Proteinler amino asitlerden oluşan, yapısal ve kimyasal özelliklerine göre başka moleküllerle etkileşen, onları tanıyabilen ve onlara bağlanabilen moleküllerdir. Protein mühendisliği yoluyla enzimlerin amino asit dizileri ile oynanarak, onlara farklı özellikler kazandırılabilir. Örneğin, bir enzimin bir molekülü tanıma etkinliği değiştirilip, o enzim farklı bir molekülü tanıyabilir hale getirilebilir. Böyle bir uygulamaya; proteinlerin endüstriyel, sağlık alanında, bilimsel çalışmalarda kullanımları değerlendirildiğinde ihtiyaç duyulabilir.
Biyolojik araştırmalarda bir sistemi oluşturan ögelerin, o sistemdeki işlevlerinin anlaşılması için en yaygın yaklaşım, o öğeyi yok etmek ve yokluğunda gerçekleşen değişimleri incelemektir. Örneğin bir enzimin hücredeki işlevini anlamak için, o enzimi gen düzeyinde imha edebiliriz.
Ancak enzimin farklı zamanlarda nasıl bir işleve sahip olduğunu görmek istersek, enzimi hücre yaşamının tamamı boyunca yok eden bu yaklaşım, aydınlatıcı olmaz. Bu amaçla, hedeflediğimiz enzimi, etkileştiği molekülü taklit eden ancak kimyasal reaksiyon vermeyen bileşiklerle, yani inhibitörlerle geçici olarak işlevsizleştirebiliriz. Lakin bu yaklaşımın da sınırları vardır. İncelediğimiz enzimin yapısı özgün olmayabilir, yani inhibitör, istenen enzimin yanı sıra onun benzerlerini de işlevsizleştirebilir. Gözlenen sonuçlar yanıltıcı olacaktır.
Bu tarz araştırmalarda yaklaşımları sınırlayan etmenler birlikte düşünüldüğünde, yani enzimin zamana bağlı olarak işlevi incelenmek istendiğinde ve kendisine özel inhibitör tasarlanamayacak kadar da başka enzimlere benzediğinde; “kimyasal genetik” denen yaklaşıma başvurulabilir. Yöntemin sunduğu çare, enzimin aktif merkezinin gen düzeyinde değiştirilmesidir. Böylece enzim artık, benzerlerinden farklılaşmış olur. Diğer bir deyişle, ilgilenilen enzime özel olarak bir açma kapama mekanizması oluşturulabilir.
Kinaz denen enzimler, hücre enerji kaynağı ATP’nin yüksek enerjili fosfat grubunu, hedef moleküllerine, yani substratlarına aktarırlar. Bu yolda öncelikle, kinaz grubu enzimlerin ATP molekülünü kavramaları gerekir. Bu amaç için kinaz enziminin, ATP bağlayan bir kovuğu vardır. ATP’nin oturduğu kovuğun kinazlar arasındaki benzerliği, kinazların işlevlerinin kimyasal genetik yöntemlerle incelenmesini cazipleştirir.
Laboratuvarımızda yürütülen çalışmalar, mitoz bölünmeyi düzenleyen kinazların işlevlerini kimyasal genetik yöntemlerle aydınlatmayı amaçlıyor. Mitozda, birbirleriyle bağlantılı olan ve şiddetli değişimler gerektiren aşamalar vardır. Kinazların, mitoz bölünmenin aşamalarının harmonize edilmesinde çok önemli görevleri vardır. Aşamalar arası geçişler, kinazların çeşitli hedef molekülleri fosfatlamalarıyla koordine edilir. Yapısı gerekli şekilde değiştirilen bir kinaz, inhibitör yokluğunda işlevini gösterir. Mitozun hangi aşamasında nasıl bir görev üstlendiğini anlamak için, bu enzime özgün olan inhibitör hücreye uygulanır. Böylece enzim kapatıldıktan sonra gerçekleşen ya da gerçekleşemeyen hücresel değişimler, anlık olarak izlenerek o enzimin işlevi anlaşılır.
Kasım Diril (BAGEP ödülü sahibi), Mehmet Ergüven
Dokuz Eylül Üniversitesi
_________________________________
Ana görsel: Mitoz bölünme, Mitocheck araştırma projesi www.mitocheck.org., görselin orjinali için tıklayınız.
Bu eser Creative Commons Atıf-GayriTicari-Türetilemez 4.0 Uluslararası Lisansı ile lisanslanmıştır.
