%30 Verimsizlikteki Tasarım Harikası

Hücrede sentezlenen proteinlerin yaklaşık %30’u doğru yapılmadıkları için oluştuktan hemen sonra parçalanırlar. İlk bakıldığında bu yaşamın kimyasının Akıllı Tasarım ürünü olduğu gerçeğine karşı koyan bir buluş gibi görünebilir. Ancak  daha dikkatli incelendiğinde, protein sentezindeki bu sözde verimsizliğin aslında çok önemli bir nedeni olduğu görülmektedir.[2]

İlk bakışta savurganlık gibi görünen protein sentezi süreci, aslında bağışıklık sisteminin virüs kaynaklı enfeksiyonlara karşı hızlı tepki vermesini sağlamada önemli bir görev üstlenmektedir. Eğer bu %30’luk kusur oranı olmasaydı, soğuk algınlığı gibi viral enfeksiyonlar çok daha ağır geçebilirdi.

Kısaca temel biyokimya bilgilerimizi gözden geçirmek, verimsiz protein üretiminin bağışıklık sisteminin tepki vermesine nasıl fayda sayladığını görmek için yeterli olacaktır. Protein üretim sürecini başlatmak için, bir mesajcı RNA molekülü DNA iplikçiğindeki genlerden birinden aldığı bilgiyi ribozom denen kısma götürür. Bu ribozomlar amino asit isimli küçük molekülleri birbirine ekleyerek protein zincirlerini oluştururlar. Hücre içinde bulunan çok sayıda proteinin her biri 20 farklı amino asidin oluşturduğu bir havuzdan çekilen belirli bir amino asit dizisini içerir. Amino asit dizilerinin fiziksel ve kimyasal özellikleri protein zincirlerinin üç boyutlu yapısına nasıl  katlanacağını belirler. Şaperon isimli protein molekülleri genellikle protein zincirinin katlanmasında önemli bir rol oynar. Proteinin üç boyutlu yapısı hücredeki işlevsel veya yapısal rolünü belirler.

Proteinler hücre için faydaları sona erdiğinde veya hücresel fonksiyonlarını sürdürürken zarar gördüklerinde, parçalanırlar. Parçalanma sonrasında proteinin amino asitleri açığa çıkar ve böylece yeni proteinlerin kullanımı için uygun hale gelirler.

Proteinlerin parçalanması işlemi  sonrasında (kusurlu olarak üretilenler de dahil),  bağışıklık sistemine hücrede neler olduğunu haber vermek için proteinin küçük parçaları hücre yüzeyine taşınır. Hücre, sınıf I majör histokompatibilite kompleksi (MHC) adı verilen kompleks molekül grubunu kullanarak protein parçalarını bağışıklık sistemiyle buluştuğu hücrenin yüzeyine taşır. [3]

Şimdi konunun virüslerle olan bağlantısını anlamak için önce virüslerden kısaca bahsedelim.

Virüsle enfekte olan hücreler olduğunda, viral DNA hücresel yapıyı ele geçirir ve virüslü proteinler üretir. Söz konusu yeni araştırmalardan önce uzmanlar, viral proteinlerin bir süre yaşayıp hücreyi ele geçirdikten sonra parçalandıklarını ve sınıf I MHC aracılığıyla bağışıklık sistemine sunulduklarını düşünüyorlardı. Bu durum araştırmacılar için bir ikilem oluşturuyordu, çünkü eğer hücre viral enfeksiyonun bağışıklık sistemine sunulması için bu kadar uzun bir süre bekliyorsa, viral yayılma çok ilerlemeden vücudun enfeksiyona tepki vermesi mümkün olamazdı.

Yeni buluşların gelmesiyle bu ikilem çözüldü. Ortaya çıktı ki, viral proteinlerin de diğer proteinler gibi %30’u da yanlış üretilmektedir ve daha uzun süre geçmesine vakit kalmadan hücrenin geri kalan kusurlu proteinleri ile birlikte parçalanmaktadırlar.[3] Bozuk üretilen virüslü proteinlerin parçaları da sınıf I MHC’ye aktarılır ve böylece bağışıklık sistemi hücre içinde virüslü parçalar olduğu hakkında hemen alarma geçirilir.

Böylece, 2000’li yılların başında sonuçlanan bu buluş ortaya çıkardı ki, hücrenin yüksek seviyede kusurlu protein üretmesi bağışıklık sisteminin viral enfeksiyonlara karşı çok daha etkili olması için son derece önemlidir. Protein sentezinin verimsizliğinde son derece akıllı ve zarif bir tasarım vardır.

Bu buluş, doğadaki sözde noksanlıklar hakkında önemli bir ders vermektedir. Hiçbir istisna olmaksızın, sözde eksik tasarlanmış bir sistemin daha iyi anlaşılmasıyla ve sistemin daha geniş bir açıdan incelenmesiyle bu dışta görünen kusurların aslında mükemmel bir tasarım harikaları olduğunu ortaya çıkarmaktadır.

O Allah ki, yaratandır, (en güzel bir biçimde) kusursuzca var edendir, ‘şekil ve suret’ verendir. En güzel isimler O’nundur. Göklerde ve yerde olanların tümü O’nu tesbih etmektedir. O, Aziz, Hakimdir. (Haşr Suresi, 24)


[1] Hansjörg Schild and Hans-Georg Rammensee, “Perfect Use of Imperfection,” Nature 404 (2000), 709-10; J. Travis, “Trashed Proteins May Help Immune System,” Science News 157 (2000): 245. Eric A. J. Reits et al., “The Major Substrates for TAP in vivo are Derived from Newly Synthesized Proteins,” Nature 404 (2000), 774-78.

[2] Eric Palmer and Peter Cresswell, “Mechanisms of MHC Class-I Restricted Antigen Processing,” Annual Review of Immunology 16 (1998): 323-58.; Kenneth L. Rock and Alfred L. Goldberg, “Degradation of Cell Proteins and the Generation of MHC Class-I Presented Peptides,” Annual Review of Immunology 17 (1999): 739-79.

[3] Ulrich Schubert et al., “Rapid Degradation of a Large Fraction of Newly Synthesized Proteins by Proteasomes,” Nature 404 (2000), 770-74.; ric A. J. Reits et al., “The Major Substrates for TAP in vivo are Derived from Newly Synthesized Proteins,” Nature 404 (2000), 774-78.

 

Ayrıca bakınız

Hangi canlılar dronelara ilham kaynağı oluyor?

Yusufçuk böceğinin manevra kabiliyeti, ateş böceğinin yüzde yüz verimle ışık üretmesi, baykuşun tüm kuşlar içinde …

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir