Kanser Tedavileri ve Sentetik Biyoloji: Yapay Nükleik Asitler, Kanseri Tedavi Edebilir mi?

Hücrelerin,düzenli gelişim ve bölünme mekanizmalarını kontrol eden genler bulunmaktadır. İstenmeyen durumlar, kontrollü hücre ölümüne götürecektir; buna apoptosis veya apoptoz denir. Hücrenin programlı bir şekilde ölümünü mümkün kılan biyokimyasal güzergahın bir çeşidi, mitokondriden geçmektedir.

Apoptotik genlerin, yani apoptozu denetleyen genlerin sentezlediği proteinlerin mitokondri zarının geçirgenliğini değiştirmesi üzerine, içeriğindeki kimi enzimler sitosole ulaşır. Burada atfedilen bileşik, genel biyolojiden aşina olunan ve solunumun elektron taşıma zincirindeki bir basamakta görev alan Sitokrom-C'dir. Buna, yani apoptozun başlangıcında kilit rol alan bu bileşiğin yarattığı mekanizmaya, aslında her şeyi temel bir elektrostatik karakterden sağladığı için değinmekte yarar vardır.

Science

Apoptozisin Engellenmesinde BCL-2 Geninin Rolü ve Kanser

Sitokrom-C, mitokondrinin iç zarına kendi bileşik içi kutuplanmasının yarattığı torktaki (dipol moment) pozitif yük fazlalığından dolayı bağlanmıştır. Apoptozun başlangıcındaki serbest mitokondriyal radikallerin artışı, sitokrom ile zarın kaynaşmış yapısında oksitlenmeye neden olur. Zardaki bileşiklerin yük açığını bu yükseltgeme tepkimesi giderdiği için, aradaki elektrostatik çekimin serbest kalması gerekir.

Böylelikle sitokrom-c’nin iç zardan ayrılması beklenir ve dış zardaki boşluklardan serbest bırakılması sağlanır. Bunun devamı bir dizi tepkime ve etkileşim içerir ama değineceklerimiz, apoptoz baskılamasında hücrenin bu aşamada ne yaptığıdır.

Wikimedia Commons

Sitokrom-C’nin mitokondriden özütlenmesi sonucunda hücrenin kendini olası öngörülemez hücre ölümlerinden korumasına yol açan önleme mekanizmaları çalışır. Bu, mitokondri dış zarında bulunabilen ve apoptoza götüren süreci inhibe etmeye çalışan BCL-2 adı verilen bir gen ailesinin görevlerinden biridir. Zar geçirgenliklerini düzenleme yordamıyla Sitokrom-C’nin geçişini engellerler.

Eğer BCL-2 aktivitesinde olağan dışı aşırılık gözlemlersek, tahmin edeceğiniz üzere bu, hücrenin kendini öldürmemesine, kontrolsüz çoğalmasına ve böylelikle kanserleşmesine giden yolun habercisi demektir. BCL-2’nin aşırı oluşturulmasının kansere götüren örneklerinde akciğer kanseri verilebilir.

Research Gate

Yapay Nükleik Asitler ve Gen Susturma Yoluyla Kanserleşmenin Engellenmesi

Sentetik bir gen dizisi, BCL-2 genine tutunarak, daha doğrusu onun belirli kısımlarına ikame edilerek onu tamamlar ve bu genin işlemesinde (ekspresyonunda) kapsamlı bir azalma yaratır. Bu azalmanın en temel prensibi, translasyon ve transkripsiyon enzimlerinin elektrostatik ilgisinin bu genler arasındaki farklılığıdır. Bu sentetik gen dizileri, birkaç yıl önce üzerinde büyük yol alınmış yapay nükleik asitlerin bir ürünüdür.

Research Gate

Yapay nükleik asitler, tipik DNA ve RNA’dan farklı olarak alternatif şeker grupları içerir. Buna TNA denilen ve treoz, GNA denilen glikol nükleik asitleri örnektir, ikisi de yakın geçmişin eseridir. TNA, RNA’ya göre pentoz şekeri türü olan ribozun yerine dört karbonlu treoz şekerini içerir ve polimerleştirildikten sonra DNA’ya çeviri işlemleri ve kendini RNA’ya benzer replike ettiği de görülmüştür.

Bu bilgiler ışığında, hem kendisinin kimyasal yapısının karmaşık olmaması, hem de RNA’ya olan ilgisi; üzerindeki çalışmaların canlıya toksik olmadığını ve uyumluluk sorunu yaşatmadığını göstermesine yol açmıştır. Bundan dolayı BCL-2 genine karşı kullanılacak bir kanser terapisi açısından TNA, yakın zamanın verimli bir uygulaması olabilir.