Protein sentezine dair bildiklerimiz, bilmediklerimiz

Aminoasitler yaşamın temel moleküllerinden olan proteinlerin yapıtaşlarıdır. Doğada birkaç yüz farklı aminoasit bulunsa da bunlardan yalnızca 20 tanesi proteinlerde bulunur. Tüm canlı hücreler proteinlerini protein sentez mekanizmaları ile hücre içinde ribozom adı verilen organellerde oluşturur. Oluşturulacak proteinlerin bilgisi ise hücrenin DNA’sında, genlerinde kodlanmıştır. 

DNA iki iplikten oluşur ve sarmal şeklindedir. DNA’nın her bir ipliği Adenin, Guanin, Sitozin ve Timin adı verilen dört kim-yasal bazın kimyasal bağlarla bağlanarak uzun bir zincir halinde diziliminden oluşur. DNA dizileri işte bu kimyasal bazların İngilizce’deki baş harfleri ile sembolize edilir (A,G,C,T). Hücre içinde gen dizilerinden mesajcı RNA dizileri oluşturularak DNA’daki bilgi RNA’ya aktarılır. Mesajcı RNA tek bir iplikten oluşur. DNA’daki Timin bazının yerini Urasil (U harfiyle gösterilir) bazı alır ve sentezlenirken DNA kalıp olarak kullanılır. Mesajcı RNA’nın dizisinde her üç baz (Harf de denilebilir) bir kodonu oluşturur. Her bir kodon ise bir aminoasidi kodlar. Dört farklı bazın (harfin) oluşturabileceği 64 farklı dizilim, yani 64 farklı kodon vardır. Örneğin metiyonin aminoasidini kodlayan tek bir kodon (AUG kodonu) bulunurken lösin aminoasidini kodlayan altı farklı kodon (UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG kodonları) bulunmaktadır. AUG kodonu protein sentezinin başlangıç (start) kodonudur ve uzun zincirde protein sentezinin başlayacağı yeri işaret eder. 64 kodon içerisinde üç tanesi UAA, UAG, UGA ise hiçbir aminoasidi kodlamaz. Bunlar durdurma (Stop) kodonudur ve zincirde protein sentezinin bitirileceği yeri işaretler. Arada istisnaları olsa da dünya üzerindeki organizmaların ezici çoğunluğunun bu ortak mekanizmaları kullandığı bilinmektedir.

21 Şubat 2017’de Nucleic Acids Research dergisinde yayımlanan yeni bir araştırma başlama kodonuna dair bilinen bazı şeylerin tekrar gözden geçirilmesi gerektiğini gösterdi1. ABD’deki National Institute of Standarts and Technology ile Stanford Üniversitesinden araştırmacıların yürüttüğü araştırma 64 kodondan en az 47’sinin başlangıç kodonu olarak kullanılabileceğini ortaya koydu. Aslında bu keşif kötü biten bir başka deneyin sonucunda ortaya çıkmıştı. Araştırmacılar DHFR isimli bir genin, başlangıç kodonunu (AUG) başka kodonlara çevirerek sessizleştirmeyi denemişler ama genin sessizleşmediğini fark etmişlerdi. Başlangıç kodonundan başka kodonların da başlangıç kodonu olarak kullanılabileceğini düşünerek bunu kanıtlamaya giriştiler. Bunun için E.coli bakterisi ile moleküler biyoloji ve biyoteknolojide sıkça kullanılan yeşil floresan proteinini ve nanolusiferazproteinini kodlayan genleri kullandılar. Bu iki protein de hücre tarafından üretildiklerinde mor ötesi ışık altında ölçülebilir bir ışıma yapmaktadır. Çalışma için her iki genin de başlangıç kodonları sırasıyla 64 farklı kodona çevrildi ve gen varyantları E. coli hücrelerine konularak ışıma yapan proteinlerin üretilip üretilmediği ölçüldü ve 47 kodonun başlangıç kodonu olarak işlev görebildiği, bunlardan üretilen proteinlerin miktarlarının AUG kodonuna göre daha az olduğu gösterildi. 

Bu araştırmanın sonuçları aslında pek çok deneyin kurgusunu, ders kitaplarını değiştirecek kadar önemli. Protein sentezine dair bildiklerimizin üstüne başka bir katman ekleyen bu bilginin geçerliliğinin başka organizmalar ve proteinler için de gösterilmesi gereklidir. 

1- Hechteet al. Measurements of translation initiation from all 64 codons in E. coli. Nucleic Acids Research, 2017 DOI: 10.1093/nar/gkx070