Katalog

4 Akademi 19 Nisan 2017 Çarşamba Nasıl ölçülür: Yersem mutant olur muyum? Tunç Kayıkçıoğlu İnternette ve basında sıklıkla rastlanan haberlerdendir: İstatistiksel araştırmalar sonucunda daha önce sağlığınız için riskli olduğu düşünülen bir gıdanın aslında pek de tehlikeli olmayabileceğinden kuşkulanılmakta veya gönül rahatlığıyla tüketmekte olduğunuz bir maddenin aslında o kadar da güvenilebilir olmayabileceğinden şüphelenilmektedir. Gelgelelim hayatımızda, doğal veya yapay, milyonlarca değişik molekül var ve her geçen gün de repertuvarımıza yenilerini ekliyoruz. Belli bir bileşiğin mutasyona sebep olma potansiyelini deneysel olarak ölçmenin herhangi bir yolu var mıdır? Amerikalı bilim adamı Bruce Ames’in 1970’li yıllarda dünyanın saygın kurumlarından Berkeley’deki Kaliforniya Üniversitesi’nde geliştirdiği deney düzeneği yaygın olarak kullanılan yöntemlerden biri. Bakterileri yeni bir besin maddesini üretebilir konuma getirmeye dayanan test, gerekli güvenlik koşullarını sağlayabilseydiniz kendi mutfağınızda yapabileceğiniz kadar da ucuz ve kolay. l Ames testi Birkaç yılda bir üreyen memelilerde üreme hücrelerini etkileyen değişimler kalıtsalken her yarım saatte bir bölünerek çoğalan bakterilerdeki genetik değişiklikler doğrudan kalıtsal. Doğada bulundukları halleriyle değişik ortamlara uyum yetenekleri güçlü ve enerji değeri olan organik besinler içeren bir ortamda kolaylıkla hayatta kalabilirler. Her türlü besini ayrı ayrı ortamdan almak zorunda olmadan hayatta kalabilmelerini sağlayan şey ise bazı temel molekülleri birbirine çevirebilme yetenekleri. Örneğin, histidin canlıların proteinlerinin yapı taşı olarak kullandıkları 20 temel amino asitten biri ve eksikliği uzun vadede bakterinin ölümüne sebep olur. Fakat her ne kadar dış ortamda hazır bulunmasa da bu bakteriler histidini şeker ve diğer amino asitleri kullanarak kendileri üreterek hayatta kalabilirler. Diğer birçok biyolojik reaksiyon gibi, histidin üretimi de enzimlerin kontrolünde, hücrede çalışabilir nitelikteki enzimler ise varlıklarını enzimleri oluşturan proteinleri kodlayan ilgili DNA parçasına, yani belli bir dizi nükleotidin varlığına borçlu. Gerekli DNA’daki değişiklikler fonksiyon kaybına yol açabilir. Ames ve ekibi, işte bu DNA bölümünü kontrollü olarak bozarlar: Enzim kodlayan DNA’daki bir nükleotit silinir, değiştirilir veya yenisi eklenir (Şekil 1). Bu işlem sonucunda elde edilen yeni bakteriler artık işlevsel enzime sahip olmadıklarından histidin üretemezler, hazır histidin içermeyen ortamlarda da hayatta kalamazlar. Dolayısıyla da bu hücreler histidin takviyesi yapılmamış standart kültür kaplarında bir gece bekletildiklerinde neredeyse hiç bakteri içermeyen şeffaf bir kap elde edilir. Şu ana kadar şeklin alt bölümünde gösterilen kontrol grubundan bahsettik. Şeklin üst bölümünde görülen test grubunda ise seçilim sürecine tabi tutulmadan hemen önce bakteriler ek olarak mutasyon etkisi test edilecek kimyasal ajana maruz bırakılır. Fakat sadece test molekülünü eklememiz ye Şekil 1 terli bir kontrol olmayabilir, çünkü vücudumuzun türlü türlü kimyasal tepkime gerçekleştirebilen bir enzim ordusu var. Bu enzimlerin bazıları eklenen kimyasalla reaksiyona girerek farklı özelliklere sahip başka bileşikler üretiyor olabilir, tıpkı tüketilen provitaminleri vitaminlere dönüştürebildiğimiz gibi. Yani her ne kadar asıl molekül kendi başına zararsız ve inaktif de olsa yapısal benzerliğinden dolayı kendi hücresel tepkimelerimizden birinde kullanarak aktif bir moleküle çeviriyor olabiliriz. Bu reaksiyonları da hesabımıza dâhil etmek için bulunan deneysel çözüm vücudun metabolik olarak aktif bir organı olan karaciğerin püresinden de karışıma biraz eklemek. Her ne kadar ortamda kimyasal ajan bulunmasa da kontrol grubuna da karaciğer eklendiğini fark etmişsinizdir. Bunun sebebi bilimsel çalışma prensibinin test ve kontrol gruplarının aynı şartlarda olmasını gerektirmesi. Bu bakterikaraciğerkimyasal karışımı bir süre sonra histidin içermeyen ortama aktarıldığında, kontrol grubunun kıyasla, mutasyona uğrayarak tekrar histidin üretmeye başlamış bazı bakteriler hayatta kalabilir ve bölünerek etraflarında milyonlarca kopya oluştururlar. Hayatta kalabilen her bakteri kültür kabında bir öbek meydana getireceğinden ertesi gün yapılması gereken şey her kimyasal için bu opak beneklerden kaç tane görüldüğünün sayılması. Günlük hayatta karşılaşmış olabileceğiniz ajanların bazıları ve birim başına yol açtıkları mutant sayıları Tablo 1’de görülebilir. Kıyaslamada kullanılmış olan nmol, bir molekül sayısı birimi: 1 nmol 6 022 140 857 000 000 molekül demek. Yani nmol başına daha çok benek gözlemek, o maddenin daha mutajenik olduğunu ifade ediyor. Nitekim bu yaklaşımla sigara ve gıda sektörünün korkulu rüyası aflatoxinin, sirkeden milyonlarca kat daha mutajenik oldukları sonucuna ulaşıyoruz. Aslında bu ölçüm sonucunda elde edi ?KİMDİR Tunç Kayıkçıoğlu, Boğaziçi Üniversitesi mezunu. ABD’de Johns Hopkins Üniversitesi’nde biyofizik üzerine doktora yapıyor. len veri doğrudan kanserojenliği değil, mutasyona yol açma potansiyelini ölçüyor. Çünkü gözlemlenen mutant sayısı, genomunda birtakım değişikliklere uğrayarak tekrar histidin üretimi yapabilir hale gelen hücre sayısının bir ölçütü. Gelgelelim genetik değişikliğe sebep olmak (mutajenik) ve kansere yol açma (kanserojenik) arasında ciddi bir bağlantı olduğu gözlenegelmiş bir gerçek. Hatta bizzat Ames’in bilimsel yayınlarından birinin başlığının tercümesi şöyle: “Salmonella mikrozom testinde kanserojenlerin mutajen olarak tespiti: 300 kimyasalın analizi”.1 Dolayısıyla bir etkenin kuvvetli mutajenik olarak tespiti o maddenin kanserojenlik riskinin de araştırılması gerektiğine işaret ediyor. lBilerek yapmadık, yanlışlıkla oldu Bu deney aslında iki aşamalıydı. Ön ce kimyasal etkilerle yapay mutasyonlara sebep olduk, sonra da bu bakteri havuzundan bu mutantlara besin baskısıyla yapay seçilim uyguladık. Bunların her ikisi de kontrolümüz altındaydı. Gelgelelim gerek biz gerekse etrafımızdaki diğer organizmalar, düşük dozlarda da olsa günlük hayatımızda türlü kimyasala maruz kalıyoruz. Doğaya saldığımız bu yeni moleküllerle, canlılar üzerinde kontrolsüz deney yapıyor olabilir miyiz? Yapay mutasyona sebep olup olmadığımızı cevaplamak zor çünkü deneysel koşullara kıyasla etken maddeler oldukça seyreltilmiş ve birbirine karışmış durumda. Fakat bir şekilde değişime sebep olabildiğimiz de kesin. Örneğin, Dünya Sağlık Örgütü’nün raporuna göre en son bulunan antibiyotik fluoroquinolonelara dirençli bakteriler bile her kıtada şimdiden mevcut. n 1 Joyce McCann, Edmund Choi, Edith Yamasaki, Bruce N. Ames, “Detection of carcinogens as mutagens in the Salmonella/microsome test: Assay of 300 chemicals”, Proc. Nat. Acad. Sci. USA 72: 12 (1975): 51355139.