Proteom Bilimi

[boxcigar]

DNA'nın kimlik kartı, ana hatlarıyla çıkartıldı. Bu işin kolay yanı.Şimdi sıra genlerin ürettiği proteinlerin gizini çözmeye geldi. Esaszor kısım şimdi başlıyor. İnsanın genetik yapısını deşifre etmeyeçalışan bilim adamları konularında ne kadar uzman olursa olsunlar, dahaişin başında olduklarını kabul ediyorlar.

Son birkaç yıldır bir düzineden fazla genomu çözümleyen uzman ekipler,bulgularının tahminleriyle örtüşmemesi üzerine gelecek hakkında dahatemkinli konuşma kararı aldılar.

İnsanlarda 100.000 civarında gen olduğu yolunda tahminlerde bulunanbilim adamları, bu sayının 34.000 civarında seyrettiğini görüncetahminlerinde ne denli yanıldıklarını anladılar.

Halkalı solucanda 19.099, meyve sineğinde 13.601, hardal bitkisindebile 25.000 gen bulunduğunu öğrenmek bilim dünyasında farklı birtartışmayı gündeme getirdi: ''Bu kadar az sayıda gen ile bu kadarkarmaşık bir yapıya sahip olmamızın altında ne yatıyor?''

İnsan genomu üzerinde uzun yıllardır çalışmalarını sürdüren kuruluşlar,(biri Amerikan Hükümeti'nin finanse ettiği konsorsiyum, diğeri iseCelera adlı özel biyoteknoloji şirketi) son bulgularını geçtiğimizhafta, dünyanın 5 büyük kentinde düzenledikleri basın konferanslarıyladünya kamuoyuna duyurdular.

Sanayi kuruluşları ve bilim adamları, insan genomu projesinin bir bilgihazinesi olduğunu kabul etmekle birlikte, projenin su yüzüne çıkarttığıbeklenmedik sonuçlar karşısında şaşkınlıklarını gizlemiyorlar.

En şaşırtıcı olanı, yüzlerce genin uzun süren bir süreç sonucunda birbakteri vasıtasıyla insan genomuna karışması. Büyük bir olasılıkla sözkonusu bakteri, omurgalı bir atamızı enfekte etmekle işe başlamışolabilir. Bu yabancı genler artık bizim bir parçamız; bunların bazılarıçok önemli işlevler yüklenirken, bazıları hiçbir işe yaramıyor.

Whitehead Enstitüsü'nden David Page, insan genomunun incelenmesisonucu, spermdeki mutasyon katsayısının, yumurtadakinin iki misliolduğuna dikkat çekiyor. Mutasyonun, evrimin hammaddesi olduğunudüşünürsek, insanoğlunun bir yarısının ilkellikten kurtulmanın tümsorumluluğunu yüklendiğini söylemek mümkün ve genomdaki 3 milyarkimyasal harfin (ünlü A'lar, T'ler, C'ler ve G'ler) içinde çok fazlavaryasyon olduğunu söylemek de çok zor. Bu da bir Sumo güreşçisi ileBritney Spears'ın yüzde 99.95 oranında benzeştiği anlamına geliyor.

Bu temel bulguların yarattığı karmaşa içinde şimdi sıra genomun ikincibasamağında. Yeni oyunun adı ''proteom''. Genom sözcüğünün birorganizmadaki DNA'ların tümünü tanımlaması gibi, proteom daproteinlerin tümünü ifade ediyor; proteom bilimi ise proteinleri bütünolarak inceleyen bilim dalı anlamına geliyor.

Genomun çok karmaşık bir yapıya sahip olduğunu düşünüyorsanız, bir deproteomu görmeniz gerekecek. ''İnsan genomu ile karşılaştırıldığındaproteom bilimi, bunun 1.000 misli daha fazla veri içeriyor''diyekonuşan IBM Doğa Bilimleri Bölümü'nden Caroline Kovac, ''Karaciğerhücresindeki bir DNA, deri hücresindeki veya beyin nöronundaki DNA'yabenzer. Oysa proteinler birbirine benzemez. İşleri biraz daha ilginçkılan, hücre proteinlerinin (ki bunlar hemoglobin veya insülin gibimoleküller, serotonin ve dopamin gibi beyin kimyasalları, östrojen veyatestosteron gibi hormonlar veya vücudumuzun işlevselliğini sağlayandiğer enzimlerden oluşur) hücrenin tipinden bağımsız olarak değişiklikgöstermesidir.

Bir hücrenin içerdiği proteinler sağlıklı veya hastalıklı olduğuna,yaşına, stres düzeyine, hatta günün saatine bağlı olarak değişir. Bilimadamlarına göre vücudumuz, 500.000 ile 1 milyon arasında proteiniçeriyor. Sayının büyüklüğüne karşın bilim adamları proteom konusunuçözmeye kararlı; çünkü proeinler hakkında elde edilecek en ufak birbilgi hastalıkların teşhisine, tedavisine ve nedenlerinin ortayaçıkmasına yardımcı olacak.

Rockefeller Üniversitesi'nden Brian Chait, bu konuda şöyle konuşuyor:''Genom daha işin başlangıcı. Esas peşinde olduğumuz insandaki 100milyar hücrenin hangi proteinleri ürettiği. Ne var ki bu bağlamda genomyeterli değil. Genom proteinlerin üretimi için gerekli olandirektifleri veriyor. Ancak direktifleri bilmek bizi fazla uzağagötürmez. Çünkü insan hücresindeki 34.000 gen sipariş formu gibibirşey. Bazı siparişler proteinlerimizi üreten hücresel fabrikalarakadar ulaşmaz bile.

Fabrikaya ulaşanların bazıları ise üretim bandını terkeder etmezparçalara ayrılır, kullanılmaz hale gelir. Oysa bazı mallar o kadarpopülerdir ki, fabrika bunlardan milyonlarca üretmek zorunda kalır.Bütün bunları sipariş formlarına bakıp söyleyemezsiniz. Üç gen, kuryevazifesi görerek protein A, protein B veya protein C için siparişformunu taşır. Ancak fabrika bunları kabul etmek kibarlığınıgöstererek, Protein A,B ve C'yi üretir, ancak işi ilerleterek AB, AC,BC, AAB, ABC gibi daha gelişmiş ve hi-tech modelleri de üretir. Bukarıştırma ve birleştirme yeteneği insan genomunu diğercanlılarınkinden ayrırır."

California Institute of Technology'den John Richards, tek bir genden10'dan fazla sayıda farklı protein elde edebileceğimizi söylüyor. Budurumda genom analizi tek başına hangi proteinin üretileceği konusundayeterli bilgiyi sağlamaz. Proteinleri teşhis etmenin ana gerekçesihastalığa hasarlı genlerin değil, hasarlı proteinlerin yol açması.

Ciphergen adındaki biyoteknoloji şirketinin yetkililerinden WilliamRich, ''Bir hastalık hakkında bilgi edinmek istiyorsanız, proteinlerebir gözatmanız gerekiyor''diye konuşuyor. Alzheimer hastalığı, proteombiliminin, genomdan ne kadar üstün olduğunu göstermesi açısından çokönemli bir örnek.

Yaklaşık yarım düzine gen alzheimera yakalanma eğlimine yolaçıyor. Betaamiloid parçaları denilen yapışkan proteinlerin varlığı, hastalığınkesin teşhisi için yeterli. Ciphergen, ProteinChip'lerinin kısa süresonra bu katil amiloidleri teşhis edebileceğini umut ediyor. Ancak betaamiloid geni diye bir gen olmadığı için alzheimer, bir DNA çipi ileteşhis edilemiyor.

Halihazırda Merck&Co., Ciphergen'in çipleriyle alzheimerhastalığını tedavi edecek ilacı geliştirmeye çalışıyor. Çip, ilacınbeta amiloid parçaları yok ettiğini kanıtlarsa, şirket bu işten kârlıçıkacak. Molecular Staging adında bir başka biyoteknoloji şirketi,kanser ve artrit gibi hastalıkların seyrini izleyen bir çip geliştirdi.Bu çip, proteinlerin değişken düzeylerini izleyerek hastalığıntehlikeli bir boyuta ulaşıp ulaşmadığını bildiriyor.

Millennium Predictive Medicine isimli bir diğer şirket ise teşhisi zorolan yumurtalık kanserini teşhis ediyor. ABD'de hükümetin finanseettiği bir kuruluş, normal akciğer, yumurtalık, göğüs ve kolondokusundan alınan proteinleri, kanserli dokudaki protein ilekarşılaştırıyor. Benzer şekilde PSA prostat kanserine ilişkin ilkbulguları gün ışığına çıkartıyor.

Eğer proteinler hücrelerin kontrolsüz bir şekilde bölünmesine izinveriyorsa, proteini etkisiz hale getiren bir antikor etkin bir kanserilacı olarak çözüm üretebilir. Large Scale Proteomics Corp. (LSP) veJohns Hopkins Üniversitesi şimdiden depresyon, iki kutuplu psikolojikbozukluk ve şizofreniye yol açan proteinlerin bir listesini hazırladı.

Geçen ay LSP, insan proteinleri üzerine ilk veritabanını açıkladı. 157dokuda 15.693 protein olduğunu açıkladı. LSP'nin başkanı LeighAnderson, bu açıklamanın bütün ile karşılaştırıldığında çok küçük birparça olduğunu ileri sürüyor.

ABD Enerji Bakanlığı'na bağlı Joint Genome Institute'dan TrevorHawkins, protein bilimi konusunda iyimser: ''Protein bilimi şu andainsan genom projesinin sırtında gelişimini sürdürmeye çabalıyor. Birsüre sonra bağımsız bir bilim dalı olarak 21.yüzyılın temel taşlarındanbirini oluşturacak.''