Hücre Dışı Matriks ve Hücre Duvarı

Bir hücrenin içinde neler olduğunu yeterince inceledik. Peki, hücrenin dışında neler bulunur? Bu, nasıl bir hücreyi incelediğinize göre farklılık gösterir.

Bitkilerde ve mantarlarda koruma ve destek için sert bir hücre duvarı bulunurken; hayvan hücreleri, hücre dışı matriks adı verilen bir makromolekül ağ örgüsü oluşturmak için çevresine bazı maddeler salgılayabilirler. Şimdi, bu dış yapıları ve farklı hücre çeşitleri için nasıl bir rolleri olduğunu daha ayrıntılı bir şekilde inceleyeceğiz.

Pek çok hayvan hücresi, hücre dışında bulunan alana bazı maddeler salgılar ve böylece hücre dışı/ekstraselüler matriks (HDM) adı verilen karmaşık bir protein ve karbonhidrat ağı oluşturur. Hücre dışı matriksi oluşturan önemli bir bileşen de kolajen proteinidir. Kolajen proteinleri karbonhidratlarla değişikliğe uğratılır ve hücreden salgılandıkları zaman bir araya gelerek kolajen lifçikleri denilen uzun lifleri oluştururlar.${}^1$‍

Kolajen, dokuların güçlenmesi ve yapısal bütünlük kazanmasında kilit bir rol oynar. Ehlers-Danlos sendromu gibi insanlarda görülen ve kolajeni etkileyen genetik bozukluklar, dokuların gerginleşip çabuk yırtılmalarına sebep olur.${}^2$‍

Hücre dışı matrikste, kolajen lifleri içlerinde karbonhidrat bulunan ve aşağıdaki resimde görüldüğü şekilde uzun bir polisakkarit omurgasına bağlı olabilen bir dizi proteoglikanla iç içe geçmiş durumdadır. Hücre dışı matriks, aynı zamanda farklı pek çok çeşit protein ve karbonhidratı da içerebilir.

Hücre dışı matriks, çevresini sardığı hücrelere doğrudan bağlıdır. Önemli bağlantılardan biri de hücre zarının içerisinde bulunan ve integrin adı verilen proteinlerdir. Yukarıdaki şemada yeşille gösterilen fibronektin molekülleri gibi, hücre dışı matrikste bulunan proteinler, integrinler ve kolajen gibi diğer hücre dışı matriks proteinleri arasında köprü işlevi görebilir. Zarın iç tarafındaysa, integrinler hücre iskeletine (sitoiskelet) bağlıdırlar.

İntegrinler, hücreyi hücre dışı matrikse bağlar. İntegrinler ayrıca hücrenin çevresini algılamasına da yardımcı olurlar. Hücre dışı matriksten gelen kimyasal ve mekanik ipuçlarını tespit edip yanıt olarak sinyal patikalarını tetikleyebilirler.${}^{4,5}$‍

Kanın pıhtılaşması, hücreler ve hücre dışı matriks arasındaki iletişime verilebilecek bir diğer örnektir. Kan damarını çevreleyen hücreler zarar gördüğünde, doku faktörü adı verilen bir protein reseptörü devreye girer. Doku faktörü hücre dışı matrikste bulunan bir moleküle bağlandığında, kan kaybını azaltan bir dizi eylemi tetikler. Örneğin, doku faktörü, trombositlerin zarar görmüş kan damarının duvarına yapışmasını ve pıhtılaşma faktörü üretmesini sağlar.

Bitkiler kolajen üretmese de, hücre duvarı adı verilen kendi destekleyici hücre dışı yapıları bulunmaktadır. Hücre duvarı, hücrenin çevresini saran sert bir tabakadır; hücreyi koruyup destekler ve hücreye şekil verir. Daha önce kereviz gibi çiğ bir sebzeyi ısırdığınızda çatırdadığını fark ettiniz mi? Bu sesin önemli bir sebebi, kerevizin hücre duvarlarının sertliğidir.

Mantarlarda, bazı protistlerde (çoğunlukla tek hücreli ökaryotlar) ve prokaryotların çoğunda da hücre duvarı bulunur. Ancak çatırdayıp çatırdamadıklarına bakmak için bunlardan hiçbirini ısırmanızı önermem!

Hayvanlardaki hücre dışı matriks gibi, bitkilerin hücre duvarı da hücrenin salgıladığı moleküllerden oluşur. Bitki hücresi duvarını oluşturan en önemli organik molekül, glikoz dizilerinden oluşan selüloz adlı bir polisakkarittir. Aşağıdaki şemada görebileceğiniz gibi, selüloz "mikrofibril" adı verilen lifleri oluşturacak şekilde bir araya gelir.

Bitkilerin çoğunun hücre duvarı farklı tür polisakkarit ve proteinler içerir. Selüloza ek olarak, bitki hücresi duvarında yaygın olarak bulunan diğer polisakkaritler (yukarıdaki şemada da gösterildiği şekilde) hemiselüloz ve pektindir. Şemanın üst kısmında bulunan orta lamel ise komşu bitki hücrelerinin hücre duvarlarının bir arada durmasına yardımcı olan yapışkan bir tabakadır.${}^{6,7}$‍