proteom bilimi-1

C.tesi Ara. 20, 2008 8:43 pm

DNA’nın kimlik kartı ana hatlarıyla çıkartıldı. Bu işin kolay yanı. Şimdi sıra genlerin ürettiği proteinlerin gizini çözmeye geldi. Esas zor kısım şimdi başlıyor. İnsanın genetik yapısını deşifre etmeye çalışan bilim adamları konularında ne kadar uzman olursa olsunlar daha işin başında olduklarını kabul ediyorlar.
Son birkaç yıldır bir düzineden fazla genomu çözümleyen uzman ekipler bulgularının tahminleriyle örtüşmemesi üzerine gelecek hakkında daha temkinli konuşma kararı aldılar.
İnsanlarda 100.000 civarında gen olduğu yolunda tahminlerde bulunan bilim adamları bu sayının 34.000 civarında seyrettiğini görünce tahminlerinde ne denli yanıldıklarını anladılar.
Halkalı solucanda 19.099 meyve sineğinde 13.601 hardal bitkisinde bile 25.000 gen bulunduğunu öğrenmek bilim dünyasında farklı bir tartışmayı gündeme getirdi: ”Bu kadar az sayıda gen ile bu kadar karmaşık bir yapıya sahip olmamızın altında ne yatıyor?”
İnsan genomu üzerinde uzun yıllardır çalışmalarını sürdüren kuruluşlar (biri Amerikan Hükümeti’nin finanse ettiği konsorsiyum diğeri ise Celera adlı özel biyoteknoloji şirketi) son bulgularını geçtiğimiz hafta dünyanın 5 büyük kentinde düzenledikleri basın konferanslarıyla dünya kamuoyuna duyurdular.
Sanayi kuruluşları ve bilim adamları insan genomu projesinin bir bilgi hazinesi olduğunu kabul etmekle birlikte projenin su yüzüne çıkarttığı beklenmedik sonuçlar karşısında şaşkınlıklarını gizlemiyorlar.
En şaşırtıcı olanı yüzlerce genin uzun süren bir süreç sonucunda bir bakteri vasıtasıyla insan genomuna karışması. Büyük bir olasılıkla söz konusu bakteri omurgalı bir atamızı enfekte etmekle işe başlamış olabilir. Bu yabancı genler artık bizim bir parçamız; bunların bazıları çok önemli işlevler yüklenirken bazıları hiçbir işe yaramıyor.
Whitehead Enstitüsü’nden David Page insan genomunun incelenmesi sonucu spermdeki mutasyon katsayısının yumurtadakinin iki misli olduğuna dikkat çekiyor. Mutasyonun evrimin hammaddesi olduğunu düşünürsek insanoğlunun bir yarısının ilkellikten kurtulmanın tüm sorumluluğunu yüklendiğini söylemek mümkün ve genomdaki 3 milyar kimyasal harfin (ünlü A’lar T’ler C’ler ve G’ler) içinde çok fazla varyasyon olduğunu söylemek de çok zor. Bu da bir Sumo güreşçisi ile Britney Spears’ın yüzde 99.95 oranında benzeştiği anl¤¤¤¤¤ geliyor.
Bu temel bulguların yarattığı karmaşa içinde şimdi sıra genomun ikinci basamağında. Yeni oyunun adı ”proteom”. Genom sözcüğünün bir organizmadaki DNA’ların tümünü tanımlaması gibi proteom da proteinlerin tümünü ifade ediyor; proteom bilimi ise proteinleri bütün olarak inceleyen bilim dalı anlamına geliyor.
Genomun çok karmaşık bir yapıya sahip olduğunu düşünüyorsanız bir de proteomu görmeniz gerekecek. ”İnsan genomu ile karşılaştırıldığında proteom bilimi bunun 1.000 misli daha fazla veri içeriyor”diye konuşan IBM Doğa Bilimleri Bölümü’nden Caroline Kovac ”Karaciğer hücresindeki bir DNA deri hücresindeki veya beyin nöronundaki DNA’ya benzer. Oysa proteinler birbirine benzemez. İşleri biraz daha ilginç kılan hücre proteinlerinin (ki bunlar hemoglobin veya insülin gibi moleküller serotonin ve dopamin gibi beyin kimyasalları östrojen veya testosteron gibi hormonlar veya vücudumuzun işlevselliğini sağlayan diğer enzimlerden oluşur) hücrenin tipinden bağımsız olarak değişiklik göstermesidir.
Bir hücrenin içerdiği proteinler sağlıklı veya hastalıklı olduğuna yaşına stres düzeyine hatta günün saatine bağlı olarak değişir. Bilim adamlarına göre vücudumuz 500.000 ile 1 milyon arasında protein içeriyor. Sayının büyüklüğüne karşın bilim adamları proteom konusunu çözmeye kararlı; çünkü proeinler hakkında elde edilecek en ufak bir bilgi hastalıkların teşhisine tedavisine ve nedenlerinin ortaya çıkmasına yardımcı olacak.
Rockefeller Üniversitesi’nden Brian Chait bu konuda şöyle konuşuyor: ”Genom daha işin başlangıcı. Esas peşinde olduğumuz insandaki 100 milyar hücrenin hangi proteinleri ürettiği. Ne var ki bu bağlamda genom yeterli değil. Genom proteinlerin üretimi için gerekli olan direktifleri veriyor. Ancak direktifleri bilmek bizi fazla uzağa götürmez. Çünkü insan hücresindeki 34.000 gen sipariş formu gibi birşey. Bazı siparişler proteinlerimizi üreten hücresel fabrikalara kadar ulaşmaz bile.
Fabrikaya ulaşanların bazıları ise üretim bandını terkeder etmez parçalara ayrılır kullanılmaz hale gelir. Oysa bazı mallar o kadar popülerdir ki fabrika bunlardan milyonlarca üretmek zorunda kalır. Bütün bunları sipariş formlarına bakıp söyleyemezsiniz. Üç gen kurye vazifesi görerek protein A protein B veya protein C için sipariş formunu taşır. Ancak fabrika bunları kabul etmek kibarlığını göstererek Protein AB ve C’yi üretir ancak işi ilerleterek AB AC BC AAB ABC gibi daha gelişmiş ve hi-tech modelleri de üretir. Bu karıştırma ve birleştirme yeteneği insan genomunu diğer canlılarınkinden ayrırır.”
California Institute of Technology’den John Richards tek bir genden 10′dan fazla sayıda farklı protein elde edebileceğimizi söylüyor. Bu durumda genom analizi tek başına hangi proteinin üretileceği konusunda yeterli bilgiyi sağlamaz. Proteinleri teşhis etmenin ana gerekçesi hastalığa hasarlı genlerin değil hasarlı proteinlerin yol açması.
Ciphergen adındaki biyoteknoloji şirketinin yetkililerinden William Rich ”Bir hastalık hakkında bilgi edinmek istiyorsanız proteinlere bir gözatmanız gerekiyor”diye konuşuyor. Alzheimer hastalığı proteom biliminin genomdan ne kadar üstün olduğunu göstermesi açısından çok önemli bir örnek.
Yaklaşık yarım düzine gen alzheimera yakalanma eğlimine yolaçıyor. Beta amiloid parçaları denilen yapışkan proteinlerin varlığı hastalığın kesin teşhisi için yeterli. Ciphergen ProteinChip’lerinin kısa süre sonra bu katil amiloidleri teşhis edebileceğini umut ediyor. Ancak beta amiloid geni diye bir gen olmadığı için alzheimer bir DNA çipi ile teşhis edilemiyor.
Halihazırda Merck&Co. Ciphergen’in çipleriyle alzheimer hastalığını tedavi edecek ilacı geliştirmeye çalışıyor. Çip ilacın beta amiloid parçaları yok ettiğini kanıtlarsa şirket bu işten kârlı çıkacak. Molecular Staging adında bir başka biyoteknoloji şirketi kanser ve artrit gibi hastalıkların seyrini izleyen bir çip geliştirdi. Bu çip proteinlerin değişken düzeylerini izleyerek hastalığın tehlikeli bir boyuta ulaşıp ulaşmadığını bildiriyor.
Millennium Predictive Medicine isimli bir diğer şirket ise teşhisi zor olan yumurtalık kanserini teşhis ediyor. ABD’de hükümetin finanse ettiği bir kuruluş normal akciğer yumurtalık göğüs ve kolon dokusundan alınan proteinleri kanserli dokudaki protein ile karşılaştırıyor. Benzer şekilde PSA prostat kanserine ilişkin ilk bulguları gün ışığına çıkartıyor.
Eğer proteinler hücrelerin kontrolsüz bir şekilde bölünmesine izin veriyorsa proteini etkisiz hale getiren bir antikor etkin bir kanser ilacı olarak çözüm üretebilir. Large Scale Proteomics Corp. (LSP) ve Johns Hopkins Üniversitesi şimdiden depresyon iki kutuplu psikolojik bozukluk ve şizofreniye yol açan proteinlerin bir listesini hazırladı.
Geçen ay LSP insan proteinleri üzerine ilk veritabanını açıkladı. 157 dokuda 15.693 protein olduğunu açıkladı. LSP’nin başkanı Leigh Anderson bu açıklamanın bütün ile karşılaştırıldığında çok küçük bir parça olduğunu ileri sürüyor.
ABD Enerji Bakanlığı’na bağlı Joint Genome Institute’dan Trevor Hawkins protein bilimi konusunda iyimser: ”Protein bilimi şu anda insan genom projesinin sırtında gelişimini sürdürmeye çabalıyor. Bir süre sonra bağımsız bir bilim dalı olarak 21.yüzyılın temel taşlarından birini oluşturacak.”