Hücredeki Eşsiz Üretim: Protein Sentezi

12 Temmuz 2007

HÜCREDEKİ EŞSİZ ÜRETİM: PROTEİN SENTEZİ

Canlıların yaşamlarını sürdürebilmelerinde hayati bir önemi olan proteinlerin, hücre içinde üretimleri için dünya üzerindeki hiçbir üretim sistemiyle kıyaslanamayacak komplekslikte ve düzende, kusursuz bir sistem bulunmaktadır.

Bu kompleks üretim sisteminde hiçbir hataya yer yoktur. Herhangi bir aşamada meydana gelen bir aksaklık, hemen güvenlikli kontrol sistemi sayesinde düzeltilir. Böylece canlının yaşamını sürdürmesini sağlayacak olan proteinler hiçbir aksama olmadan, tam gerektiği zamanda tam gereken yerde ve şekilde üretilir.

Protein üretiminin bir diğer mucizevi özelliği de çok yüksek bir hızda gerçekleşmesidir. Örneğin 100 amino asit taşıyan bir protein molekülü, E. coli bakterisinin hücresi tarafından 5 saniyede sentezlenir. Bu öylesine büyük bir hızdır ki, böyle bir hızda bütün üretim sürecini kusursuz biçimde tamamlayabilen bir fabrika, yeryüzünde mevcut değildir. Bu hız canlı için çok önemlidir, çünkü hücrelerde canlılığın sürdürülebilmesi için her an birçok proteine ihtiyaç duyulur.

Protein üretimi sırasında ise birçok protein aynı anda faaliyet gösterir. Hücrelerin içinde protein üretimi için gereken bütün parçalar eksiksiz biçimde birarada çalışırlar. 80′in üzerinde ribozom proteini, 20′nin üzerinde amino asit habercisi olan moleküller, bir düzinenin üzerinde yardımcı enzim, 100′ün üzerinde son işlemleri gerçekleştiren enzimler, 40′ın üzerinde RNA molekülü olmak üzere yaklaşık 300 makromolekül, bir koordinasyon halinde protein sentezinde rol alır.18 Büyük bir mühendis kadrosunun bile zorlukla koordine edebileceği bu kusursuz üretim, milimetrenin binde biri kadar küçük bir alanda, bundan çok daha küçük yüzlerce molekülün yoğun faaliyetiyle yaşamın devam edebilmesini sağlar. Bu üretimde görev alan moleküllerden tek bir tanesinin olmaması durumunda tüm üretim zinciri aksar. Bu da protein üretiminin canlılardaki “indirgenemez kompleks” yapılardan biri olduğunun bir göstergesidir. Yani böyle bir sistemin içinden tek bir parça dahi çıkarılsa tüm yapı bozulmaya uğrar. Örneğin sadece üretimi sonlandırma ve üretilen yeni proteini serbest bırakma elemanının (proteininin) olmaması, protein üretiminin dengesini bozmaya yeterlidir.

Ancak çok önemli bir gerçeği hatırlatmakta yarar vardır. İlerleyen sayfalarda okuyacağınız üretimin elemanları, hücre içindeki organeller ve moleküllerdir. Bu moleküllerin yapısını incelediğimizde ise karşımıza çıkan daha küçük moleküller olan amino asitler ve bunların da kökeninde şuursuz ve cansız atomlardır. Karbon, hidrojen, oksijen, azot gibi atomların biraraya gelmesiyle oluşan bu topluluklar, kendilerinden asla beklenmeyecek bir akıl ve şuur ile, insanların başaramayacağı işlemleri gerçekleştirirler.

Üretim Başlıyor: İlk Sinyal

Vücutta herhangi bir proteine ihtiyaç duyulduğu zaman bu ihtiyacı ifade eden bir mesaj, üretimi gerçekleştirecek olan hücrelerin çekirdeklerinde bulunan DNA molekülüne ulaştırılır. Burada dikkat edilmesi gereken çok önemli bir nokta bulunmaktadır; vücutta herhangi bir protein ihtiyacı olduğunda yine protein olan bazı haberciler, nereye başvurmaları gerektiğini bilerek, tüm vücutta ilgili yeri bulabilmekte, ihtiyaç mesajını doğru yere doğru şekilde iletebilmektedirler. Bu iletişimi sağlayan protein kendisine göre karanlık bir dehliz olan vücudun içinde kaybolmadan yolunu bularak, taşıdığı mesajı kaybetmeden ya da herhangi bir parçasına zarar vermeden oraya ulaştırmaktadır. Yani her bir parçada çok büyük bir görev bilinci bulunmaktadır.

Hücre çekirdeğine gelen mesaj, bir dizi kompleks ve son derece organize işlemden sonra proteine dönüşür. Protein talebinin, vücuttaki 100 trilyon hücreden doğru hücrelere ulaşması, mesajı alan hücrenin kendisinden ne istendiğini anlayarak hemen işe koyulması ve kusursuz bir sonuç elde etmesi insanda hayranlık uyandıran olaylardır. Çünkü burada söz edilen bilinç, akıl, bilgi ve irade sahibi insanların oluşturduğu bir topluluk değil, fosfor, karbon, yağ gibi maddelerden oluşmuş şuursuz ve gözle dahi görülemeyecek kadar küçük varlıklardır. Bu moleküllerin tek başlarına haber verme, anlama ve tespit etme gibi güçleri ve iradeleri yoktur. Bütün moleküller gibi, Allah’ın onlara verdiği özel şekil ve ilham ile hareket ederek böyle şuurlu davranışlar gösterirler.

Talimatın alınmasından sonra ilk işlem, üretilmesi istenen proteinle ilgili bilgilerin DNA’dan alınmasıdır.

Ve Sipariş Veriliyor

Vücudumuzda görev yapan bütün proteinlere ait bilgiler hücre çekirdeğinde yer alan DNA molekülünde depolanır. Yani bir protein üretileceği zaman, bu proteinle ilgili bilgiler DNA’dan alınır. Ancak bunun için DNA’nın, ihtiyaç olan protein hakkındaki bilgiyi tam ve doğru olarak anlaması ve doğru bilgiyi vermesi gerekir. Tıpkı üretim yapacak olan bir kimyagerin, bu üretim sırasında kendisine gerekli olacak hammaddeleri ve üretimi yapmak için ihtiyaç duyduğu tüm teknik bilgileri yetkili bir yere başvurarak talep etmesi gibi Bir kimyager bunu karşısındaki kişi veya kurumdan yazılı veya sözlü olarak talep eder; işte DNA’dan da bir proteinin formülünü talep etmek için özel bir lisan kullanılır. Bu lisan 4 harften oluşan bir alfabeye sahiptir.

Yandaki şekilde vücudumuzun bilgi bankası olan DNA’nın yapısı görülmektedir. DNA molekülü 4 farklı nükleotidin farklı sıralamalarla ardarda gelerek dizilmesinden oluşur. Bu moleküllerin sıralamaları canlıların kullanacağı tüm proteinlerin yapısıyla ilgili bilgileri oluşturur.

DNA molekülü 4 farklı nükleotidin farklı sıralamalarla ardarda gelerek dizilmesinden oluşur. Bu dört faklı nükleotid sahip oldukları baz moleküllerinin adlarıyla anılırlar; A (Adenin), G (Guanin), C (Citosin) ve T (Timin). Bu moleküllerin sıralamaları canlının kullanacağı bütün proteinlerin yapısının nasıl olması gerektiğine dair bilgiyi oluşturur. Yani her insanın hücrelerindeki DNA’da kendisine ait her özelliği meydana getiren proteinlerin bilgisi, 4 harfli özel bir alfabe ile yazılmıştır ve bu bilgiler bir kütüphane dolusu ansiklopediye sığacak kadar çoktur.

DNA’nın sahip olduğu bilgi olağanüstü bir bilgidir. Bu, 1 nanometrelik yani metrenin milyarda birinden daha az bir alana, 20 ciltlik bir ansiklopedinin sığdırılması anlamına gelir. İnsanın ise, böyle bir bilgi depolama sistemini üretebilmesi bir yana, tam olarak kavrayabilmesi dahi mümkün olmamıştır. DNA’daki bu bilgi depolanması ile aynı prensibi kullanmaya çalışan bilgisayar teknolojisi sayesinde, bilgileri depolayan mikroçipler üretilmiştir. Ancak bu mikroçiplerin, DNA’daki kapasiteye yaklaşmaları söz konusu dahi değildir.

Milimetrenin binde birinden daha küçük bir alanda böyle ciltlerce ansiklopediye sığacak bilginin şifrelenmesi olağanüstü bir durumdur. Bu bilgi, yazılı hale getirildiğinde, 500′er sayfalık 1000 ansiklopedi uzunluğunda olacaktır, ki bu büyüklükte bir eser henüz yazılmamıştır. Bu kodlama dünyaca ünlü Britannica Ansiklopedisi’nin 20 katı kadar uzunluktadır.19 Günümüzde bilgi saklanması için çok yüksek kapasiteli bilgisayar çipleri tasarlanmıştır. Halen farklı şifreleme sistemleriyle bu kapasiteyi artırmak için çok yüksek maliyetli çalışmalar yapılmaktadır. Ancak DNA molekülünde protein bilgilerinin şifrelenmesi yeryüzünde üretilmiş hiçbir teknoloji ile kıyaslanmayacak kadar üstün bir kapasite ile yapılmıştır. Öyle ki, kapladığı alanda maksimum bilgiyi şifreleme kapasitesine sahiptir.20 Böyle kusursuz bir bilgi depolama sisteminin tesadüfen oluştuğunu söylemek ise büyük bir mantık hezimetidir.

Hücre içindeki işlerin aksamaması, ihtiyacın doğru karşılanması, kısacası hücre yaşamının devam edebilmesi için doğru proteinin üretilmesi çok önemlidir. Bu yüzden hangi proteinin üretilmesi gerektiği ile ilgili mesaj alındıktan sonra DNA’dan doğru bilginin seçilerek alınması gereklidir. Peki bu seçimi kim yapacaktır?

Bir protein üretileceği zaman, RNA polimeraz isimli enzim, DNA’dan, üretilecek protein için gerekli olan bilgileri seçer ve kopyalar. Enzim dediğimiz bir atom topluluğunun, böyle bir bilinç göstermesi kuşkusuz büyük bir mucizedir.

Hayati bir öneme sahip bu üretimi yapmak için gereken hammadde, yıllar süren eğitim hayatından sonra, yıllar süren bir bilimsel geçmişe sahip, deneyimli, akıllı, tecrübeli, görebilen, duyabilen bir bilim adamı değil, şuursuz atomların birleşiminden oluşmuş bir moleküldür. Bu hayati önem taşıyan seçme işlemini yapan, yine mükemmel bir yapıya sahip bir protein olan RNA polimeraz enzimidir. Bu enzimin yaptığı iş son derece zordur. Herşeyden önce, 3 milyar harften oluşan DNA molekülünün içinden, üretilecek proteinle ilgili gerekli harfleri seçip alması gerekmektedir. Polimeraz enziminin 3 milyar harften oluşan DNA molekülünün içinden, birkaç satırlık bir bilgiyi bulup çıkarması, 1000 ciltlik bir ansiklopedinin herhangi bir sayfasına saklanmış, birkaç satırlık özel bir yazıyı hiçbir tarif olmadan o anda bulmaya benzer.

İnsanoğlu yıllardır en ileri teknolojiyi kullandığı halde DNA’yı okumayı 2000 yılında başarabilmiştir. Oysa gözle görülemeyecek kadar küçük, gözü, beyni, eli olmayan proteinler milyarlarca yıldır bu işlemi her an kusursuzca yapmaktadırlar.

Bu, üzerinde düşünülmesi gereken önemli bir konudur. Bilindiği gibi, insan DNA’sında yer alan bilgilerin okunması için dünya çapında yürütülen İnsan Genomu Projesi (Human Genom Project) dahilinde, dünyanın önde gelen yüzlerce bilim adamı, en gelişmiş ve en yüksek teknoloji ile donatılmış laboratuvarlarda, 10 yıldır geceli gündüzlü çalışarak DNA’daki bilginin bir kısmını okuyabilmiştir. Üstelik büyük kısmını sadece okuyabilmişler, hangi harflerin hangi protein veya gen için kullanıldığını henüz belirleyememişlerdir. Buna karşın, vücudumuzda 100 trilyon hücrenin içinde, her an trilyonlarca RNA polimeraz enzimi, DNA’daki bilgiyi baştan sona okumakta ve üstelik kendisinden istenen bilgiyi eksiksiz, hatasız ve kusursuz bir şekilde çıkartıp verebilmektedir. Bu büyük bir hız, beceri, akıl, bilgi, araştırma, şuur isteyen görevi yerine getiren ise, şuursuz atomların biraraya gelmeleri ile oluşan bir moleküldür. Evrimcilerin böyle bir sistemin yıldırımların, sarsıntıların etkisiyle tesadüfler sonucunda meydana geldiğini iddia edebilmeleri ise son derece şaşırtıcı bir olaydır.

Polimeraz enziminin üretilecek olan proteinle ilgili bilgiyi DNA molekülü üzerinde bulduktan sonra çok önemli bir görevi daha vardır. Şimdi önemli bir şuur alameti ve beceri daha göstermeli, bu bilgiyi üretim yerine gidecek şekilde kopyalamalıdır.

Sipariş Fişi Kopyalanıyor

Sipariş fişinin, yani DNA’dan alınan bilginin doğru olarak kopyalanması çok önemlidir. Çünkü üretim boyunca kullanılacak bütün bilgiler bu sipariş fişi üzerinden okunur. Bu fişin kopyalanması sırasında meydana gelebilecek tek bir hata dahi canlı için ölümcül olabilir. Örneğin kanda dokulara oksijen taşımakla görevli olan hemoglobin proteininin amino asit diziliminde bulunan 600 amino asit içinden tek bir tanesinin yerinin değişmesi, hemoglobinin apayrı bir yapıya sahip olmasına ve görevini yapamamasına neden olur. Bu şekildeki bozuk hemoglobinler oksijen taşıyamadıkları için Akdeniz anemisi olarak bildiğimiz ölümcül hastalık ortaya çıkar.

Kopyalama işleminin başlaması için çok önemli bir engel aşılmalıdır. DNA molekülünün merdiven gibi birbirine dolanmış kollarının kopyalama işlemi için ayrılmaları gerekir. Bu ayrılma işleminde yine RNA polimeraz enzimi iş başındadır. RNA polimeraz, kodlanacak genin başlangıcından 35 harf öncesine bağlanarak, sarılmış merdiven gibi olan DNA’nın basamaklarını bir fermuarı açar gibi açar. Bu açılma çok hızlı yapılır. Öyle ki, bu hızdan dolayı DNA’nın ısınıp yanma tehlikesi oluşur. Ama sistem öylesine mükemmel düzenlenmiştir ki, bu tehlike de düşünülmüştür. Önceden alınan bir dizi tedbir sayesinde yanma tehlikesi ortadan kaldırılır; özel bir enzim sanki oluşabilecek tehlikenin farkındaymış gibi, gidip DNA’nın açılmış olan sarmalının iki ucunu tutarak bu sürtünmeye izin vermez. Ve yine özel enzimler DNA’nın açılması sırasında birbirine dolaşmasını önlerler. Bu enzimler olmasa “mesajcı RNA” olarak adlandırılan sipariş fişinin kopyalanması mümkün olmaz. Çünkü fermuar gibi açılan DNA sarmalının kolları kopyalama işlemi başlamadan tekrar birbirine dolanır ve sürtünmeden dolayı DNA’nın yapısı bozulur. Görüldüğü gibi, her aşamada onlarca enzim ve protein yer almakta ve hepsi birbiri ile büyük bir uyum içinde görevlerini eksiksizce yerine getirmektedirler.

Burada bir kez daha hatırlatmakta yarar vardır: Bu bilgileri okurken, bunları yapanların belirli sayıda atomun birleşmesinden meydana gelmiş olan şuursuz moleküller olduğunu unutmamak gerekir. Enzim de protein de bu moleküllerdir. Bu moleküllerin her biri üstün bir ilimle ve görev bilinci ile donatılmış olarak görevlerini yerine getirmektedirler.

YANLIŞ KOPYALAMA KANSER SEBEBİ

Son zamanlarda kanser araştırmacıları kanser oluşumunda hücre içinde yanlış üretilen proteinlerin önemli rol oynadığını ortaya çıkardılar. DNA’nın kopyalanması sırasında yanlış kopyalanan genler yanlış proteinlerin üretilmesine neden olurlar. Bu buluş ilk defa mesane kanseri araştırmalarında ortaya çıktı. Bu bölgedeki hücrelerde DNA’da bulunan 5000 basamaklı özel bir genin tek bir basamağında yanlış kodlanmasının hücreyi bozduğu anlaşıldı. (Robert A. Weinberg, One Renegade Cell, How Cancer Begins, s. 42, 1998 Basic Books,1st Ed.New York) Bu hatalı genlerin üreteceği proteinler yanlış bilgilerle üretildikleri için, hücreye yarar sağlayacağına zarar vermektedirler.

Alınan bu özel tedbirlerden sonra aşılması gereken birkaç engel daha vardır. Örneğin istenilen proteinin amino asit dizilimini içeren bilgi büyük DNA molekülünün herhangi bir bölgesinde bulunabilir. Bu durumda farklı yerlerde bulunan bilgileri, yani amino asit dizilimini işaret eden şifreleri kopyalamak için polimeraz enzimi ne yapacaktır? DNA’yı koparamaz, istemediği şifrelerin üzerinden atlayamaz. Doğrudan aynı hat üzerinde devam ettiğinde gereksiz bilgileri de kopyalayacak ve istenilen protein oluşmayacaktır.

Bu sorunun çözümü için olağanüstü şuurlu bir olay daha gerçekleşir ve DNA kopyalama işlemine yardım etmesi gerektiğini düşünmüş gibi, bükülerek, istenmeyen şifre dizisinin olduğu bölümü dışarı doğru kıvırır. Böylece ardı ardına okunması gereken, ama arada başka şifreler de olduğu için birbirlerinden uzak kalan şifre dizilerinin uçları birbirleri ile birleşir. Böylece kopyalanması gereken şifreler tek bir hat üzerine gelmiş olur. Bu şekilde polimeraz enzimi sipariş fişini üretilecek protein için kolayca kopyalayabilir.

Kimi zaman istenmeyen şifrelerin elenmesi için bir başka yöntem daha kullanılır. Bu yöntemde ise, RNA polimeraz enzimi, gereksiz şifreler de olmak üzere geni baştan sona kopyalar. Daha sonra, olay yerine gelen “spliceosome” enzimleri, gereksiz şifreleri bir halka şeklinde “büker ve atarlar”. Bunun gerçekleşmesi için bu enzimlerin, ellerindeki reçete ile DNA’dan kopyalanan bilgileri kıyaslayıp, gerekmeyenleri tespit etmeleri gerekir. Sizin elinize harflerle dolu upuzun iki tane liste verilse ve bunların arasında gereksizleri tespit edip atmanız istense, bunun için ikisini dikkatlice inceleyip, satır satır kontrol etmeniz gerekir. Bunun için hem harfleri tanımanız, hem istenen bilginin ne olduğunu bilmeniz, hem de neyi ne için yaptığınızın bilincinde olmanız gerekir. O nedenle herhangi bir biyoloji kitabında ya da belgeselde “seçer, büker ve atar” şeklinde bir cümle görmek insanları aldatmamalıdır. Çünkü burada kıyas yapan, tespit eden, inceleyen, ayıran, seçen, büken ve atan karbon, asit ve fosfat gibi cansız ve şuursuz maddelerin biraraya gelmesiyle oluşan beyni olmayan, görmeyen, duymayan maddelerdir.

orijinal DNA parçası

RNA transkripti

ayrılacak parça belirleniyor

ayrılma

birleşme

Bazen bir proteine ait bilgi DNA’nın farklı yerlerinde olabilir. Böyle bir durumda RNA polimeraz enzimi geni baştan sona kopyalar. Ve daha sonra “spliceosome” isimli enzimler gelerek istenmeyen bölgenin iki ucunu birbirine değdirecek şekilde kopyalanan zinciri bükerler. Bu işlemin sonucunda istenmeyen ve bükülen bölge zincirden kopartılıp atılır. Bu işlemlerin yerine getirilmesi için enzimlerin büyük bir şuur ve akıl göstermeleri gerekir. Ellerindeki reçetedeki milyonlarca harf içinden gerekli olanları hatasızca tespit edip ayıklayabilecek kadar dikkatli olmalıdılar. Şuursuz atomlardan oluşan küçük bir molekülün böyle olağanüstü bir akıl göstermesi sonsuz kudret sahibi olan Allah’ın varlığını ve yaratışındaki mükemmelliği gösterir.

DNA’dan sipariş fişininin kopyalanması sırasında gerçekleşen şaşırtıcı ve olağanüstü olaylar bunlarla da bitmez. Kopyalamayı birilerinin durdurması gerekmektedir, aksi takdirde polimeraz enzimi, geni baştan sona kopyalar. Proteini kodlayan genin sonunda, o genin bittiğini gösteren bir kodon vardır. (DNA’daki şifreyi oluşturan nükleotitlerin her üçlü grubuna kodon denir.) RNA polimeraz durdurucu kodona geldiğinde, kopyalama işlemini durdurması gerektiğini anlar ve üzerinde protein için gerekli mesajı taşıyan mesajcı RNA ile DNA’dan ayrılır. Ancak bu noktada yine çok dikkatli davranılır. Çünkü mesajcı RNA hücre çekirdeğinden çıkıp, üretimin yapılacağı ribozoma gidene kadar bir hayli yol katedecektir. Bu esnada üzerindeki mesajın hiçbir zarar görmemesi gerekir. Bu nedenle, hücre çekirdeğinden bazı özel enzimlerin koruması altında çıkar.

Kopyalanan Bilginin Üretim Merkezine Ulaştırılması

Hücrede protein üretimi için gerekli olan bilginin DNA’da bulunmasından ve kopyalanmasından sonra şimdi de bu bilginin proteinin üretileceği fabrika olan ribozomlara ulaştırılması gereklidir. Her hücrede bulunan bu organeller çekirdekteki DNA’dan oldukça uzakta ve hücrenin bütün sitoplazmasına (hücre içi sıvısına) dağılmış haldedirler. Bu fabrikalara üretim siparişleri eksiksiz bir biçimde süratle ulaştırılmalıdır. Mesajcı RNA (mRNA), yolunu şaşırmadan ve hücrenin içinde bulunan birçok organel ve molekül arasında hiç tereddüt etmeden ribozomu bulur. mRNA ribozomu bulduğunda onun dış kısmına bir hat şeklinde yerleşir. Bu şekilde artık üretilmek istenilen proteinin amino asit dizilimine ait bilgi üretim merkezine doğru biçimde ulaşmıştır. Bir proteinin üretilmesi için kopyalanan mRNA ne yapmaları gerektiği, ne zaman başlayıp ne zaman bitmesi gerektiği bilgilerini de taşır. Dolayısıyla bu talimat ribozoma ulaştığında, üretilecek protein için gerekli olan amino asitlerin ribozoma getirilmesi için hücrenin diğer bölgelerine mesajlar gönderilmeye başlanır.21

Hammaddeler Üretim Merkezine Doğru Yola Çıkıyor

İşte protein üretimindeki mükemmel organizasyon mucizelerinden biri de bu noktada gerçekleşir.

Proteinin bilgilerini taşıyan mesajcı RNA ribozoma yerleştikten sonra başka bir RNA türü olan “taşıyıcı RNA” (tRNA) devreye girer. Bu RNA molekülü de DNA’daki bilgilere göre özel olarak üretilir. Bu RNA’lar sadece protein üretiminde hammadde olarak kullanılacak amino asitleri ribozoma taşımak üzere görevlendirildikleri için taşıyıcı olarak adlandırılırlar. Bu RNA’lar, bir fabrikadaki üretime hammadde taşıyan özel nakliye araçları gibidir. Ama bu özel taşıyıcı RNA’ların nakliye sisteminde çok farklı bir özellik vardır.

Protein sentezi sırasında DNA’yı oluşturan alfabenin, proteini oluşturan alfabeye tercüme edilmesi gerekir.

Örneğin soldaki yazı sağdaki protein diline çevrilmelidir.

Daha önce de bahsedildiği gibi, her canlı hücresinde 20 çeşit amino asit vardır. İşte bu 20 çeşit amino asitin, yani hammaddenin her biri kendisine özel bir nakliye aracı tarafından taşınır.22 Amino asitlerin kendilerini taşıyacak olan tRNA’ya bağlanmaları da bir seri karmaşık işlem sonucunda gerçekleşir. Her amino asit çeşidini aktive eden özel bir enzim vardır. Aynı enzim hem amino asiti aktifleştirir hem de amino asitin tRNA’ya bağlanmasını sağlar. Buna göre enzimin (amino asit sentetaz) hem amino asite, hem de tRNA’ya bağlanabilecek yapılarının olması gerekir. Görüldüğü gibi, her aşamada içiçe geçmiş birçok işlem ve görevi olan birçok parça bulunmaktadır. Bunlardan tek bir tanesi dahi olmadığında, canlının yaşamı devam edemeyecek kadar hasar görebilmektedir. Örneğin amino asitleri aktive eden ve tRNA’ya bağlayan bu özel enzimler olmadığı takdirde protein sentezi için gerekli olan amino asitler ribozomlara ulaştırılamayacaktır. Dolayısıyla, tüm bu sistemin önceden tasarlanması ve ihtiyaç duyulan malzemenin de belirlenerek, bu sistemle birlikte yaratılması gerekir.

Ribozoma tRNA tarafından getirilen her amino asit, mRNA’nın belirlediği üretim hattında belirli yerlerde işlenmelidir. Üretim boyunca tek bir amino asitin bile yanlış bir birimde işlenmesi proteini işe yaramaz bir molekül haline getirmeye yeterlidir. Oysa bu işlem bütün canlı hücrelerde kusursuz bir biçimde işler. Nakliye görevini yapan her tRNA, getirdiği her amino asiti üretim talimatında belirtilen yere götürür ve üretimdeki işleyişin bozulmamasını sağlar. Üretim talimatı ise bilindiği gibi mRNA’da kayıtlıdır. Bu şuursuz moleküllerde görülen kusursuz disiplin anlayışı, bilinçli ve sorumluluk sahibi olduklarını gösteren tavırlar, her birinin üstün bir akıl ve güç sahibi olan Allah’a boyun eğdiklerinin ve O’nun kontrolü ile hareket ettiklerinin çarpıcı bir göstergesidir.

Üretimden Önce Yapılması Gereken Tercüme

Artık sipariş, yani üretilecek proteine ait bilgi ve gerekli hammaddeler hazırdır. Sipariş fişi üretimde bir hat boyunca yer alacak bütün makinelere iletilmiştir. Ortada aşılması gereken bir problem daha vardır. Üretim bilgisi, yani sipariş, daha önce bahsettiğimiz şekilde DNA’da özel bir dilde yazılmıştır. Ve üretim özel bir dilde yazılan bu bilgiye göre yapılmalıdır. Fakat hammadde olarak kullanılan amino asitlerin dizilimleri başka bir dildedir. Karşılaşılan bu problemi şöyle ifade edebilriz. Sipariş fişindeki yazılı emir, DNA’yı oluşturan şifrenin dilidir, yani 4 harfli bir alfabeden oluşan özel bir dilde yazılmıştır. Üretilecek olan proteinlerin dili de 20 harfli bir alfabeden oluşan bir başka dildir. (proteinleri oluşturan amino asitler 20 çeşit olduğu için) İşte bu lisanın farklılığı gibi, DNA’dan gelen üretim bilgisi amino asitlerin anlayacağı dilden değildir. Sonuç olarak, DNA’dan gelen bilgiye hangi amino asitin denk geldiğini anlayabilmek için, DNA’daki dilin diğerine tercüme edilmesi gerekir.

Ribozom fabrikası yaşamın sağlıklı biçimde devam etmesi için bu problemi en mükemmel şekilde çözen bir mekanizmayla donatılmıştır. Çözüm olarak üretim sırasında fabrikada yani ribozomda farklı iki dil arasındaki tercümeyi yapan bir tercüme sistemi yaratılmıştır. Kodon-antikodon metodu olarak adlandırılan bu tercüme sistemi şu andaki en gelişmiş bilgisayar merkezlerinden çok daha üstün bir şekilde, adeta bu iki dilde uzmanlaşmış bir tercüman gibi çalışır. DNA’nın özel lisanı ile yazılmış olan dört harfli protein bilgilerini 20 harften oluşan protein diline çevirir. Böylece hangi amino asitlerin yan yana dizileceğini ifade etmiş olur. Sonuçta da istenilen proteinin doğru bir şekilde üretilmesini sağlar. İlerleyen satırlarda detaylarına yer vereceğimiz bu çeviri işlemindeki hatasızlık kuşkusuz çok dikkate değerdir. Bir hücrenin, dolayısıyla canlıların yaşaması için gerekli binlerce proteinin üretilmesinde ancak bir veya iki yanlışlığa yer olabilir. İnsanların yaptığı hiçbir teknolojik ürün veya konusunda en uzman ve en dikkatli bir insan, protein gibi yaklaşık 200 romana eşdeğer bir yazıyı bu kadar hatasız ve kusursuz çevirip yazamaz.23

“Kodon-Antikodon” yani “Anahtar-Kilit” Metodu

Bu metod sayesinde tercüme sistemi amino asitleri birleştiren üretim merkezinin hiç hata yapmamasını sağlar. Ribozomdaki birleştirme merkezine önceden yerleşip sipariş bilgisini taşıyan mRNA ile bir ucunda amino asit taşıyan tRNA anahtar-kilit gibi karşı karşıya gelirler. mRNA’daki her üç harf bir “kodon” yani bir kilit sayılır. tRNA’nın üç boyutlu şekli artı işaretine benzer. Bu artı şeklindeki yapının üst ucuna taşıdığı amino asit bağlıdır. Taşıyıcı RNA’nın bu kilidini açabilecek özellikte olan alt ucu da bir antikodon yani bir anahtar olarak tam karşısına geçer. Ribozomun üretim için kullandığı bu özel tercüme sistemi sayesinde proteinler kusursuz biçimde bir zincir gibi üretilir. Tercüme sisteminin bu metodla beraber en iyi şekilde çalışabilmesi için ribozom, her biri beraberce uyum içinde çalışan yüzün üzerinde yardımcı molekül kullanır. Bu moleküller üretim yerine gönderilen özel RNA’lardır ve bunların çoğu özelleşmiş proteinlerdir.24 Bu RNA’lardan en önemlileri mesajcı RNA’nın ribozoma getirdiği üretim bilgisinin taşıyıcı RNA tarafından anlaşılmasını ve diğer bir dilde okunmasını sağlayan “ribozomal RNA”dır. Hazırlanan bu mekanizmaların her biri tercüme işleminin hatasız yapılması ve sonucunda doğru proteinin üretilmesi için kusursuz bir biçimde çalışırlar.

DNA dilinin protein bilgilerine dönüşmesi için, mRNA ile tRNA, anahtar ve kilit gibi karşı karşıya gelirler. mRNA’daki her üç harf bir kilit sayılır. tRNA’nın bu kilidi açabilecek özellikte olan alt ucu da bir anahtar olarak tam karşısına geçer.

Fabrikada Adım Adım

Üretimin en önemli işlemi şüphesiz amino asitlerin hatasız bir şekilde birleşmelerinin sağlanmasıdır. Bu birleştirme işlemini meydana getiren olayları şöyle özetleyebiliriz:

Protein sentezi sırasında gerçekleşen bu olayların belirli zaman aralıklarıyla olması gerekmez. Aynı zamanda bütün işlemler eksiksizce büyük bir süratle yerine getirilebilir. Örneğin genellikle mRNA iplikçiğinin diğer ucu hala DNA’ya bağlı olarak siparişi kopyalamaya devam ederken, bir yandan da tercüme işlemi devam eder.27 Hatta tek bir mRNA iplikçiği, farklı noktalarda üretimin başlaması için birçok farklı ribozoma, yani fabrikaya bağlanabilir ve sipariş vermeye devam edebilir. Ve her bir ribozom aynı mRNA iplikçiğinde siparişi farklı bir amino asit zinciri üretebilir. Aynı şekilde proteinlere ait siparişler mRNA tarafından, aynı anda DNA molekülünün birden fazla bölgesinde kopyalanabilir.28 Son derece kompleks ve çok aşamalı bir işlemi aynı anda birkaç yerde sürdürebilmek büyük bir dikkat ve beceri gerektirir. Üstelik tek bir hata dahi yapılmaması şarttır. Akıl ve bilinç sahibi bir insanın aynı anda kaç işe dikkatini verebileceği, aynı anda kaç ürünün üretilmesi ile ilgilenebileceği düşünüldüğünde, bir molekülün sahip olduğu üstün nitelikler daha da iyi anlaşılmaktadır.

Şimdi biraz durup düşünelim; yukarıda kısaca özetlenen bu sistem, tesadüfen oluşmuş olabilir mi? Yani şuursuz milyonlarca atom biraraya gelerek, böylesine üstün şuur gerektiren bir sistemi tasarlayıp, bunun için de doğa olaylarının tesadüfen kendilerine isabet edip, bu sistemin oluşmasını beklemiş olabilirler mi? Tüm evrendeki bütün atomlar biraraya getirilse ve bu atom yığınına fiziksel ve kimyasal ne türlü işlem yapılırsa yapılsın, şuursuz, bilgisiz, iradeden yoksun atomların bu kadar kusursuz bir organizasyon oluşturmaları kesinlikle imkansızdır.

DNA’dan kopyalanan protein bilgisi mesajcı RNA (mRNA)

1. Amino asitlerin birleştirileceği bölgeye, yani ribozoma önce üretim bilgisini taşıyan mesajcı RNA gelir. Ardından amino asit hammaddelerini taşıyan taşıyıcı RNA’lar da bu bölgeye gelir.

2. “Kodon-antikodon” metodu sayesinde, tercüme sistemi birleştirme işlemi sırasında hata yapılmamasını sağlar. Bu metoda göre mesajcı RNA ile bir ucunda amino asit taşıyan taşıyıcı RNA anahtar-kilit gibi karşı karşıya gelirler. Mesajcı RNA’daki her üç harf bir “kodon” yani kilit sayılır. Taşıyıcı RNA’nın bu kilidini açabilecek özellikte olan ucu da anti-kodon yani anahtar olarak tam karşısına geçer.

3. Mesajcı RNA ile taşıyıcı RNA’nın karşı karşıya geldiği yerde ribozomal RNA devreye girer. Ribozomal RNA’nın iki özel bölümü vardır. Ribozomal RNA’nın küçük bölümüne mesajcı RNA, büyük olana da taşıyıcı RNA yerleşir. tRNA ve mRNA’nın bağlanacakları bölümde uyuşmalarını sağlayacak özel mekanizmalar vardır, bu nedenle yerlerine kolaylıkla yerleşirler. Bu, çok önemli bir konudur. Herşeyden önce ribozom daha ilk yaratılırken, tRNA ve mRNA’nın varlığından haberdar olan, onların özelliklerini ve ribozomu bir amaç için kullanacaklarını bilen bir güç, ribozomda uygun yerleri de yaratmıştır. Bunların aşama aşama meydana gelen tesadüfi değişikliklerle bu kadar kusursuz bir uyum göstermeleri kesinlikle mümkün değildir. Ayrıca bu detaylı tasarım ve ince hesaplar bu kadarla da kalmaz. Taşıyıcı RNA’ların bağlandığı bölüm için de iki özel kısım bulunur.25 Bu iki kısmın birincisini ribozoma yeni gelen tRNA kullanırken diğerini işi bittiği için ribozomdan ayrılacak olan tRNA kullanır.

4. Tercüme işleminin başlaması için siparişin üzerinde bulunan “başlatma kodonu” adı verilen özel bir kodonun karşısına, taşıyıcı RNA tarafından üretilmek istenilen proteinin ilk amino asiti getirilir. Ribozom, üretilecek proteine ait bu ilk kodonun bilgisini almadan üretime başlamaz. Bütün proteinlerin başlatma kodonu aynıdır; metiyonin.26

5. Birleştirme merkezinin bu başlatma kodonunu tanımasından sonra her protein için özel belirlenmiş olan “kodonlar” yani “sipariş bilgileri” birbiri ardınca okunmaya, yani tercüme edilmeye başlar.

6. İlk olarak başlatma kodonu tercüme birimi olan ribozomal RNA’daki küçük bölüme bağlanır. Sonra ribozomal RNA sipariş bilgisini taşıyan mRNA üzerinde bu kodonu geçerek hareket eder.

7. Aynı anda tRNA, üzerinde yazılı antikodon şifresi ve taşıdığı amino asitle beraber ribozomdaki yerini alır. İşi biten amino asit ile ribozoma yeni gelen amino asit birbirlerine peptid bağı ile bağlanırlar.

8. Sonra ilk gelen tRNA ribozomu terk eder ve ikinci tRNA kendisine bağlı olan iki amino asitle beraber birinci kısımdan ikinci kısma geçer.

9. Ribozoma gelen bir sonraki tRNA, yine tRNA’ların bağlandığı büyük bölümün birinci kısmına bağlanır. Birinci ve ikinci tRNA’nın amino asitleri, bu yeni gelen üçüncü tRNA’nın amino asidine bağlanır.

10-Bu bağlanma işlemi olduktan sonra ikinci tRNA da ribozomdan ayrılır.

11- Aynı anda birinci kısımda bulunan üçüncü tRNA da kendisine bağlı olan üç amino asitle beraber ikinci kısma hareket eder. Ribozomal RNA bu işlemlere mRNA iplikçiğindeki sipariş boyunca devam eder.

12. Bu işlem ribozomal RNA’nın mRNA’daki durdurma kodonunu tanıyınca sonra erer.

Dahası, bu organizasyon bu kadarla da bitmez. Çünkü henüz son kontroller yapılmamıştır. Üretim bittikten sonra yapılacak son işlem, oluşan amino asit zincirinin sıralamasının ve diğer özelliklerinin üretilmek istenilen proteinin dizilimi olup olmadığının kontrol edilmesidir.

Kalite Kontrol

Daha önce de belirttiğimiz gibi, hücrelerin ihtiyaç duyduğu proteinlerde en ufak bir hata olduğunda hücre içindeki birçok mekanizma çalışamaz hale gelir. Bu şekilde de hücre yaşamını devam ettiremez ve hatta birçok durumda canlının kendisinde ciddi hastalıklar meydana gelir. Bugün birçok hastalığın kalıtımsal nedenlerden kaynaklandığı bilinmektedir ve bunun nedeni bu aşamalardan birinde meydana gelen hatalardır. Hücre ve proteinler ise, sanki bu işlemlerin canlı için önemini biliyorlarmış gibi, son derece titiz davranırlar ve sentez sırasında belirli aşamalarda onları tekrar tekrar kontrol ederler.29

Tek bir proteinin üretimi sırasında yapılması gereken kontrol işlemi için birçok enzim çalışır. Bu enzimler bir fabrikanın kalite kontrol departmanı gibidir. Çünkü her enzim, ürün hakkında çok detaylı bilgiye sahip olmalı ve üretimin her aşamasından haberdar olmalıdır. Aksi takdirde ortaya çıkan ürünü gereği gibi kontrol edemez. İlginç olan ise, üretilen proteinin kalitesini kontrol edenlerin yine proteinler olmasıdır. Kendi başına bir iradesi olmayan atomlardan oluşan bu moleküllerin kendilerinin özelliklerini dahi bilme ve tanıma imkanları yoktur. Zaten onlar da ancak bu sistem düzenli bir şekilde işlediği takdirde devamlı olarak ortamda bulunabilirler. Öyleyse şuursuz atomlardan oluşan proteinler bu kontrolü nasıl yapabilirler? Sahip oldukları akıl, bilinç, bilgi ve organizasyonun gerçek sahibi kimdir? Elbette ki bu soruların cevabı çok açıktır. Her bir atom, Allah’ın kendisini yarattığı yapıya ve şekle uygun olarak hareket etmektedir.

Sipariş Yerine Teslim Ediliyor

Bütün bu kontroller tamamlandıktan sonra artık protein kullanıma hazırdır. Proteinler kullanılacağı yere doğru yola çıkacaktır.

Üretimin bu aşamasına kadar olan tasarım mühendisliği protein kullanım yerine ulaşana kadar devam eder. Üretilen çok kıymetli protein molekülleri hiç zarar görmeden kullanım yerine kadar götürülmelidir. Ama nasıl?

Bu sorunun cevabı hala tam olarak anlaşılmamıştır. Fakat bilindiği kadarıyla bu süreç insanı hayrete düşürecek derecede komplekstir.30

Protein üretildikten sonra da hücre içindeki yoğun faaliyet devam eder. Protein ya özel taşıyıcılarla hücre dışına çıkarılır ve vücutta kullanılacağı yere götürülür ya da ihtiyaç duyulana kadar depolanmak ve paketlenmek üzere golgi cisimciğine bırakılır.

Hücre içinde üretilen proteinler, üretilip oldukları yerde bırakılmazlar. Aksi takdirde sürekli üretim yapan, ancak ürettikleri atıl kalan bir sistem oluşurdu. Ancak canlılıktaki tüm diğer sistemlerde olduğu gibi protein üretiminde de eksiksizlik ve kusursuzluk vardır. Sonuç olarak üretilen her protein, kullanılacağı veya kullanılacağı zamana kadar depolanacağı ilgili yere yine çok özel yöntemlerle taşınır. Örneğin hücre dışına gönderilecek proteinler, enerji üretmekten sorumlu organel olan mitokondride kullanılacak proteinler, çekirdekte kullanılacak proteinler hep farklı mekanizmalar kullanılarak yerlerine gönderilirler. Proteinlerin kullanım yerlerine taşınmalarında devreye giren bu özel mekanizmalar ve yollar proteinlerin “hedeflenme sistemleri” olarak anılır.31 Hangi proteinin nereye gideceğini bilmesi başlı başına bir mucize iken, gideceği yere göre ulaşım aracı belirlenmesi, paketlenmesi, ulaşım sırasında zarar görmemesi için enzimlerle desteklenmesi daha da şaşkınlık yaratan bir mucizedir.

Bu konu üzerinde uzun yıllar çalışan ve bu çalışmaları ile 1999 Nobel ödülünü alan David Sabatini ve Günter Blobel yeni üretilen proteinlerin hedeflerine ulaşabilmeleri için özel bir amino asit diziliminden oluşan bir “sinyal dizilimi” taşıdıklarını ve yerlerine ulaştıklarında ise bu sinyalden ayrıldıklarını büyük bir hayretle keşfettiler.32 Bu sinyal sayesinde hedefe doğru yola çıkan proteinin yolculuk sırasında daha fazla yardıma ihtiyacı vardır. Yeni üretilmiş birçok protein hücre içinde birçok moleküler makina ile karşılaşır. Bu makinelerden bazıları proteini tutar ve ulaşması gereken yere kadar götürür. Örneğin endoplazmik retikulum ve golgi cisimciği proteinleri gideceği yere kadar yönlendiren önemli organellerdir. Örneğin garbagease proteini üretildikten sonra 0.00025 santimetrelik bir yolculuk yapar. Sitoplazmadan lizozoma doğru olan bu yolculukta, güvenliğinin sağlanması için düzinelerce farklı proteinin çalışması gereklidir.33

Yerinizde otururken bütün hücrelerinizin aynı anda bütün bu işleri yaparak ne kadar meşgul olduğunu bir düşünün. Tek bir hücrenin yüzlerce makine kullanarak yaptığı bu üretimi trilyonlarca hücreniz aynı anda yaptığı halde vücudunuzda hiçbir hareket hissetmez ve hiçbir ses duymazsınız. Dahası, genel hatlarıyla anlatıldığında dahi sayfalarca süren, sözlü olarak anlatıldığında saatlerinizi alacak olan bu üretim, sadece 10 saniye veya en fazla bir iki dakika sürer. Dikkat edilmesi gereken bir diğer nokta ise bu sistemin, gözle görülemeyecek kadar küçük bir yerde sürdürülüyor olmasıdır. Canlılığın tesadüfen oluşan proteinlerden meydana geldiği iddiasını bütün yaratılış gerçeklerine rağmen sürdürmeye çalışan evrimci bilim adamları gerçekte bu kadar kompleks bir yaratılış karşısında tesadüfün hiçbir anlamı olmadığını bilirler. Evrimci biyolog Prof. Muammer Bilge, tek bir tesadüfe dahi izin veremeyecek kadar mükemmel çalışan bu sistem karşısındaki evrimci çaresizliği şöyle ifade etmiştir:

Bütün bu sonuçları lazım geldiği gibi sağlayabilen, kendisi için tehlike ve kayıp yaratmayan, çıkmaz sokaklara girmeyen hücrede, protein sentezi endüstrisi, diyebiliriz ki, çok mükemmel bir organizasyonla ve kusursuz bir önceden görüşle yürütülmektedir… Hücrede bütün bunlar böyle olur. Fakat nasıl becerilir, nasıl başa çıkılır? Henüz bunu tam olarak anlayamıyoruz. Sadece sonuçları görüyoruz ve sonuçları sağlayan mükemmel organizasyonun ancak bazı noktalarını fark edebilmiş bulunuyoruz. 34

Evrimci bilim adamları, yaptıkları gözlem ve araştırmalar sırasında karşılaştıkları olağanüstü tasarım karşısında hep yukarıdakine benzer şekilde “çok mükemmel bir organizasyon”, “kusursuz bir önceden görüş” gibi ifadeler kullanırlar. Ancak bu mükemmelliğin, kusursuzluğun nasıl meydana geldiğini kendi teorileri ile açıklayamazlar. Nitekim bunun kendileri de farkındadırlar ve bu yüzden bu olağanüstü olayların nasıl meydana geldiğini “henüz bunu anlayamıyoruz” diyerek çaresizliklerini dile getirirler. Oysa şuursuz atomların bu kadar mükemmel bir üretim organizasyonunu oluşturup yürütemeyecekleri açıkça ortadadır. Her atomun Allah’ın aklı, ilhamı ve gücü ile hareket ettiği kesin bir gerçektir.

Protein Sentezinin Gösterdiği Önemli Bir Gerçek

Protein sentezinin aşamalarına baktığımızda dikkatimizi çeken konulardan biri, tek bir protein molekülünün üretilmesi için yüzlerce farklı protein ve enzime ihtiyaç olduğudur. Bunların yanısıra yine birçok molekül ve iyon da hazır bulunmalıdır. Peki öyle ise, ilk protein nasıl oluşmuştur?

Bir proteinin üç boyutlu görünümü

İşte bu, evrimcilerin en önemli çıkmazlarından biridir. Evrimci biyolog Carly P. Haskings American Scientist dergisinde yayınlanan bir makalesinde evrimin bu çıkmazını şöyle ifade etmiştir:

… Fakat biyokimyevi genetik sayesinde evrimle ilgili birçok önemli soru hala cevaplanamamıştır… Bütün canlılarda, hem DNA eşleşmesi, hem de üzerlerindeki şifrelerin proteinlere çevrilmesi oldukça spesifik ve uygun enzimler sayesinde olmaktadır. Aynı zamanda bu enzim moleküllerinin yapıları da tam olarak bizzat DNA tarafından belirlenmektedir. İşte bu gerçek, evrimde çok esrarlı bir problemi ortaya çıkarmaktadır. Acaba evrim olayında, şifrenin kendisi ve bu şifrenin içinden de proteinlerin sentezinde gerekli olan diğer enzimler beraberce mi ortaya çıkmıştır? Bu bileşiklerin olağanüstü karmaşıklığı ve sentezlenmeleri için aralarında hiç aksamayan bir koordinasyonun olma zorunluluğu göz önüne alındığında, söz konusu zaman çakışmasından bahsetmek çok saçma olmaktadır. Bu soruya Darwin’in görüşleri dışında cevap aramalıyız. Çünkü söz konusu durum özel yaratılışı öngören çok güçlü bir delil oluşturmaktadır.35

Bu bilim adamının da belirttiği gibi, protein sentezinin oluşabilmesi için, hücre içindeki tüm sistemin birlikte var olması gerekir. Bu sistemin parçalarından biri dahi eksik olduğunda protein üretilemez ve dolayısıyla yaşam sürdürülemez. Evrimciler ise, önce proteinlerin sonra da proteinlerin tesadüfi birleşimleri ile hücrelerin oluştuğunu iddia ederler. Ancak çok açıktır ki, bu parçalardan biri olmadan diğeri kesinlikle oluşamamaktadır.

Kategori: Biyoloji

Ödevsel

Hücredeki Eşsiz Üretim: Protein Sentezi

Rasgele...