” dilinde “community effekt”-cemaat etkisi diye adlandırılan bu türden sinyal alış verişi, bir sistemin içindeki elementlerin karşılıklı girdi-çıktı ilişkisi içinde nasıl biribirlerini yarattıklarının, biribirlerinin varlık şartı olduklarının en güzel ifadesidir.

Aynı “community effekt”i bir toplumda, o toplumu meydana getiren bireyler arasındaki ilişkilerde de gözleriz! İnsanlar, hiç farkında olmadan sahip oldukları bağlarla (bunların büyük bir kısmına biz kültürel bağlar deriz) biribirlerine bağlı olduklarını ancak dış ülkelerde bulundukları süre içinde daha iyi anlarlar. Çünkü, bu tür ilişkilerin-bağların varlığı ve ne anlama geldikleri ancak başka ülkelerde başka insanlar arasında yaşarken ortaya çıkar. Farkında olmadan, otomatikman sahip olduğumuz şeylerin değerini ancak onlardan uzak kaldığımız zaman anlarız. Bu yüzdendir ki, yabancı bir ülkede rasladığımız bir vatandaşımız bize orada bulunan herkesten daha yakın gelir. O zaman, hiç konuşmadan bile biribirimizi anlayabildiğimiz o kadar çok özelliklerimiz çıkar ki ortaya.

KANAL YÖNTEMİ-GAP JUNCTİON

Komşu hücreler arasındaki etkileşmenin-mesaj alış verişlerinin bir diğer yolu da kanal yöntemidir (“gap junction”). Biribirine çok yaklaşan hücreler arasında meydana gelebilen bu çok özel etkileşme yönteminde, iki hücrenin sitoplazmaları içi su dolu çok ince bir kanalla biribirine bağlanırlar. Aradaki bu kanal aracılığıyla da iki hücre arasında sinyal molekülü alış verişi gerçekleşir.

Şek.8
Örneğin Ca²⁺ ve cyclic AMP gibi küçük moleküller için çok uygun bir yoldur bu [6]. Fakat protein ve nükleik asit gibi makro moleküller için elverişli değildir. Özellikle embriyonal gelişmenin ilk aşamalarında bu türden sinyal alış verişlerinin çok yoğun olduğu gözlenmiştir. Örneğin, bu türden kanal moleküllerinin bulunmadığı durumlarda, farelerde ve insanlarda, daha sonraları kalp rahatsızlıklarının ortaya çıktığı görülmüştür. Yukarda daha önce ele aldığımız “autocrin signaling” de ve “gap-junction” yoluyla haberleşmede, aynı tipteki hücreler karşılıklı olarak biribirlerinin faaliyetlerini kontrol ederler. Bu şekilde, aynı alt sistemde aynı fonksiyonlara sahip olan agentler arasındaki koordinasyon-integrasyon sağlanmış olur.

Tabi burada hemen şöyle bir soru çıkıyor ortaya: Nasıl oluyor da, organizmada belirli bir alt sistemin içinde onun bir elementi olarak varolabilmek, ancak karşılıklı olarak gerçekleşen böyle bir sinyal alışverişi-community effect- ortamında mümkünken, bu mekanizma içinde kanser hücreleri gibi, mevcut işleyişe tamamen ters bir yapı ortaya çıkabiliyor? Burada bu konunun tartışmasına girecek değiliz elbetteki, ancak öyle görünüyor ki, sorun sistemin içindeki sinyalleşme mekanizmasında bir aksamayla ilgili. Yani bir yerde, bir biçimde bu mekanizmanın işlemediği bir ortam oluşuyor ve orada sistemin kontrolü dışında bir gelişme ortaya çıkabiliyor.

HER HÜCRE BELİRLİ SİNYAL ALIŞVERİŞLERİNE GÖRE PROGRAMLANMIŞTIR

Çok hücreli bir organizmada her hücre çevreden gelen yüzlerce çeşit farklı sinyallerin etkisine maruz kalır. Bunlar, tek tek etkide bulunabilecekleri gibi, değişik biçimlerde (combination) biraraya gelerek de etkide bulunabilirler. Bir hücrenin bütün bu etkilere karşı, gelişme-farklılaşma süreci boyunca ortaya çıkan kendi özgül karakterine uygun olarak cevap verebilmesi gerekir. Bir hücre, belirli bir grup sinyalin etkisine, farklılaşmaya başlayarak cevap verecek şekilde programlanmış olabileceği gibi, başka bir grup sinyale karşı da, diğer başka fonksiyonlarını geliştirerek cevap verebilir. Örneğin büzülerek (contraction) veya belirli bir madde salgılayarak. Ama, örneğin bir hayvanın organizmasında, hücrelerin çoğu, hayatta kalabilmek için belirli sinyallere bağımlı olacak şekilde programlanmışlardır. Eğer bir an bu sinyal kesilirse hücre hemen kendi kendini yok edecek programı aktif hale getirir. Buna da hücre biyolojisinde “programlanmış hücre ölümü” (apoptosis) deniyor [6].

Şek.9
Farklı tipteki hücrelerin hayatta kalabilmek için farklı sinyal gruplarına ihtiyaçları vardır. Bu sinyaller ise hücrelerin ilişki halinde olduğu çevreden gelirler. Bu nedenle, organizma içindeki hücreler ancak içinde bulundukları çevreyle birlikte varolabilirler.

Bir hayvan organizmasının oluşumunda rol oynayan yüzlerce çeşit sinyal molekülünden, bunların değişik biçimlerde biraraya gelmeleriyle sınırsız sinyal molekülü grupları (combinations) elde etmek mümkündür. Çeşitli alt sistemlerin ve bir bütün olarak sitemin davranışlarının kontrolü bunlar aracılığıyla gerçekleştirilir.

Tam bu noktada gene yukarda bahsettiğimiz sorun-kanser sorunu akla geliyor! Ve insan sormadan edemiyor, nasıl oluyor da, örneğin karaciğerin ortasında, oradaki bütün o sinyalleşme mekanizmalarına rağmen, bir ada gibi bir tümör oluşabiliyor? Kanserli de olsalar, bu hücrelerin çevredeki hücrelerle sinyal alışverişinde bulunmadan hayatta kalabilmeleri mümkün değil! Bu nedenle, diğer normal hücrelerle kanserliler arasında sinyal alışverişinde bir sorun olmasa gerek. O halde nasıl oluyor da, çok farklı oldukları halde, kanserli hücreler diğer normal hücrelerle haberleşmeyi başarabiliyorlar? Belki de bir tür aldatma mekanizması gelişiyor arada! Ya da herşey, haberleşme vs. normal işliyor, ancak arada bir tür faz farkı oluştuğu için değişik bir yapı ortaya çıkıyor?