Eski Proteinlerin Esnekliği Yeni İşlev Kazanımlarına Yol Açabilir!

Evrim Teorisi'ni düşündüğümüzde, her ne kadar aklımıza canlılardaki gözle görülebilir kalıtsal değişikliklerin türleşmeyle sonuçlanması gelse de bu gözle görülebilir değişimlerin temelinin DNA’da ve dolayısıyla proteinlerdeki değişimlerde yattığı unutulmamalıdır. Öyle ki türler arasındaki evrimsel ilişkiyi göstermek için çizilen evrim ağacını, bir proteinin evrimini anlatmak için çizebiliriz. Proteinlerin evrimleri üzerinde çalışmak evrimin türler üzerindeki ince ayarlarını daha iyi algılamamızı sağlayacaktır.

Emory Üniversitesi Biyokimya bölümünde bu konu hakkında çalışan araştırmacılar, glukokortikoit reseptörü (GR) isimli proteinin evrim ağacına ışık tutmuş durumdalar. GR proteini östrojen, testosteron ve aldosteron gibi steroit hormonların bağlandığı reseptör proteinleri ailesine ait. Genomumuzda bu hormonların her biri için GR gibi farklı proteinlerin sentezlendiği ayrı genler mevcut. Araştırmacılar bu genlerin ilkel omurgalı bir atadaki tek bir ata genden “gen ikilenmesi” (Genomda, içinde bir gen bulunan bir DNA bölgesinin herhangi bir şekilde ikilenmesi) yoluyla evrimleştiklerini düşünüyorlar.

GR proteini bir stres hormonu olan kortizolü bağlıyor. Kortizol, GR proteinine bağlandığında GR proteini DNA üzerine bağışıklık sistemine ait genleri baskılayacak şekilde bağlanıyor. GR proteinine bağlı olmadığında ise bağışıklık sistemine ait olan genler aktif bir şekilde çalışmaya devam ediyorlar. GR proteinin DNA üzerindeki bu ikili etkisi onu bulunduğu reseptör ailesinden ayıran bir özellik. GR proteini dışında günümüzde var olan diğer steroit reseptörleri ise bu yetiye sahip değil. Bu yüzden, stres hormonunun bağışıklık sistemi üzerinde oluşturduğu bu baskılayıcı etkinin evrimsel açıdan yeni oluştuğu düşünülüyordu. Ancak araştırmanın devamı araştırmacıları şaşırtacak bir şekilde gelişti.

Araştırmacılar, soyu tükenmiş olan türlerin DNA’larından GR ailesine ait bir proteini, yani günümüzdeki versiyonlarına evrimleşmemiş ata steroit reseptörü proteinini sentezlediler. Bunun sonucunda, sanılanın aksine GR’nin DNA üzerindeki başka genleri aktifleştirebilme ya da baskılayabilme yetisinin sonradan kazanılmış olmadığı anlaşıldı. Diğer bir deyişle, bu özellik ata proteinde de vardı. Ancak GR dışındaki günümüzde var olan steroit reseptörleri bu yeteneklerini kaybetmiş durumdalar. Araştırmanın devamında proteinlerin DNA’ya farklı şekillerde bağlanma yetilerini kaybetmelerine neden olan mutasyon da araştırıldı. Sonuç olarak mutasyonun, proteinlerin yapısal esnekliklerini kaybetmelerine sebep olduğu ve DNA’ya iki farklı biçimde bağlanmalarına engel olduğu anlaşıldı.

550 milyon yıl önceki tek bir proteinin evrimleşmesiyle, şu an 5 farklı fakat benzer görevlere sahip proteinlere sahibiz.