Santral dogmanın ardından

1957 yılı eylülünde, DNA’nın yapısının keşfini konu alan ve Rosalind Elsie Franklin’in çalışmalarını gölgeleyen ünlü Nature makalesinin yaklaşık 4 yıl sonrasında, Francis Crick bugün hâlâ biyolojinin merkezinde yer alan santral dogma hakkındaki ilk konuşmasını yaptı. Deneysel Biyoloji Derneğinin “Makromoleküllerin Biyolojik Eşlenmesi” başlıklı sempozyum University College London’da yapılmıştı. Crick’in konuşmasının asıl başlığı ise “Protein synthesis” (Protein Sentezi) idi ve bu konuşma bugün “santral dogma” konuşması olarak anılmaktadır.  Bugün bilimin pek çok köşe taşını şekillendiren bu görüş, yani hücrelerdeki bilgi akışının DNA’dan RNA’ya oradan da proteine doğru olduğunu söylemektedir. Yani hücrelerimizde genetik bilgi DNA’da kodlanır. Bu süreç aslında temelde hücrelerimizdeki protein sentezini anlatır. Hücre DNA’sında genlerde kodlanan bilgi enzimler aracılığı ile bu DNA bölgesi kalıp olarak kullanılarak mesajcı RNA’lara dönüştürülür. Mesajcı RNA’ya aktarılan kodlar halindeki bilgi ise hücre ribozomları tarafından okunarak, karşılık gelen aminoasitlerin uç uca eklenmesiyle protein zincirini oluşturur. Protein zinciri katlanarak üç boyutlu yapısını alan proteinleri oluşturur. Böylece bilgi akışı DNAàRNAàprotein şeklinde olur. Bundan yaklaşık 20-25 yıl öncesinde ise ders kitaplarına ve tartışmalara santral dogmanın “istisnaları” girmeye başladı. Genetik material olarak yalnızca RNA içeren RNA virüslerinin varlığı ve bunların RNA’dan DNA oluşturan ters transkriptaz enzimlerinin varlığı, prion proteinlerinin diğer proteinleri “prionlaştırmaları”nın keşfi gibi konular “istisna” olarak kulaktan kulağa aktarılmaya başlandı. Santral dogmanın teorik sağlamlığından ziyade bilim dünyasında dogmalaşmış ve ana akım olması, bunun dışında, farklı mekanizmaların olabileceği noktasındaki görüşleri doğal olarak baskılayarak, bu alandaki çalışmaları da bir bakıma köreltmiş oldu. Ancak virüsler üzerine olan çalışmaların yaygınlaşması ve olgunlaşması, önemli bir bilimsel külliyatın birikmesiyle “hücrelerdeki bilgi akışına“ dair oldukça önemli yanlış anlamaları içeren bu bakış, yavaş yavaş değişmeye başlıyor. 

Science Advances dergisinde 11 Haziran’da yayımlanan yeni bir çalışma bu değişimin devam edeceğine işaret etmekte. ABD’nin Thomas Jefferson Enstitüsünden araştırmacılar, kanser hücrelerinde gen ifadesi artan ve memeli hücrelerinde Polimeraz Theta isimli bir enzimin RNA parçalarını DNA’ya yazabilme kapasitesi olduğunu gösterdiler.  Polimeraz Theta enzimi, memeli hücrelerinde nükleik asit sentezinde görev alan 14 polimeraz enziminden biridir.  Bunlardan üç ana enzim aslında hücre bölünmesi için tüm genomun kopyasını çıkarma işlevini yürütür. Kalan 11 enzimin ise nükleik asit tamiri/hataların onarılması görevleri olduğu bilinmektedir. Polimeraz thetanın bugüne kadar DNA tamirinde görev aldığı düşünülmekte idi. Ancak laboratuvar çalışmaları bu enzimin hata oranının yüksek olduğunu gösteriyordu. “Hatayı tamir ederken yeni hatalar yapan bir enzim“ yani. Araştırmacılar, enzimin bu “istenmeyen” özelliklerinin HIV virüsüne ait ters transkriptaz eniziminde de var olduğunu fark ettiler. HIV terz transkriptazı hem DNA sentezi yapabilmekte, hem de RNA’ya bağlanıp, RNA bilgisini DNA dizilerine çevirebilmektedir. 

Enstitü araştırmacıları bunun, üç boyutlu yapısını açığa çıkardıkları Polimeraz theta için de doğru olduğunu deneysel olarak gösterdiler. Polimeraz Theta’nın RNA’yı okuyarak, bilgiyi DNA’ya çevirmesi sürecinin çok daha etkin olduğunu da gösterdiler. Yani Polimeraz Theta RNA’yı okurken, DNA’yı okumasına oranla daha az hata yapıyordu.

Memeli hücrelerinin ters transkriptaz aktivitesine sahip bir enzime sahip olduğunun ortaya çıkarılması oyun değiştirici bir bilgi. Bu enzim RNA parçacıklarını memeli genomlarına yazabilme yetisine sahip. Dolayısıyla evrimsel olarak da önemli bir işlevi üstlenmiş olabilir. Bunun yanı sıra bu enzimin miktarlarının kanserli hücrelerde artıyor oluşu kanser mekanizmalarına dair önemli yeni bulguları da açığa çıkarabilir.