İlk Defa Yapay Genler Kullanılarak Yapay Enzimler Yaratıldı!

Bilim insanları, ilk defa, doğada bulunmayan yapay/sentetik genetik materyalleri kullanarak enzimler üretmeyi başararak bilim tarihinde çığır açtılar. Bu heyecan verici çalışma sadece Dünya'da yaşamın başlangıcıyla ilgili yeni bilgiler vermiyor; aynı zamanda Dünya dışı yaşamla ilgili de önemli çıkarımlar yapabilmemize izin verecek. Araştırma sonuçları Nature dergisinde yayımlandı.

Araştırmanın temelleri daha önceden İngiltere'de yapılan bir çalışma sonucunda üretilen sentetik DNA'lara dayanıyor. Bilindiği üzere DNA ve onun yakın kuzeni RNA, Dünya üzerindeki bütün canlıların içerisinde, onların genetik bilgilerini taşıyan moleküllerdir. Sentetik genetik malzemeler ise DNA ve RNA'da bulunan yapıtaşlarını kullanarak üretilir; ancak normalde bu moleküllerde olanın aksine, bilim insanları bu genetik malzemenin içerisine başka molekülleri de katabilirler. Bu işlem sonucunda oluşan moleküllere XNA adı veriliyor: yani xeno (yabancı) nükleik asit. Bu yapay genetik malzemenin de, doğal versiyonu gibi genetik bilgiyi taşıyıp aktarabildiği tespit edildi.

Her ne kadar DNA, RNA ve proteinlerin, enzimleri üretebilecek yegane unsurlar olduklarına yaygın biçimde inanılıyorsa da, aynı araştırmacılar sentetik enzimlerin XNA'lar kullanılarak üretilebileceklerini gösterdiler. "XNAzimler" olarak isimlendirilen bu moleküller, tıpkı doğal enzimler gibi, RNA'yı parçalarına ayırıp o parçaları tekrar birleştirmeyi başarıyorlar. Hatta bu sentetik enzimlerden bir tanesinin, XNA'yı bile parçalayıp birleştirebildiği tespit edildi!

Enzimler, doğanın hızlandırıcılarıdırlar (katalizör). Dünya'daki yaşam için temel yapılardır, çünkü neredeyse tüm biyokimyasal tepkimeler, doğal ortamların sıcaklıklarında son derece verimsiz ve yavaş çalışırlar. Bu nedenle enzimler, DNA'nın sentezlenmesi ya da besinlerin parçalanması gibi biyokimyasal tepkimelere hız verirler ve yaşamın sürdürülebilmesi için gerekli olan hızlara ulaşabilmelerini sağlarlar.

Her ne kadar enzimlerin önemli bir kısmı proteinlerden oluşsa da, bazı RNA moleküllerinin de katalitik (hızlandırıcı) faaliyet gösterdiği tespit edilmiştir. Günümüzde yaygın bilimsel kanıya göre, genetik bilginin en erken formları, muhtemelen RNA-benzeri moleküllerdi ve kendi kendilerini kopyalayabilme yetenekleri olduğu için Dünya'da yaşamın başlangıcına izin verdiler. Bu nedenle bu çalışma, yaşamın başlangıçtaki ilk adımlarına ait bazı kesitleri yeniden yaratabilmemiz açısından önem taşıyor. Dahası bu araştırma, yaşamın DNA veya RNA olmaksızın da başlayabileceğini bize gösteriyor. Bu önemli, çünkü bu iki molekülün yaşamın başlayabilmesi için gerekli olduğu düşünülüyordu. Baş araştırmacı Philip Holliger şöyle söylüyor:

Bizim çalışmamız, prensipte, doğanın moleküllerine birden fazla alternatif olabileceğini gösteriyor. Yani yaşamın DNA ve RNA'yı başlangıçta katalizör olarak 'seçmesi', tarih öncesi kimyanın basit bir hatasından ibaret olabilir. Bu da, diğer gezegenlerde yaşamın farklı moleküler omurgalar üzerine inşa edilebileceği fikrini doğuruyor. Bu durum, üzerinde yaşam barındırabileceğini düşündüğümüz dış gezegenlerin sayısını arttırmamızı sağlıyor.

Araştırmacıların söylediğine göre bu çalışma aynı zamanda birçok hastalığa yeni tedavi yöntemleri geliştirebilecek bir akımın başlangıcı demek olabilir. Dr. Holliger'ın anlattığına göre, kanserli hücrelerdeki veya virüslerdeki genler tarafından üretilen RNA'yı parçalayabilen XNA'lar üretilebilir. Ayrıca XNA'lar doğada bulunmadıkları için, vücuttaki diğer enzimler tarafından tespit edilip parçalanmaları da pek mümkün gözükmüyor.