Katalog

Nobel Kimya: Yeşil ışıyan proteinin ilginç öyküsü Nobel Kimya Ödülü’nü seksen yaşındaki Japon asıllı Amerikalı bilim insanı Osamu Shimomura, Martin Chalfie ve Roger Y.Tsien paylaştı: Osamu Shimomura 1960’lı yıllarda biyolüminesan ışık veren Aequorea victoria medüzünü araştırmaya başladığında bir devrim yaratacağını bilmiyordu. Martin Chalfie ise otuz yıl sonra medüzün yeşil flüoresanlı proteinden yararlanarak, yaşamın en küçük yapısı olan hücreyi inceledi. Bugün artık bilim insanları daha önce görünmez olan biyolojik süreçleri, gökkuşağının tüm renkleriyle ışıyan Roger Y.Tsien’in proteinleriyle inceleyebiliyor. limsi, ampul ışığında sarımsı ve UV ışığında yeşil ışıyan bir proteinden söz ediliyordu. GFP proteini ilk kez tanımlanıyordu. İlk önce yeşil protein olarak adlandırılan protein daha sonra yeşil ışıyan protein ismini aldı. Shimomura 1970’lerde proteini daha yakından inceledi ve GFP’nin ışığı absorbe eden ve yayan bir kimyasal grup olan kromoforlar içerdiğini saptadı. Medüzdeki GFP kroMedüzden GFP ve yeşil ışığa. moforları, aequorindeki mavi ışığı yeşil ışığı dönüştürüyor. Bu, medüzün ve aequorinin niçin farklı renklerde ışıdığını açıklamakta. GFP’nin devrim yaratan özelliği, kendi kendine ışıyor olması. GFP’nin ışıması için UV veya mavi ışık yeterli. Hücreye giren ışık GFP ile buluşarak, yeşil ışımasını sağlıyor. A Arsenik ve ağır metaller sensörleri CBT 1126/ 8 17 Ekim 2008 Binlerce bilim insanının standart araştırma aracı haline gelen GFP proteininin bulunuş öyküsü, İkinci Dünya savaşında Japonya’da başlıyor. Osamu Shimomura 1955 yılında Nagoya Üniversitesi’nde Prof. Yashimasa Hirata’nın asistanı olur. Prof. Hirata asistanına parçalanmış Cypridina yumuşakçasının ıslandığında Osamu Shimomura hangi maddenin etkisiyle ışıdığını bulmak gibi zorlu bir görev verdi. Amerikalı bir araştırma grubu uzun bir süredir bu maddeyi arıyordu. Shimomura 1956 yılında bu maddenin parçalanmış yumuşakçadan 37.000 misli daha parlak ışıyan bir protein olduğunu bulunca, Frank Johnson tarafından Princeton Üniversitesi’ne davet edildi. Hirata bunun üzerinde henüz doktora öğrenciYeşil ışıyan protein GFP, uzun bir zin si bile olmamasıcir içinde birbirine bağlı 238 amino na rağmen, asitten oluşur. Bu zincir bir bira kuShimomura’nın pası şeklindedir. doktor unvanı almasını sağladı. Shimomura diğer doğal lüminesan maddeler üzerinde araştırmaya devam ederken, heyecanlandığı zaman dış kenarı yeşil ışık saçan Aequorea victoria medüzü üzerinde odaklandı. Shimomura ve Johnson Yeşil ışıyan protein, sudaki arse1961 yazında Kuzey Amerika’nın batı kıyısınnik içeriğini takip etmek de dahil olmak daki Friday körfezinde topladıkları medüzleüzere diğer birçok biyoteknik alanlarda kullanılabilri ezerek ”sqeezate” olarak isimlendirdiklemekte. Güneydoğu Asya’da suda doğal olarak bulunan arri sıvıyı elde etmek için filtreden geçirir. senik, binlerce insanı zeShimomura bir gün bu sıvıyı lavaboya döhirleyerek sorun yaratmakkünce parlak bir ışık verdiğini görür ve fata. Araştırmacıların genetik kat ışık medüzün kenarında olduğu gibi değişimden geçirerek arseniyeşil değil mavidir. İki araştırmacı 10.000 ğe dayanıklı hale getirdikleri medüzden “seqeezate” elde ederek bir bakteri, arsenikli suda Princeton’a götürürler ve birkaç ay sonra yeşil ışıyacak. Bilim insanları ayrıca diğer bazı organizmaları sıvıdan sadece birkaç miligram mavi ışıyan da değişimden geçirerek TNT veya ağır metalleri ışıyamadde ayrıştırırlar. Bu protein aequorin olarak gösterecek hale getirdiler. GFP günümüzde rak isimlendirilir. karanlıkta ışıyan oyuncaklarda kullaShimomura ve Johnson tarafından 1962 yılında nılmakta. yayımlanan araştırma yazısında güneş ışığında yeşi raştırmacılar daha önceleri de görünmeyenleri, görünür kılan yöntemler geliştirdiklerinde hep büyük adımlar atıldı bilimde. Örneğin Anton van Leewenhoek 17. yy’da mikroskobu geliştirerek yeni bir dünyanın kapısını açmıştı. Bilim insanları birdenbire örneğin bakteri, sperma ve kan hücreleri gibi daha önce varlığı bile bilinmeyen yapıları incelemeye başladılar. Bu yılki Kimya Nobel ödülü de bilim üzerinde benzer bir etki yaptı. Yeşil flüoresan ışık yayan protein son on yılda biyokimyacılara, biyologlara, tıp uzmanlarına ve diğer araştırmacılara çalışmalarında yol gösterici oldu. Proteinin kuvvetli yeşil ışığı mavi ve kızılötesi ışıkta görünüyor. Örneğin büyüyen tümörleri, Alzheimer hastalığının beyindeki gelişimini veya patojen bakterilerin büyümesini görünür kılmakta. GFP olarak isimlendirilen bu proteinin daha ilginç kullanım alanı hücrelerdir. Bilim insanları bu protein sayesinde hücrelerin içindeki süreçleri “canlı” olarak izleyebiliyor. Bedenimiz, kalbi pompalayan kas hücreleri ve ensülin üreten beta hücrelerinden, istenmeyen bakterileri etkisiz hale getiren makrofajlara kadar milyarlarca hücreden oluşur. Araştırmacılar bir hücre türü hakkında ne kadar çok şey bilirlerse en az yan etkili ilaçlar geliştirebilme şansları da o kadar artar. 0,02 milimetre büyüklüğündeki hücrelerin mekanizmasını araştırmak kolay değil. Hücredeki protein, yağ asidi, karbonhidrat ve diğer moleküller gibi yapıtaşlarını incelemek, sıradan mikroskoplarla incelemek zor. Hücrenin içindeki kimyasal süreçleri incelemek ise çok daha zor. Oysa bilim insanları bu ayrıntılar üzerinde çalışmak zorunda. Örneğin hücrenin yeni damarları ne şekilde ürettiğini bilirlerse, tümörlerin besleyici ve oksijenli damar sistemi edinmelerini durdurabilirler. Bu şekilde tümörlerin gelişimi de engellenebilir. Her biri farklı işleve sahip on binlerce hücre var. Araştırmacılar bu proteinlerden birine GFP iliştirerek, önemli bilgiler edinebiliyor. Mesela hangi hücrenin hangi proteinlere sahip olduğunu, ne şekilde ha reket ettiklerini ve diğer proteinlerle karşılıklı etkileşimlerini izleyebiliyorlar. GFP’nin yeşil ışığı sayesinde bilim insanları artık mikroskop altında her proteinin izini takip etme olanağına kavuştular. ÖYKÜ JAPONYA’DA BAŞLADI 2 CHALFİE’NİN PARLAK FİKRİ Kimya Nobeline layık görülen ikinci bilimci Martin Chalfie’nin araştırma objesi, dünyada en fazla incelenen, bir milimetre uzunluğundaki Caenorhabditis elegans solucanıdır. Bu solucan sadece 959 hücreye sahip olmasına karşın beyni var, çiftleşiyor ve uzun yaşıyor. Ayrıca genlerinin üçte biri insanın genleriyle benzer. C.elegans’ın saydam oluşu da organlarının Martin Chalfie sıradan mikroskop altında incelenmesini kolaylaştırmakta. Chalfie, yeşil ışıyan proteinin yardımıyla, solucanın hücrelerindeki çeşitli etkinlikleri görebilme fikrine ulaşır. Bu fikrin ne kadar önemli olduğunu anlamamız için, hücre biyolojisine yakından bakmak gerek. Daha önce de değindiğimiz gibi hücredeki işlevlerin neredeyse tümü çeşitli proteinler tarafından yerine getirilir ve bedenimizde on binlerce protein bulunur. Proteinler çok farklı işlevleri yerine getirseler de hepsi aynı şekilde yapılanmıştır ve bir kupa biçimi oluşturacak şeklinde birbiriyle bağlantılı yirmi farklı aminoasit tipinden oluşur. Proteinleri birbirinden farklı kılan, zincirin uzunluğu, aminoasitlerin sırası ve kupa biçiminin katlanış şeklidir. Her gen genelde bir proteinin tarifidir. Bir hücrede proteine ihtiyaç duyulduğu zaman, gen etkinleşerek, proteinin üretilmesini sağlar. Örneğin bir torba şeker yiyerek kan şekerinizi yükselttiğinizde, pankreastaki beta hücrelerindeki ensülin geni devreye girer. Bedenimizdeki tüm hücrelerin çekirdeğinde ensülin geni bulunmakta ancak sadece beta hücreleri kan şeker seviyesine reaksiyon göstererek ensülin üretir. DNA’daki genlere yakın olan ve Promoter olarak adlandırılan gen şalteri açılır. Promoter etkinleşince ensülin kopyalanmaya başlar. Bu kopya, hücrenin genetik plana girme ve okuma ihtiyacı duyduğunda gereklidir. Chalfie’nin fikri, DEVAMI YAN SAYFADA