Inovasi Perawatan Konservasi Gigi Melalui Teknologi Tissue Engineering
Tissue Engineering(Tr)
-
Upload
arda-deniz-dokuzoglu -
Category
Documents
-
view
57 -
download
0
Transcript of Tissue Engineering(Tr)
Doku Mühendisliğinde Moleküler Biyoloji, ECM ve Hücresel EtkileşimlerArda Deniz DOKUZOĞLU
Polisiye Bir Roman Olarak Biyoloji
T=0
T=t
T=Big bang
T=Bugün
Hikayenin Başında Kronolojik olarak en sonda gelen olayları öğreniriz . Bu bir gizemin başlangıcıdır.
Hikaye İlerledikçe günümüz olaylarından yola çıkıp, ipuçlarını toplayarak gizemi çözmek için geçmişteki olay akışını anlama çabası başlar. Olay örgüsünün aydınlatılmasıyla çözüme ulaşılır.
DNA ve Çekirdek
Exon-Intron ve Santral Dogma
mRNA Processing ve Alternative Splicing
Gen EkspresyonuHücre Karekteri
Çevresel Şartlara Cevabına Göre Genler
Housekeeping Genler: Çevresel şartlardan etkilenmeyen görece sabit ekspresyonlu genler. (Actin, GAPDH, Ubiquitin)
İndüklenir Genler: Çevresel şartlara göre ekspresyonu değişen genler
Ekspresyon Sürekliliğine Göre Genler
Fakültatif Genler: Yalnızca gerektiğinde eksprese olan genler
Yapısal Genler: Sürekli ekspresyonu olan genler
Gen Türleri
Hücre HattıGen Ekspresyonları(Klf4 Transkriptom)
Gen Ekspresyonu Temel Kontrol Mekanizmaları
On/Off Genler: Transkripsiyon faktörleri tarafından baskılanma veya ifade edilme.
Stoplazmik Sessiz mRNA: Stoplazmada sentezlenmiş mRNA ların translasyon için hazır şekilde uygun şartları bekeme durumu.
Nükleer RNA Proses Kontrolü: RNA’lar sentez sonrası importin/exportin gibi yapılar yardımıyla uzun yollar katederler. Bu süre zarfında yalnız degredasyona uğramayacak kadar stabil mRNA’lar stoplazmaya ulaşır. (siRNA baskılaması, ekzonükleaz interferansı)
İndirekt Protein Stabilitesi: Proteinler ancak belli süre zarflarında işlevsel kalabilirler. Sonrasında ubiquitin’lenerek proteazomlarda parçalanırlar. Bu işlemin sürekliliği dolaylı yoldan bir genin aktivitesini de baskılayıcı bir etmendir.
Transkripsiyon Faktörleri
Acid Blob: Trankripsiyon kompleksinin oluşumunu hızlandırır .Histon Deasetilaz gibi yan efektörlerle birleşebilir.
Arttırıcı veya Baskılayıcı olabilirler. Ligandları ve çapraz etkileşimleri vardır.
Histon ve Kromatin (Uzun Süreli Ekspresyon Kontrolü)
Memeli olmayan alyuvarlar tamamen heterokromatiktir.
Epigenetik Kontrol Mekanizmaları
Histon Metilasyonu (Mono, di, tri)
Histon Asetilasyonu***
Histon Fosforilasyonu
Histon Ubiquitinasyon
DNA metilasyonu***
ncRNA
Histon modifikasyonları nın bir kısmı Polycomb, Trithorax grupları tarafından gerçekleştirilir. Metillenmiş DNA (CpG) tarafından HDAC’lar (histon deasetilaz) toplanır ve böylece bu bölgelerdeki histonlar deasetillenerek inaktif hale gelir.
DNA Metilasyonu ve Kalıtımı
De novo methylase
Yalnız CpG bölgesinde sitozinin metilasyonu gerçekleşir.
Konunun Doku Mühendisliği ile İlişkisi
Bahsi geçen genetik modifikasyonlar hücrelerin doğal ortamında kök hücrelerden nasıl primer hücre hatlarına dönüştüğünü açıklamada kullanılır. Bu işleme farklılaşma, özelleşme denir.
Embriyonun gelişimi sırasında büyük rolü bu sistemler oynar.
Gen modifikasyonları aynı zamanda farklılaşmış hücrelerin çevresel uyaranlara nasıl genetik düzeyde tepki verebildiğni açıklar.
Bu sistemleri bilmek, hücrelerin davranışlarını anlamak ve onlara müdahale edebilmek için şarttır.
Hücre Yüzeyi
Hücre Membranı ve Özellikleri
Düşük yoğunluklu hidrofobik maddeler basit diffüzyon ile zardan geçer. (Retinoik Asit, Steroid, Tiroid Hormonlar)
İyonların zardan geçişi sıkı şekilde denetlenmektedir. Denge İyon kanalları ve pompaları yardımıyla sağlanır.
En önemli iyonlar Na, K, Ca, Cl, Mg iyonlarıdır.
Hücre Dışı Na ve Ca iyon yoğunluğu hücre içine göre çok daha yüksektir.
Ca konsantrasyonu hücre dışında 10000 kat daha yüksektir. Hücre zarındaki küçük bir hasar tamiri mümkün olmayan hasarlara sebep olabilir.
Hücre zarında İyon kanalları, pompaları, adhezyon molekülleri, ekstraselüler sinyal reseptörleri(Hücre içi sinyal kaskadlarını başlatan enzimlerdir.) , reseptör-kanallar(Ligand bağımlı Ca kanalları, Voltaj kapılı sodyum kanalları) bulunur.
Hücre kültüründe kullanılan serum(fetal sığır serumu) bu reseptörlerin büyük çoğunluğunu uyaran bir çok sinyal molekülü bulunur. Yokluğunda hücreler G0 fazında tutuklu kalır.
Sinyal İletim Tipleri
G protein-coupled (seven-pass) (adrenerjik, chemokine receptor)
Tyrosine, Histidine kinase (RTK, Büyüme Faktörü, İnsülin) Otofosforilasyon -> Fosforilasyon kaskadı, Ras,Rho, Raf aktivasyonu
Integrin (Matrix Algısı)
Toll Gate (TLR)
Ligand Kapılı İyon Kanalları
İntracellular (Steroid, Retinoic Acid receptors)
Calcium -> GPCR/RTK etkisi ile ER’den salınır veya Kapılı İyon Kanallarından alınır -> Enzime bağlanır/Doğrudan proteini etkiler. Kas kasılması, hücre göçü, nörotransmitter salınımı
NO -> soluble Guanylyl cyclase
Redox (SO, H2O2, CO, H2S)
Lypophilics (DiAcylGlycerol, Ceramide) -> PKC (Protein Kinase C)
Hücrede Sinyal İletimi
!
Konunun Doku Mühendisliği ile İlişkisi
Hücrelerin dış ortamı nasıl algıladıklarını ve genetik bir cevap oluşturmak için nasıl bir yol izlediklerini anlamak için sinyal iletimini iyi anlamak gerekir.
Doku Mühendisliğnde kullanılan yöntemlerin hemen hemen hepsi bu sinyal iletim yollarını stimüle ederek hücreleri yönlendirmekten ibarettir.
Sinyal moleküllerinin kullanımı, Kültür prosedürleri (Ortam şartları, flask konfluensi) gibi yöntemler sinyal iletimiyle yakından ilişkilidir.
Hücre İskeleti Mikrofilamentler (Actin)
G actin monomerlerinin polmerizasyonu ile çift alfa heliks yapıdadır. Hücresel hareketin temel bileşenidir.
Alpha,beta,gamma üç ana tiptir alpha kas yapısında diğerleri iskelette bulunur
- uç inert + uç aktiftir monomerler bu uçtan eklenir
Motor protein Myosin filamentler (–) yönde kayar
Kasılma düzleminde ve fibroblast tutunmasında antiparalel filamentler varken filopodia paralel filamentler içerir. Hücre korteksinde dağınık kısa filamentler görülür.
Mikrotübüller (Tübülin) Kinesin(+ yönelim), Dynein(- yönelim) motor proteinler
- uç sentriollere bağlı + uçlardan uzama/kısalma gerçekleşir
Polimerizasyonu dimerlerin + ucundaki GDP -> GTP şapka stabilizasyonu sağlar
Ara filamentler (Epitel-Sitokeratin, Mezenkimal-Vimentin, Neuron-Neurofilament)
Hücre İskeleti
Hücre İskeleti
Adhezyon Molekülleri
E-Cadherin özellikle embriyonik hücrelerin adhezyonunda görevli, (E-epitel, N-nöral)
Bağlanmak için Mg veya Ca gereksinimi vardır.
Immunoglobulin benzeri yapılardır. ICAM, L1, NCAM gibi çeşitleri vardır.
Hücre-ECM Etkileşimleri
Konunun Doku Mühendisliği ile İlişkisi
Hücrelerin Dış Matriksi tanıma ve ilişki kurması,
Hücrelerin Matriks üzerinde hareket etme mekanzması,
Hücrelerin substratları üzerinde form alması ve polarizasyonu,
Hücre içi madde iletim mekanizmalarının aydınlatılması bu konu ile ilişkilidir.
Doku Mühendisliğinde hücrelere uygun matriksi, iyi bir tutunma ve hareket ortamını sağlamak için bu mekanizmaların iyi kavranması gerekir.
ECM ve İskelelerGerçek ve Taklit
İnsanın Ana Maddesi Nedir?
Collagen
Fibronectin
Laminin
Elastin
Tenascin
Decorin
Hyaluronan
Dermatan Sulfate
Chondroitin Sulfate
Heparan Sulfate
Keratan Sulfate
Thrombospondin
Fibrillin
Nidogen
Perlecan
Lumican
Fibromodulin
Thrombin
Vitronectin
Osteopondin
Bone Sialoprotein
Fibrin
Ekstraselülar Matriks Molekülleri
I- heterodimer, fibril
II- homotrimer, fibril
III- homotrimer, fibril
IV- heterotrimer, fibril network
V- heterotrimer, regulator
VII- strap basement to stroma
VIII- Vascular physiology
IX- FACIT
X
XI- heterotrimer, regulator
XXIV- homotrimer
XXVII- homotrimer
XII- FACIT, Contain Fn3
XIV- FACIT
XVI- FACIT
XIX- FACIT
XX- FACIT
XXI- FACIT
XXII- FACIT
XVII- Anchor cells to basement
XVIII- Vascular phys., Multiplexin, Heparan Sulfate attachment
XV- Multiplexin
VI
Collagen
Konunun Doku Mühendisliği ile İlişkisi
Taklit etmek için önce aslını çok iyi anlamak gerekir!
ECM’in yapısını kavramak biyoteknoloji ve biyomimikrinin gelişmesi için önemli bir adımdır.
Bir doku mühendisi ECM komponentlerine ve yapılarına hakim olmalıdır.
Rejenerasyon ve Morfolojik ModifikasyonlarYara İyileşmesi, EMT, MET
İnsanda Normal Yara İyileşme Süreci
7-10 hafta içinde mekanik kuvvetin ancak %50’si geri
kazanılmakta
EM-ME Dönüşümleri
Teşekkürler…