Evrendeki tüm canlılar hayati fonksiyonlarını sürdürebilmek için enerjiye ihtiyaç duyarlar. İhtiyaç duyulan bu enerji hücresel solunum ile elde edilir. Hücresel solunum bilinen nefes almadan farklıdır ve hücrelerde enerji üretmek için kullanılacak molekülü sağlamak üzere gerçekleşen glikoz yıkım süreci olarak tanımlanabilir 1. Hücresel solunum iki başlık altında incelenir 2:

  • Anaerobik/ Oksijensiz Solunum: Bu solunum türü oksijen bulunmadığı veya düşük oksijen konsantrasyonu bulunan durumlarda yaygın olarak görülür 1,2. İki basamakta (glikoliz ve fermantasyon) sitoplazmada gerçekleşir 1. Fermantasyon olarak da bilinir 1. Kas hücrelerinde laktik asit fermantasyonu olarak gerçekleşir ve glikoz yıkılarak laktik asit ile ATP elde edilir 1,2. Bitki hücreleri ve maya mantarlarında da alkol fermantasyonu olarak gerçekleşir 1,2. Alkol fermantasyonunda glikoz yıkımı sonucu etanol, karbondioksit (CO2) ve ATP elde edilir 1,2.
  • Aerobik/ Oksijenli Solunum: Oksijenli solunumda oksijensiz solunuma kıyasla daha fazla ATP üretilir 2. Hücre içindeki glikoz oksijenle reaksiyona girer ve ATP elde edilir 1. C6H12O6 + 6 O2 →  6 CO2 + 6 H2O + ATP Oksijenli solunum üç basamakta gerçekleşir; glikoliz, krebs döngüsü ve oksidatif fosforilasyon (ETS) 1. Glikoliz tüm canlılarda sitoplazmada gerçekleşirken, krebs döngüsü ökaryotlarda mitokondri matriks sıvısında, prokaryotlarda sitoplazmada gerçekleşir 1. ETS ise daima mitokondri iç zarı üzerinde gerçekleşir 1.

Bugüne kadar çok hücreli ökaryotların oksijenli solunum yaptığı ve oksijen olmadan hayatta kalamayacağına inanılıyordu. Fakat son çalışmalar gösterdi ki anaerobik koşullara adaptasyon sadece tek hücreli ökaryotlar tarafından değil, aynı zamanda çok hücreli bir ökaryot olan Henneguya salminicola ‘da da gözlemlendi 3.

Henneguya cinsi parazitler miksosporan parazitlerdir 4.  Bu parazitler çeşitli doku ve organlara psödokistler bırakarak enfeksiyona yol açar 5. Psödokistler içlerinde yüzlerce, binlerce küçük sporlar barındırırlar 5. Hem tatlı su balıklarında hem de tuzlu su balıklarında çeşitli organ ve dokularda enfeksiyona sebep olabilir 4.

Figür 1: Henneguya salminicola’nın mikroskobik görüntüsü

Figür 1: Henneguya salminicola’nın mikroskobik görüntüsü

Henneguya salminicola histozoik yani dokuları tutan bir parazittir ve salmon balıklarında çizgili kaslarda psödokistler bırakır 5. Bu kistler küçük, beyaz ve konak organizmanın bağ dokusu tarafından çevrelenmiş olarak gözlemlenir 6. Kistlerin içi olgunlaşmış sporlarla doludur ve beyaz viskoz bir sıvı olarak görülür 6.

Yahalomi ve ekip arkadaşları tarafından yapılan çalışmada Henneguya salminicola ile yine bir salmon balığı paraziti olan Myxobolus squamalis kıyaslandı 3. Bu iki türden toplanan transkriptomlar ve genomlarla yapılan filogenetik analizler iki parazitin yakın akraba olduğunu doğruladıktan sonra mitokondri (mt) genomları üzerine çalışma sürdürüldü 3. M. squamalis‘den elde edilen mt genomlarının halkasal ve tek kromozomdan oluşmuş olduğu gözlemlendi 3. Ayrıca bu mt genomlarının tRNA’lardan yoksun olduğu ve evrimsel hızlarının yüksek olduğu saptandı 3. H. salminicola’dan ise mt genomu elde edilemedi 3.

Mitokondride DNA varlığını saptamak amacıyla her iki parazitin hücreleri DAPI ile boyandığında M. squamalis çekirdek ve mitokondri için karakteristik boyama gösterirken H. salminicola sadece çekirdek için boyama gösterdi 3. Boyama sonucunda H. salminicola’nın mt genomu bulunmadığı kanıtlandı 3. Elektron mikroskobu ile incelemeler sonucunda her iki parazit türünde de mitokondri benzeri çift zarlı ve krista bulunan fakat mt genomu bulunmayan bir organelin varlığı saptandı 3.

Figür 2: Parazit hücrelerinin DAPI ile boyanması sonucu elde edilen mikroskobik görüntüler ve elektron mikroskopi görüntüsü. (A) Boyanmış M. squamalis hücrelerinin çekirdekleri ve mt nükleozomları (oklar ile gösterilmiştir). (B) Boyanmış H. salminicola hücrelerinin çekirdekleri. (C) H. salminicola hücresinden elektron mikroskobu ile elde edilmiş mt benzeri organel görüntüsü.

Parazitlerde bulunan nükleer DNA’lar incelendiğinde mt proteomunun hala kodlanmış olarak kaldığı keşfedildi 3. Kodlanmış olan genlerden bazılarının mitokondride gerçekleşen metabolik olaylara dahil olduğu saptandı ve H. salminicola hücrelerinde bulunan mt benzeri organelin M. squamalis hücrelerinde bulunan mt gibi hala çeşitli metabolik faaliyetleri yerine getirdiği anlaşıldı 3. Mitokondri iç zarı üzerinde bulunan ve ETS için önemli rollere sahip olan komplekslerden I, III ve IV ’ü kodlayan genlerin H. salminicola genomunda bulunmadığı ya da psödogenler olarak bulunduğu tespit edildi 3. Kompleks IV oksijenle reaksiyona giren kompleks olduğu için bu parazitin standart aerobik solunum yapamayacağı sonucuna varıldı 3.

Mt benzeri organelde bulunan krista ve parazit genomunda bulunan psödogenler oksijenli solunum ve mt genomunun yok olmasının yakın zamanda gerçekleşen evrimsel bir olaya işaret ettiği ve sebebinin konak organizmalarda bulunan düşük oksijen konsantrasyonu olabileceği sonucuna varılmasını sağladı 3.

Figür 3: M. squamalis hücrelerinde bulunan aerobik solunum yapan mt ve H. salminicola hücrelerinde bulunan mt benzeri organel kıyaslaması.

KAYNAKLAR

  1. https://www.khanacademy.org/science/highschoolbiology/hsenergyandtransport/hscellularrespiration/a/hscellularrespirationreview
  2. https://www.bbc.co.uk/bitesize/guides/zm6rd2p/revision/2
  3. Yahalomi D, Atkinson SD, Neuhof M, et al. A cnidarian parasite of salmon (Myxozoa: Henneguya) lacks a mitochondrial genome. Proc Natl Acad Sci U S A. 2020;117(10). doi:10.1073/pnas.1909907117
  4. Clouthier SC, Gunning DJ, Olafson RW, Kay WW. Antigenic characterization of  Henneguya salminicola. Mol Biochem Parasitol. 1997;90(2). doi:10.1016/S01666851(97)00200-4
  5. McClelland RS, Murphy DM, Cone DK. Report of spores of Henneguya salminicola (Myxozoa) in human stool specimens: Possible source of confusion with human spermatozoa. J Clin Microbiol. 1997;35(11). doi:10.1128/jcm.35.11.2815-2818.1997
  6. Fish FF. Observations on Henneguya salminicola Ward, a Myxosporidian Parasitic in Pacific Salmon. J Parasitol. 1939;25(2). doi:10.2307/3272359

GÖRSEL KAYNAKLARI

Figür 1: Yahalomi D, Atkinson SD, Neuhof M, et al. A cnidarian parasite of salmon (Myxozoa: Henneguya) lacks a mitochondrial genome. Proc Natl Acad Sci U S A. 2020;117(10). doi:10.1073/pnas.1909907117

Figür 2 ve 3: McClelland RS, Murphy DM, Cone DK. Report of spores of Henneguya salminicola (Myxozoa) in human stool specimens: Possible source of confusion with human spermatozoa. J Clin Microbiol. 1997;35(11). doi:10.1128/jcm.35.11.2815-2818.1997

10 Responses

  1. Elinize, emeğinize sağlık. Benim için çok faydalı bir yazı oldu. Devamını bekliyoruz. Başarılar dilerim 💐

  2. Bilim tüm bilinmeyenleri tek hucrelilerden başlayarak aydınlatmaya,açıklamaya hep devam etsin, iyi çalışmalar.

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *