Proteinlerin; DNA veya RNA'ya İhtiyaç Olmaksızın, Diğer Proteinlerin Üretimini Yönetebileceği Gösterildi!

Herhangi bir biyoloji ders kitabını açın ve öğreneceğiniz ilk şey DNA'nın proteinleri oluşturacak bilgileri barındırdığıdır. Proteinler, vücudumuzdaki işlerin büyük bir kısmını yapan ufak kimyasallardır. 2 Ocak 2015'te Science dergisinde yayımlanan bir makale, ders kitaplarımızdaki bilimi sarsacak bir keşfe imza atıyor: proteinlerin yapı taşları olan aminoasitlerin hem DNA'ya, hem de protein üretiminde kilit rolü olduğu düşünülen mesajcı RNA'ya (mRNA) ihtiyaç duymaksızın bir araya gelerek proteinleri oluşturabiliyorlar. Araştırmacılar, bir proteinin bir diğer proteinin nasıl oluşacağını gösteren bir örneği gözlemeyi başardılar. Utah Üniversitesi Biyokimya Bölümü doktora sonrası araştırmacısı Peter Shen şöyle söylüyor:

Bu şaşırtıcı keşif, biyoloji hakkındaki bilgilerimizin ne kadar eksik olduğunu gösteriyor. Doğa, bizim fark ettiğimizden çok daha fazlasını yapabilecek kapasiteye sahip.

Bu keşfin ne anlama geldiğini algılayabilmek için, hücreyi iyi çalışan bir fabrikaya benzetebiliriz. Ribozomlar proteinleri üreten üretim hatlarında çalışan makinalardır. Bunlar, genetik koddaki bilgiler çerçevesinde aminoasitleri birbirlerine bağlayarak proteinleri üretirler. Bir şey ters giderse, ribozomun çalışması aksayabilir ve bu noktaya "kalite kontrol ekibi" gelir. Bu karışıklığı düzeltmek için, ribozom parçalarına ayrılır, içeriği parçalanarak atılır ve kısmen üretilmiş, sorunlu protein geri dönüştürülür.

Fakat bu yeni araştırma, bu kalite kontrol ekibinde bulunan ve maya mantarından insana kadar sayısız türde korunmuş halde bulunan Rqc2 isimli bir proteinin şaşırtıcı bir görevini gösterdi. Tamamlanmamış (sorunlu) protein geri dönüştürülmeden önce Rqc2 ribozomların proteine toplamda 20 adet bulunan aminoasitlerden 2 tanesini eklemesini sağlıyor: alanin ve threonin. Üstelik bunu tekrar tekrar ve rastgele bir sırada yapıyor. Bunu, otomatik bir üretim hattının, komutlarını yitirmesine rağmen üretime devam etmesi gibi düşünebilirsiniz. Alabildiği ne varsa alıyor ve ürünün üzerine takıştırıveriyor. Bir araba üretim hattı gibi düşünecek olursanız, arabaya rastgele korna, tekerlek, tekerlek, korna, korna, korna, tekerlek, korna, tekerlek eklemek gibi... San Francisco Kaliforniya Üniversitesi'nden Doç. Dr. Adam Frost şöyle söylüyor:

Bu durumda, normalde mRNA'nın yapması gereken görevi yapan bir protein görüyoruz. Bu keşfe bayıldım çünkü proteinlerin yapabileceklerini düşündüğümüz şeylerin sınırını bulanıklaştırıyor.

Tıpkı ekstra kornalar ve tekerleklerden oluşan yarım yamalak tamamlanmış bir arabanın görüneceği gibi, rastgele gibi gözüken bir sırada alanin ve threonin eklenmiş bir protein de tuhaf gözüküyor. Ve normalde, düzgün çalışmaması gerekir. Ancak tamamen anlamsız gözüken dizilim, belli başlı işleri yerine getiriyor. Bu kod, yarı-tamamlanmış proteinin yok edilmesi gerektiğini veya ribozomun düzgün çalışıp çalışmadığını anlamaya yarayan bir deneme üretiminin parçası olacağını belirlemeye yarıyor. Eldeki kanıtlar, Alzheimer, ALS ve Huntington gibi nörodejeneratif hastalıklarda bu sürecin sorunlu işlediğini gösteriyor. Stanford Üniversitesi'nden Dr. Onn Brandman şöyle söylüyor:

Bu çalışmanın çok sayıda ilginç uygulama alanı bulunuyor ve eğer ki merakımızı takip etmeseydik, bunların hiçbirini bilmiyor olacaktık. Keşfi mümkün kılan asıl itici güç, gördüğünüz bir şeyi incelemektir ve biz de bunu yaptık. Bunun yerini alabilecek hiçbir şey yoktur ve var olmayacak.

Araştırmacılar öncelikle kendi gözleriyle gördüklerini sıradışı bir olgu olarak nitelediler. Cryo-elektron mikroskopisi adı verilen bir yöntemi hassasça ayarlayarak anlık dondurmayı mümkün kıldılar ve sonrasında kontrol düzeneğini iş başında gözlemeyi başardılar. Frost şöyle söylüyor:

Rqc2'yi iş başında gözlemeyi başardık. Ancak fikir öylesine uç bir fikirdi ki... Bunu ispatlama yükümlülüğü bizim omuzlarımızdaydı.

Hipotezlerini doğrulamak için çok kapsamlı biyokimyasal analizler yaptılar. Yeni RNA dizileme teknikleri, Rqc2/ribozom kompleksinin durmuş protein üretimlerine aminoasit ekleme potansiyeli olduğunu gösterdi. Çünkü bunlar, aynı zamanda ribozomlara aminoasitleri taşıyan tRNA'lara da bağlanabiliyorlar. Gördükleri belirli tRNA'lar sadece alanin ve threonin aminoasitlerini taşıyorlardı. Bu sorunlu oldukları için üretimi durmuş proteinlerin uzun alanin ve threonin zincirleri olduğunu göstermeleri ise, bulgularını tartışmasız gerçek kıldı. Frost şöyle söylüyor:

Şimdiki işimiz bu sürecin nerede ve ne zaman gerçekleştiğini bulmak... Ve düzgün çalışmadığında neler olduğunu...