Son Bilgiler Işığında Canlıların Sırları ve Genetik Lisan

Son Bilgiler Işığında Canlıların Sırları ve Genetik Lisan

Yüksel Uysal / Tıp - Nisan 1993

Fonksiyonel ve son derece organize yapı olan hücre, hayatın ve canlının oluşması ve şekillenmesinde görevlendirilmiştir. Canlılar tek hücreli ve çok hücreli olmak üzere iki gruba ayrılır. Tek hücreli canlılarda, hayatın devamı için gerekli olan faaliyetler (hareket, sindirim, boşaltım, enerji üretimi vb.) hücre içindeki özelleşmiş yapılarla gerçekleştirilir. Çok hücreli canlılarda ise; bu faaliyetler hücrelerin farklılaşarak oluşturduğu farklı doku, organ ve sistemler sayesinde yürütülür. Çok hücreli canlılar, aslında tek bir hücreden (döllenmiş yumurta) çoğalarak ve farklılaşarak meydana gelmektedirler. Hayatın ilim bazında yazıldığı ve kader programının görülen âlemdeki alfabesi olan nükleik asitlerin (DNA ve RNA) yapısı, 1953’de Watson ve Circk tarafından aydınlatıldı. 1990’lı yıllardaki bilgi ufkumuz şunu gösterdi ki; hayatın yaratılmasında ve sürdürülmesinde dört harfi alfabeden (ATP (A); GTP(G), CTP (C) TTP; (T) veya UTP (U) Nükleotidleri) oluşan genetik lisan, yeryüzünde gördüğümüz ekolojik çeşitlilik ve tür zenginliğinin kurulmasında ve devamında Kudret-i Sonsuz tarafından hikmetli bir şekilde kullanılmaktadır. Meseleyi açacak olursak; hayatın yaratılmasında kullanılan harflerin değişik sayıda olması ve farklı kombinasyonlarının teşkili, her seviyedeki biyolojik çeşitliliğin irsi (kalıtsal) temelini oluşturmaktadır. İnsanın yaratılmasını örnek verecek olursak; insanın biyolojik özelliklerine ait bütün bilgi diğer canlılarda olduğu gibi, bu dört harf (A,G,C,T) kullanılarak yazılmış ve her bir insan hücresine yaklaşık 4x109 harften oluşmuş bir genetik lisan ve program yerleştirilmiştir. Kader programının bir nevi tecellisi olan genetik bilgimiz, son derece mükemmel tasnif edilip düzenlenmiş 46 ciltlik (23 çift) bir ansiklopedi şeklindedir. Hücrelerimize her bir cilt ansiklopediden ikişer kopya konmuştur. Her bir ciltteki genetik ansiklopedi bir kromozoma karşılık geldiğinden, insanda 46 adet kromozom veya 23 çift (ciltlik) ansiklopedi vardır. Her bir hücremize yerleştirilen 46 ciltlik ansiklopediden iki tanesi, insanın cinsiyetini belirleyen özelliklerin yazıldığı genetik programı taşır. Bu ansiklopediler X ve Y olarak isimlendirilir. Kişide X cildinden 2 tane varsa, o kişide kadınlık özellikleri görülür. Bir X bir tane Y cildi varsa erkeklik özellikleri görülür. İnsanın çoğalma hadisesinde eşey hücrelerimiz olarak adlandırılan sperm ve yumurtadaki 23 ciltlik birer kopyalı genetik ansiklopedi kullanılır. Sperm ve yumurta birleştirildiklerinde, tekrar 23 çift (46 ciltlik) genetik ansiklopedi meydana gelir, Bu ansiklopedideki yazılı bilgi ve programın, uygun yerde, uygun zamanda, uygun şartlarda ve dozajda doğru şekilde okunarak biyolojik yapı ve özelliklerin inşası, canlının gelişimini belirler. Mesela alyuvarlarda bulunan hemoglobin isimli protein molekülü hücrelerimize oksijen taşır. Hemoglobin yapımında kullanılan farklı protein zincirleri vardır. Anne karnında gelişen bebeğin kanında hemoglobinin HbF tipi bulunurken, erişkin insanda HbA tipi bulunur. Anne karnında gelişen bebeğin hücrelerindeki genetik ansiklopediden HbF’i oluşturacak proteinlere ait bilgi okunup kullanılırken, HbA oluşumunda kullanılan bilgiler okunmaz ve sürekli baskılanır. Çocuk dünyaya geldiğinde HbFi oluştüran proteinlere ait bilgi baskılanarak okunmaz hale gelirken, bu sefer HbA’yı oluşturan bilgiler okunmaya başlar ve sonuçta erişkin insanın alyuvarlarında HbA tipi bulunur. Uygun yer ve zamana bağımlı bu okuma ve kilitleme işi gerçekleştirilmezse, çeşitli kan hastalıkları ortaya çıkar. Canlının gelişimi de temel seviyede çoğalma ve farklılaşmaya bağlı olduğundan hücrelerin nasıl farklılaştığı ve farklılaşmayı nasıl koordine ettikleri meselesi, biyolojinin en enteresan konularından birini oluşturur. İşte kısmen anne ve babamıza benzememiz, biyolojik özelliklerimizi kodlayan bilgilerin yarısını annemizden yarısını babamızdan almamızdan; kendimize has yanlarımız da genetik bilgimizin rekombinasyonla (çaprazlanma) çeşitlendirilmesi ve farklılaşmasından kaynaklanmaktadır.

Hücrelerimizin hepsi 46 ciltlik genetik ansiklopediyi ihtiva etmelerine rağmen nasıl oluyor da kas hücresi, sadece kasın yapısına uygun bilgileri okuyup kullanıyor, diğer taraftan sinir ve deri hücresi de, kendi yapı ve fonksiyonuna has bilgileri okuyup kullanırken diğer bütün bilgileri baskılayarak, kullanma hatasına düşmüyor? Tek bir hücreden farklılaşan, deri, sinir, kas, akciğer, karaciğer, böbrek, bağırsak vb. hücre çeşitleri canlının gelişimi sırasında kendilerine ait fonksiyonları nasıl öğrenmektedirler? Kendi içlerinde ve komşularıyla sağlıklı ve doğru haberleşmeyi genel gelişim yapısını bozmadan nasıl yürütebilmektedirler?

Bu soruların cevaplarını bulabilmek için, kompleks ve son derece hiyerarşik bir organizasyona sahip canlılar dünyasından model canlılar üzerinde çalışılmaktadır. Nitekim bugün tek hücrelilerden bağırsak bakterisi (E.coli), maya hücresi (S. cerevisiae); çok hücreli canlılardan, Drosophila (meyve sineği) ve fare model canlı sistemleri olarak kullanılmaktadır. Tübingen Max Planck Enstitüsü Gelişim Biyolojisi grubundan Christiane Nusslein-Vollhard’ın Drosophila üzerinde yaptığı çalışmanın sonuçları bize, bu soruları cevaplamak için yolun çok başında olduğumuzu göstermektedir. Drosophila’nın model canlı olarak seçilmesinin sebebi, gelişiminin çok hızlı olmasıdır (Yumurtadan olgun larvanın oluşması yaklaşık 22 saat sürer ve hücre bölünmeleri direkt olarak gözlenebilir.) Döllenmiş meyve sineği yumurtasının gelişimine dikkat ettiğimizde hücrenin 2,4,8,16 şeklinde geometrik olarak hızlı şekilde bölündüğünü gözleriz. Yani hücre çok hızlı bir şekilde, kendine ait genetik bilgi ansiklopedilerinin birer kopyasını şaşırmadan çıkarıp, yavru hücrelere vermektedir.

Dört harfle yazılmış genetik bilgi ve programın, hayatın devamı için hücrede kullanılabilir hale getirilmesi gerekmektedir. Çünkü nükleik asitler kullanılarak yazılan genetik program veya şifre, doğrudan doğruya kullanılamamaktadır. Şifre çözücülerine ve genetik kodun uygun, anlaşılır ve kullanılabilir forma dönüştürülmesine ihtiyaç vardır. Bilindiği üzere hücrelerin veya canlıların yapıtaşları ve metabolizmanın temel motorları sırasıyla proteinler ve enzimlerdir. Bir başka deyişle biyolojik yapımız, protein ve enzim kümelerinden ibarettir. Her bir doku ve organımız esas olarak farklı yapıdaki proteinlerden yapılmıştır. Mesela kasın yapı ve özelliklerini veren şey, proteinler olduğu gibi, derimizi ve saçlarımızı oluşturan yapılar da proteinlerdir. Canlıların yapısında kullanılan proteinler 20 aminoasitten (proteinlerin yapıtaşları) sentez edilirler. Yeryüzündeki canlıların çeşitliliği genetik bilgi düzeyinde dört harfin farklı sayıda ve sırada dizilmiş olmasından; protein seviyesinde ise 20 aminoasidin farklı sayıda ve sırada dizilerek oluşturduğu sonsuz çeşitlilikteki proteinlerden kaynaklanmaktadır. Bunu şöyle bir benzetmeyle daha iyi anlayabiliriz. 29 harfli Türk alfabesini kullanarak nasıl, sonsuz sayıda değişik kelimeler ve ibareler, cümleler üretebiliyorsak (genetik seviyeye karşılık gelir); değişik kelimeleri ve cümleleri de farklı şekillerde ve sayılarda dizerek binlerce anlamlı metinler yazabiliriz. (protein seviyesindeki çeşitliliğe karşılık gelir.). Bu noktadan hücrede genetik bilginin kullanılabilir hale gelmesi için bir seri hadisenin doğru şekilde gerçekleşmesi gerekiyor. Öncelikle 20 aminoasidi kodlayan genetik lisan üç harfli şifre (kod) halinde yazıldığından bunun çözülmesi lazımdır. Yani her bir üçlü şifre bir aminoaside karşılık gelmektedir. Rahmet-i Sonsuz genetik bilgiyi çift koyduğu gibi, emniyet açısından çoğu aminoasidlerin kodunu da birden fazla yapmıştır. Bu şekilde bir kod arızalanırsa, aynı aminoasidi kodlayan diğer kod devreye girmektedir. Hücrenin çekirdeğine yerleştirilmiş genetik programın uygun bir bölümü veya paragrafı transkripsiyon adı verilen bir hadiseyle elçi mRNA denen üçlü kodları taşıyan mesaj taşıyıcı moleküle aktarılır. Elçi hükmündeki mRNA’lar çekirdekte uygun şekilde olgunlaştırılıp değiştirildikten sonra, stoplazmaya gönderilir. Stoplazma da, protein üretim fabrikaları olan ribozomlara getirilerek oraya yerleştirilir. Ribozomlara yerleşmiş mRNA üzerindeki genetik şifreye uygun aminoasidleri de taşıyıcı tRNA’lar, stoplazmadan bulup ribozoma getirirler. Bir seri kompleks reaksiyonlar neticesi, mRNA’daki şifreye göre; aminoasitler arasında paptid bağları kurularak proteinler oluşturulur. Sonra proteinler tekrar kontrol edilip gerekli değişiklikler yapıldıktan sonra uygun görev yerine postalanırlar. Anlatılan bütün bu hadiseler milimetrenin binde üçü-beşi büyüklüğündeki bir mekânda milisaniyeler içinde cereyan etmektedir. Neticede, genetik lisan, doğru şekilde okunup, tercüme edilip, proteinler haline dönüştürülmedikçe hiçbir işe yaramamaktadır. Bu yüzden, canlılığın ve sağlığın devamında, gerekli genetik bilginin olması kadar, o bilginin canlının hayatı boyunca doğru şekilde, uygun yer ve zamanda ve miktarda, proteinlere dönüştürülmesi gerekmektedir. Genetik programın aktif hale gelmesi için, biyolojik lisanda transkripsiyon, processing (olgunlaştırma), translasyon, protein modifikasyonu ve katlanması olarak bilinen işlemlerden geçmesi gerekmektedir.

O zaman insan şu soruyu sormadan edemiyor? O halde adeta birer ciltlik ansiklopedi olan kromozomlardaki genetik bilginin bir kısmının kullanılmasına izin veren ve diğerlerini engelleyen şey nedir? Araştırmalar göstermektedir ki; burada da birtakım proteinler belirli bilgileri açıp okuma; belirli bilgileri baskılama, kilitleme fonksiyonu yapmaktadır. Diğer bir ifadeyle genetik bilgi bir seri protein molekülleriyle deşifre edilerek protein sentezinde kullanılmakta; sentezlenen proteinler de, genetik bilginin nerede ve ne zaman ne şekilde, okunacağını belirlemektedir. Yine aynı şekilde hücrenin farklılaşmalarını ve gelişmelerini, genetik bilgiden deşifre edilerek üretilen gelişmeyi düzenleyici proteinler ve onların konsantrasyonları yönlendirmektedir. Sonunda protein üretim tesislerinde (ribozom) sentezlenen binlerce farklı proteinlerden dokularımız, organlarımız inşa edilmektedir. Protein moleküllerinin nereye, ne şekilde hangi miktarda yerleştirilecekleri de, düzenleyici protein isimli moleküller tarafından genetik programın doğru şekilde okunmasıyla belirlenir.

Bilgi ve tanıma özellikleriyle donatılmış belirli proteinler, gelişim sırasında, canlının önünün, arkasının, üst ve altının neresi olduğunu bilir. Ve ona göre, gerekli olan yerlerde birikerek, azalarak canlının gelişimini yönlendirir. Proteinlere, bilme ve tanıma özelliklerini de versek, yine cevaplanması gereken bir soru kalıyor. O da, proteinler ilk emri kimden ve nereden alıyorlar? Kendilerinin üretimi için gerekli bilgiyi aldıkları genetik programı, daha sonra, nasıl kontrol edebilir hale geliyorlar? Diğer deyişle, her bir protein ve genetik program aynı anda nasıl hem emir veren ve hükmeden hem de dinleyen, itaat eden bir durum takınabiliyor?

Sebepler planında mesele ister şöyle veya böyle gerçekleşsin, insan Yaratıcı’nın canlıları yaratırken Hay ve Kayyum isimlerinin tecellileriyle mikro alemlerde kurup işlettirdiği bu muhteşem nizam ve kompleks mekanizma karşısında hayret içerisinde kalıyor. Çıplak gözle göremediğimiz O’nun muhteşem sanat eserleri karşısında ancak “Maşaallah, Barekallah” diyerek hayret ve hayranlığımızı dile getirerek ruhumuzu dinlendiriyoruz.