Çift Sarmal DNA’nın Gerçek Kaşifi: Rosalind Franklin
Geçtiğimiz günlerde doğum günü nedeniyle anılan öncü bilim kadını Rosalind Elsie Franklin (25 Temmuz 1920-16 Nisan 1958); çalışmaları DNA, RNA, virüsler, kömür ve grafitin moleküler yapılarının anlaşılmasında kilit öneme sahip İngiliz fizikokimyacısı ve x-ray kristalografıdır. Virüsler ve kömür üzerindeki çalışmaları yaşamı sırasında takdir edilmiş olsa da DNA’nın yapısının keşfine ilişkin katkıları sağlığında büyük ölçüde görmezden gelinmiş; bu nedenle “anlaşılmamış veya unutlmuş kadın kahraman”, “DNA’nın karanlık leydisi” ve “moleküler biyolojinin Slyvia Plath’ı” olarak da anılmıştır.
Rosalind Franklin, Cambridge’deki Newnham College’dan 1941 yılında doğa bilimleri alanında dereceyle mezun oldu. 1942 yılında İngiliz Kömür Kullanımı Araştırma Kuruluşu’nda bir araştırma pozisyonuna getirildi. Buradaki araştırmasıyla 1945 yılında Cambridge’den PhD ünvanını aldı.1947 yılında Paris’e taşındı ve orada doktora sonrası araştırmacı olarak çalışarak X-ray kristalografi alanında ustalaştı. 1951’de Londra’daki King’s College bünyesinde araştırmacı olarak çalışmaya başladı ve orada DNA’nın çift sarmal yapısının açığa çıkarılmasını sağlayan kritik önemdeki özelliklerini keşfetti.
Franklin en çok DNA difraksiyon görüntüleri ve özellikle de kendisinin hassaslaştırıp uyarlayarak odakladığı X-ray tüpü ve mikro kamera ile öğrencisi Raymond Gosling tarafından çekilen 51 no.lu fotoğraf ile tanınır ki bu fotoğraf daha sonra DNA’nın çift sarmal yapısının keşfini sağlamış ve Francis Crick, James Watson ve Maurice Wilkins’e 1962 yılında Nobel Tıp veya Fizyoloji ödülünü kazandırmıştır. Watson daha sonra Franklin’in de Nobel Kimya Ödülü’ne aday gösterilmesini önerdiyse de bu öneri Franklin’in ölümünden sonra olduğu için Nobel Komitesi tarafından kabul edilmedi.
Franklin 1953 yılında geçtiği Birbeck College’da da virüslerin yapılarıyla ilgili öncü çalışmalar yaptı. 1958 yılında Brüksel’deki uluslar arası bir fuarda tütün mozaik virüsünün yapısını açıklayacağı sunumunu yapamadan bir gün önce, henüz 37 yaşındayken over (yumurtalık) kanserinden hayatını kaybetti. Birlikte çalıştığı takım arkadaşı Aaron Klug daha sonra araştırmasını devam ettirerek 1982 Nobel Kimya Ödülü’nü kazandı.
Franklin X-ray difraksiyon teknikleri alanındaki ustalığını DNA’nın yapısını araştırma üzerine uyguladı ve fizikokimya altyapısını da kullanarak çalıştığı örneklerin kritik hidrasyon yani sıvı içeriği durumunu da doğru şekilde ayarladı. Bu şekilde Franklin ve asistanı Gosling DNA’nın hidrasyon durumuna göre iki formu olduğunu keşfettiler; yüksek nem oranında yani ıslakken DNA lifleri uzun ve ince, kurutulduğunda ise kısa ve kalın hale geliyordu. Franklin bu iki formu sırasıyla B ve A olarak isimlendirdi. Daha sonra Kings College yöneticisi bu iki form üzerindeki çalışmaları ikiye böldü; Franklin A formu üzerinde çalışmayı tercih ederken çalışma arkadaşı Wilkins B formunu seçti. ( A formunun biyolojik fonksiyonları ancak 60 yıl sonra anlaşılabilmiştir). Daha sonra John Desmond Bernal tarafından “herhangi bir maddenin şimdiye kadar çekilmiş en güzel X-ray fotoğrafı” olarak da tanımlanan ünlü 51 no.lu fotoğrafı da içeren X-ray difraksiyon fotoğrafları bu dönemde çekildi.
Cambridge Üniversitesi Cavendish laboratuarında çalışan James Watson bu çalışmalardan haberdardı ve 30 Ocak 1953’te Linus Pauling’in hatalı bir DNA modeli önerisi içeren çalışmasının ön baskısıyla, Pauling kendi hatasını anlamadan hepsinin ona karşı işbirliği yapmasını önermek üzere Kings’e gitti. Franklin bu yöntemi izlemek konusunda onunla aynı fikirde değildi ve Watson onu kendi verisini bile nasıl yorumlayacağını bilmemekle itham etti. Ancak B-DNA ekibinin lideri Maurice Wilkins ile Franklin arasında belirgin kişilik farkları bulunuyordu, Wilkins baştan beri Franklin’in kendi çalışmasına sonradan dahil edildiğini düşünüyordu ve Watson’a onun haberi olmaksızın Franklin’in DNA x-ray fotoğrafını gösterdi. Bundan kısa süre sonra 1953 Şubat’ının ortalarında da, Francis Crick’in tez danışmanı Max Perutz, Crick’e Tıbbi Araştırma Konseyi biyofizik komitesinin Aralık 1952’deki Kings College ziyareti için hazırlanmış bir raporun kopyasını verdi, bu raporda Franklin’in pek çok kristalografik hesaplaması yer alıyordu. Bu olaylardan sonra Şubat 1953’te James Watson ve Francis Crick, King’s College’ta çalışan iki takımın da verilerine benzer veriler kullanarak B form DNA ile ilgili bir moleküler model inşa etmeye başladılar. Verilerinin büyük çoğunluğu doğrudan Kings’teki Franklin ve Wilkins’in çalışmalarından alınmıştı. Model inşa etme yöntemi 1951’de Linus Pauling’in alfa heliks protein yapısını açığa çıkarmasında başarıyla uygulanmıştı, ancak Franklin doğru şekilde model inşa etmeye kılavuzluk edecek yeterli veri olmaksızın tam olgunlaşmamış teorik modeller inşa etme çabalarına karşıydı ve yapı hakkında ancak yeterli bilgi elde edildikten sonra model inşa edilmesi gerektiğine inanıyordu.
Franklin, yöneticisi Randall ve meslektaşı Wilkins’le yaşadığı sıkıntılar nedeniyle Birbeck College’a geçmeye karar verdi ancak Randall bütün DNA çalışmasının Kings’te kalmasında ısrarcı olduğu için Franklin’in difraksiyon fotoğraflarının kopyaları asistanı Gosling tarafından Wilkins’e verildi. 28 Şubat 1953’te Watson ve Crick, bir barda “hayatın sırrını bulduklarını” iddia edecek kadar sorunu çözdüklerini düşünüyorlardı.
Watson ve Crick modellerinin inşasını 7 Mart 1953’te bitirdiler ve bir gün sonra Wilkins’ten Franklin’in en sonunda Kings College’tan ayrıldığını ve kendi ifadesiyle artık kendilerinin “işin başına geçebileceğini” bildiren bir mektup aldılar. Aynı gün Franklin’in A-DNA ile ilgili iki makalesi Acta Crystallographica dergisine ulaşmıştı. Wilkins 18 Mart’ta, Watson ve Crick’in kendisine ulaşan makale taslaklarına karşılık olarak onlara şunları yazdı: “Bence siz bir çift yaşlı hilebazsınız ama elinizde gerçekten iyi bir şey olabilir” . Franklin’in 17 Mart tarihli B-DNA ile ilgili makale taslağı ise Cambridge modeliyle ilgili herhangi bir bilgisinin olmadığını düşündürüyor; bu makaleyi daha sonra düzenleyerek Birbeck College’a geçişinden sonra 25 Nisan 1953’te Nature dergisinde yayınlattı.
Crick ve Watson, modellerini çift sarmal DNA yapısını tarif eden bir makalede 25 Nisan 1953 tarihli Nature dergisinde yayınladı, yazının altına sadece Franklin ve Wilkins’in “yayınlanmamış” katkılarını kabul eden bir dipnot koymuşlardı. Oysa modellerini dayandırdıkları Franklin ve Gosling’in verilerine dair yeterince bilgileri vardı. İki laboratuarın yöneticileri arasındaki anlaşmaya göre; X-ray difraksiyon verilerini de içeren Franklin ve Wilkins’in makalesi değiştirildi ve görünüşte sadece Watson ve Crick’in DNA’nın B formu için bir model öneren sadece teorik makalelerine destek olarak Nature dergisinin aynı sayısında ikinci ve üçüncü makale olarak yayınlandı. Bilimsel camianın büyük bir kısmı çift sarmal DNA önerisini kabul etmekte birkaç yıl tereddüt etse de ilk olarak genetikçiler tarafından açık genetik etkileri nedeniyle model kabullenildi.
Rosalind Franklin’in Watson ve Crick tarafından bu şekilde popüler hale getirilen DNA modeline ilk önemli katkısı kasım 1951’de Watson’un da aralarında bulunduğu izleyicilere yaptığı sunumda DNA molekülünün tip A ve tip B olmak üzere iki formunun bulunduğunu ve molekülün dış kısmında fosfat gruplarının yer aldığını açıklamasıydı. Ayrıca molekülün stabilitesi için özellikle önemli olan molekülün içerdiği su miktarını da net olarak belirlemişti. Franklin daha sonraları molekül için bir model oluşturma çabalarının temelini oluşturan bu gerçekleri açığa çıkaran ve formüle eden ilk kişiydi. Nitekim Watson bu bilgileri dinlediği halde o dönemde kimya hakkında bilgisiz olduğu ve bu kritik bilgileri kavrayamadığı için, bu onun yanlış başka bir model oluşturmasına yol açmıştı.
Diğer katkısı ise Franklin’in odaklayıp ayarladığı mikrokamera ile öğrencisi Gosling tarafından çekilen B-DNA’nın X-ray fotoğrafının (51 no.lu fotoğraf) Watson’a; Franklin ve Gosling’in bulgularını içeren bir raporunsa Crick’e gösterilmiş olmasıdır. Genel olarak Franklin’in verilerinin bir model inşasında kullanıldığının farkında olmadığına inanılır, fakat öğrencisi Gosling 2013 yılında verdiği bir röportajda Franklin’in bundan haberinin olduğunu iddia etmiştir.
Franklin’in deneysel verilerinin Watson ve Crick’in modelinde kullanıldığı konusunda bugün hiçbir şüphe yoktur. Watson ve Crick makalelerini yazarken Wilkins’i ortak yazar olarak davet etmişler ancak Franklin’e hiçbir bilgi vermedikleri gibi verilerini kullandıklarına dair adını Wilkins’le birlikte andıkları üstü kapalı bir atıf hariç Franklin’den bahsetmemişlerdir.
Franklin 1953’ün Mart ortasında Kings College’tan ayrılarak Birbeck College’a geçti. Buraya fizik bölümü başkanı John Desmond Bernal tarafından davet edilmişti, kendisi bir komünistti ve kadın kristalografları destekliyordu. Bernal’in nükleik asitlere olan ilgisini bırakması yönündeki telkinlerine ve artık tez danışmanı olmamasına rağmen Gosling’in tezini bitirmesine yardım etti. Birlikte A-DNA’nın çift sarmal yapısında dair ilk kanıtları Nature dergisinin Temmuz 1955 tarihli sayısında yayınladılar. Franklin yeni laboraturarında diğer majör nükleik asit olan RNA’yı keşfetmeye devam etti. Çeşitli RNA virüsleri üzerinde çalıştı ve özellikle bitkileri etkileyen birçok virüsün yapısını açığa çıkardı. 1957 yılında Polio (Çocuk felci) virüsü üzerinde çalışmak üzere Amerikan Halk Sağlığı Enstitüsü’nden, çalıştığı kuruma o güne kadar verilmiş olan en büyük bursu kazandırdı. Ancak ne yazık ki, bu çalışmayı tamamlamaya ömrü yetmedi ve kendisinin liderlik ettiği ekip ölümünden sonra çalışmayı tamamlayarak poliovirüsün yapısını açığa çıkardı.
Sağlığında çalışmaları büyük oranda görmezden gelinen ve deyim yerindeyse emeği çalınan, erken yaşta ölümüyle daha sonra tamamlanan çalışmalarının aldığı Nobel ödüllerine bakıldığında alması neredeyse kesin olan Nobel ödülünü de göremeyen bu öncü bilim insanının anısına, 2019 yılında Avrupa Uzay Ajansı bir Mars keşif aracına Rosalind Franklin ismini vermiştir.
Yazan: Alev Özlem ÖZDEMİR
Kaynak**
Kaynak***
Kaynak****