Haberler
Proteinler: Yaşamın gerçek yaratıcıları
15 Mayıs 2018, Sal
Bilim dünyası, hücrelerin işlevini daha iyi kavrayabilmek ve hastalıklara daha hedef odaklı tedaviler uygulayabilmek için proteinlerin yapısı ve işleyişini çözümlemeye çalışıyor. Uzmanları hummalı bir çalışmaya sürükleyen bu araştırma koluna bir de ad verilmiş: "Proteomics"...
Proteinlerin vücutta çok çeşitli görevleri vardır:
- Katalizör proteinler
- Taşıyıcı ve depolayıcı proteinler
- Koordineli hareketten sorumlu proteinler
- Mekanik destek sağlayıcı proteinler
- Bağışıklık koruma sağlayıcı proteinler
- Sinir atışlarının oluşumundan ve iletiminden sorunlu proteinler
- Büyüme ve cinsel farklılaşmanın kontrolünden sorumlu proteinler
- Hiçbir sınıflamaya girmeyen proteinler
Genetik araştırma şirketi Celera Genomics'in yöneticisi Craig Venter, Beyaz Saray'da yaptığı basın açıklamasında, bu buluşu, 100.000 yıllık insanlık tarihinin ulaştığı en yüksek nokta olarak tanımladı: İnsan DNA'sının şifresi çözümlenmişti. Buna paralel olarak Londra'da düzenlenen bir toplantıda Nature dergisinin Yayın Yönetmeni Philip Campbell, bu başarının yarattığı mutluluk tablosunu anlamsız bulduğunu açıkladı: "Çok şaşırdım! Genomun yüzde 97'sini haritalamışlar, yüzde 85'inin şifresini çözmüşler ve bunlardan sadece yüzde 24'ü okunmaya hazır. Basın toplantısı düzenlemeye ne gerek var ki?"
Birçok uzman, genomun çözümlenmesi konusunda gösterilen bu telaşa bir anlam veremiyor. Çünkü, DNA iplikçiğini oluşturan dört nükleik asidin dizilimi, onların işlevleri konusunda hiçbir bilgi sunmuyor. Yaklaşık 3 milyar harf listelenmiş, 24 başlık altına dağıtılmış.
Ancak araştırmalar ilerledikçe, vücudumuzun genetik temel metnin içine serpiştirilmiş olan genlerin sayısı hakkındaki kuşku da büyüyor. Okul kitaplarında genlerin sayısı 100.000 olarak verilirken, uluslararası araştırmacılar, şimdiye kadar sadece 40.000 gene ulaşabildi. Birçok genin ürünlerinin işlevinin ne olduğu bile henüz bilinmiyor. Bu bulgular, insanoğlunun şu ana kadar sahip olduğu bilgilerle birlikte değerlendirildiğinde hiçbir anlam ifade etmiyor. Araştırmacıların önce, çözümlenen metinde genlerin yerini bulmaları gerekiyor. Bu hiç de kolay değil; çünkü genler, elde edilen metnin sadece yüzde beşini oluşturuyor gibi görünüyor. Geriye kalan dev harf yığınının ne işe yaradığı ise henüz bilinmiyor.
Bu noktada, yeni bir ipucu bulabilmek amacıyla, yapı planları genlerde kodlanmış ve yaşamın sırrını teşkil eden proteinler yeniden mercek altına alındı. Bütün canlıların ana yapısını oluşturan proteinler, hücrenin çalışmasını sağlıyor, sinyal görevini üstleniyor, enerji üretiyor ve taşıyıcı olarak görev yapıyor. Kısacası, organizmanın bütün işlevlerinde rol alıyor. Genleri, canlının sadece yapı planı, proteinleri ise asıl ürün olarak tanımlayabiliriz. Başka bir anlatımla genler bir yemeğin tarifine, proteinler ise daha sonra tabağa servis yapılan yemeğe benzetilebilir.
Bu açıdan bakıldığında, hücrenin nasıl çalıştığının öğrenilmesi gerekiyor. Ancak o zaman, hastalıkların nasıl oluştuğunu anlayabilir ve doğru müdahalede bulunabiliriz. Çünkü, birçok hastalık proteinlerin hatalı üretimi sonucunda ortaya çıkıyor. Proteom araştırmalarında başarıya ulaşıldığı takdirde, özellikle kanser ve kalp rahatsızlıklarında başarılı tedavi olanakları gelişecek ve tam hedefe yönelik ilaçlar üretilebilecek.
Birçok biyokimya uzmanı, yaşamın çeşitliliğinin genler temelinde değil, bir sonraki adım olan proteinler temelinde aranması gerektiğini biliyor. Proteinler, 20. yüzyılın başlarında çok popülerdi. Yaşamsal faaliyetlerin en önemli taşıyıcısı olduğu biliniyordu. Yunancada "birinci, ilk, baş" anlamına gelen "proteros'tan esinlenerek protein adı verilmişti. Ancak daha sonra, insanın genleri keşfedildi. Bütün araştırmacılar, genlerin yapısında bulunan nükleik asitlerin üstünde yoğunlaştı. Proteinler bir kenara itildi.
1960'lı yıllardan bu yana, vücut tarafından üretilen proteinlere giden yol tahmini olarak biliniyor. Vücudun bütün hücrelerinin (kandaki alyuvarlar dışında) çekirdekleri, bütün proteinlerin üretilmesi için gerekli yapı planını içeriyor. Bu orijinal planın metni, adenin (A), timin (T), guanin (G) ve sitozin (C) adlı dört harfin dizilimiyle oluşan çok uzun bir zincirden oluşuyor. Bu orijinal plan, güvenlik gerekçesiyle hep hücre çekirdeğinde kalıyor. Hücre, bir proteine ihtiyaç duyduğunda, hücre çekirdeğindeki ilgili genin bir kopyası hazırlanıyor. Bu işleme "transkripsiyon" adı veriliyor. İşlem sırasında DNA'nın "çift sarmal" yapısını oluşturan iki ipliği bir fermuar gibi açılıyor ve genin harfleri, RNA polimeraz enzimiyle (bu enzim de bir protein yapısında) kopya ediliyor, ama birebir değil: T'nin (nükleik asit timin) yerine U (urasil) ve şeker molekülü deoksiriboz yerine riboz kullanılıyor. Bu sayede vücut, orijinal ile kopyayı birbirinden ayırabiliyor.
Böylece DNA (deoksiribonüklekasit), m-RNA'ya (messenger -haberci- ribonükleikasit) dönüşüyor. Uygulamada bir veri taşıyıcısı olan m-RNA; hücre çekirdeğindeki yapı talimatnamesinin kopyasını, hücre zarındaki ince deliklerden geçirerek sitoplazmadaki ribozomlara aktarıyor. Hayal edilemeyecek kadar küçük protein fabrikaları (ribozom), bu yapı planı doğrultusunda proteinleri üretiyorlar. Bu "translation" (aktarım) işlemi sırasında bir ribozom, m-RNA'nın ipliği boyunca giderek, üçlü kombinasyonunu okuyor, uygun aminoasitleri alıyor ve birbiri ardına bunları ekliyor. Ribozom, gen kopyalamasını bitirince hazır protein zincirini serbest bırakıyor ve bir sonraki m-RNA-protein-yapı talimatını aramaya başlıyor.
Kısa süre öncesine kadar, her bir genin, tek bir işleve sahip tek bir proteinin planını taşıdığı sanılıyordu. Artık, her şeyin tahmin edilenden daha karmaşık olduğu ortaya çıktı. Bir gende gizli bilgilerden, yirmi farklı protein üretilebiliyordu. Karmaşa bu kadarla da sınırlı değil, bir çok protein, üretimi tamamlandıktan sonra değişiyordu (genlerin bunun üzerine hiçbir etkisi olmadan). Bu, genellikle fosfat türevleri, şeker grupları ya da doymamış karbon zincirleri gibi özel yan grupların omurgaya eklenmesiyle gerçekleşiyordu. Bütün bunlar (proteinin karmaşık, üç boyutlu zinciri de dahil) genlerdeki yapı planından kaynaklanmıyor. Başka bir deyişle, genetik mühendisleri genlerin yapı planını tamamen çözümleyebilseler de, eldeki yemek tarifiyle sadece mutfağın kapısına kadar gelebilecekler. Bu başarı onlara, yemeğin pişmesi için gerekli diğer katkı maddelerinin ne olduğu, sonunda ortaya çıkacak yemeğin niteliği ve lezzeti hakkında hiçbir ipucu sunmayacak.
Kaynak: Focus dergi