Antik enzimlerin yeni çağı

Atropa belladonna (güzelavrat otu), belladonna Solanaceae (patlıcangiller) ailesine ait zehirli bir bitki türüdür. Aynı ailede domates, patates, patlıcan, tütün, biber gibi tüketmekte olduğumuz çok çeşitli türler de bulunuyor. Bu aileye ait türlerin bir kısmı pek çok ilacın hammaddesinin de üreticisidir. Belladonna çağlar boyunca ölümcül olmasına rağmen içinde barındırdığı çeşitli kimyasalların farklı etkileri nedeniyle insanlar tarafından kullanıldı.

Sınıflandırmanın kurucularından Linnaeus 1753 yılında belladonna’yı bilimsel olarak adlandırırken onun bu toksik doğasını da tanımlamış ve toplum nezdindeki değerinin altını çizmiştir. Yunan mitolojisinde insan yazgısını belirleyen üç tanrıça (Moirai)’dan biridir Atropos.  Yaşam ipliğini döndüren Clothos, ölçen ve uzunluğuna karar veren Lachesis ve koparan Atropos. “Belladonna” İtalyanca’da güzel kadın anlamında kullanılıyor. Belladonnadan elde edilen ve atropin içeren bir göz damlası soylu kadınlarca gözbebeklerini büyütmek üzere kullanılmış. Rönesans ressamlarından Titian’ın Louvre Müzesindeki “Aynalı Kadın” resmi gözbebekleri “güzelleşme” uğruna bu şekilde büyütülmüş bir “belladonna”yı gösterir. Atropin bugün ilaç olarak hâlâ kullanılıyor. Tarihin bu eski ailesinin üyeleri ilaçtan, tarıma birçok farklı alanda insanlarca kullanılmakta.

Science Advances dergisinde 15 Nisan tarihinde yayımlanan bir araştırma yukarıda sayılan kullanım alanlarına bir yenisini ekledi. Cornell Üniversitesinden bir grup araştırmacı, Solanaceae ailesinin fotosentez yapımında rol alan önemli enzimlerinden RubisCo’ya odaklandılar. Bu aile mensubu bitkilerin RubisCo enzim dizilerinden evrimsel aile ağaçlarını oluşturan araştırmacılar, yeryüzünün erken dönemlerinde yaşamış olan antik türlerin enzim dizilerine tarihsel olarak en yakın RubisCo dizilerini belirlediler. Günümüzde Solanaceae ailesindeki bitkilerde rastladığımız RubisCo enzimleri fotosentez sürecinde işlev görürken bazen oksijen ile karşılaştıklarında toksik bir yan ürün oluşturarak fotosentez sürecinin verimini düşürüyor. Bu yavaş enzim, karbondioksitten karbonu çekerek, şeker üretiminde kullanılıyor.

Araştırmacılar bu enzimlerin 20-30 milyon yıl önceki versiyonlarının, dünya karbondioksitçe daha zengin, oksijence daha fakir iken daha etkin bir şekilde karbondioksiti bağlayacağını ve oksijen ile reaksiyonunun olmayacağını ya da çok az olacağını öngörüyor. Bu nedenle, bu dönemde yaşamış atasal enzimlerin dizilerinin belirlenmesi ve bu enzimlerin bugünkü türler kullanılarak rekombinant olarak üretilmeleri fotosentezi daha verimli yapan bitkilerin geliştirilmesi için önemli bir basamak olabilir. Nitekim araştırmacılar, evrimsel ağaçtan bu enzim dizilerini belirleyerek, önce bakteride enzim özelliklerini analiz ettiler ve gerçekten de belirledikleri enzimler umut verici idi. Araştırmacılar önümüzdeki dönemlerde aday enzimleri tütün bitkisine aktararak, enzimin bitkide fotosentez verimini göstermeyi planlıyorlar. Bu başarılabilirse antik enzimlerin yeni çağının ilanı gecikmeyecektir.