Davide Castelvecchi
Kimyagerler, RNA moleküllerinin kısa aminoasit zincirlerini birbirine bağlayabildiğini gözler önüne sererek, ömrün başlangıcıyla ilgili teoride büyük kıymet taşıyan bir sıkıntıyı tahlile kavuşturduklarını söz ediyorlar.
11 Mayıs’ta Nature mecmuasında yayınlanan araştırma sonuçları, DNA’nın ve kodladığı proteinlerin evrim geçirmesinden evvel, birinci canlıların hem genetik bilgiyi -A, C, G ve U nükleositlerinden oluşan diziler biçiminde- depolayabilen hem de kimyasal tepkiler için bir katalizör* fonksiyonu görebilen bir molekül olan RNA dizilerinden ortaya çıktığını savunan ‘RNA dünyası’ hipotezindeki bir varyasyonu destekliyor.
Almanya’da bulunan Düsseldorf Heinrich Heine Üniversitesi’nde moleküler evrim alanında çalışan Bill Martin, bu keşfin “ilkel kimyasal evrim bağlamında temel olarak geniş ve yeni yollar açtığını” söz ediyor.
DÖNÜŞÜM SORUSUNUN KARŞILIĞI ARANDI
Standart teori, bir RNA dünyasında, ömrün hem kendilerini çoğaltabilen hem de öbür iplikçiklerle rekabet edebilen karmaşık RNA gibisi iplikçikler halinde var olabileceğini öne sürüyor. Akabinde, bu ‘RNA enzimleri’ protein yaratma ve en sonunda içerdiği genetik bilgileri daha kalıcı olan DNA’ya aktarma hünerini kazanmış olabilir.
Kısmen, sırf RNA’dan oluşan katalizörlerin bugün artık canlı hücrelerin tamamında bulunan protein bazlı enzimlerden çok daha az verimli olmasından dolayı, bu dönüşümün kesin biçimde nasıl gerçekleşebileceği şimdi yanıtlanmamış bir soruydu.
Almanya’da bulunan Münih Ludwig Maximilian Üniversitesi’nde organik kimyager olan Thomas Carell, “[RNA] katalizörleri ortaya çıkarılmış olsa da katalitik güçleri çok kötü” diyor.
RNA RİBOZOMUNUN OYNADIĞI ROL
Carell ve meslektaşları bu bulmacayı çözmeye çalışırken, bütün çağdaş organizmaların proteinleri hangi yollarla inşa ettiği konusunda RNA’nın oynadığı rolden esinlendiler: Bir geni kodlayan bir RNA dizisi (tipik olarak bir DNA baz dizisinden kopyalanır), karşılık gelen proteini bir seferde bir aminoasit oluşturan ve ‘ribozom’ ismi verilen büyük bir moleküler makineden geçer.
Çoğu enzimden farklı olarak, ribozomun kendisi sadece proteinlerden değil, birebir vakitte RNA kesimlerinden da meydana gelir ve bunlar proteinlerin sentezlenmesi sürecinde kıymetli bir fonksiyonu yerine getirirler. Buna ek olarak, ribozom, standart RNA nükleositleri olan A, C, G ve U’nun değişikliğe uğratılmış versiyonlarını barındırır. Bu kendine has nükleositler uzun vakittir ilkel bir hayat çorbasının mümkün kalıntıları olarak görülmüştü.
Carell’ın takımı, yaşayan hücrelerde yaygın biçimde bulunan iki RNA modülünü birleştirerek, bu çeşitten iki değiştirilmiş nükleositi içeren yapay [sentetik] bir RNA molekülü meydana getirdi. Egzotik bölgelerin birincisinde, sentetik molekül bir aminoaside bağlanabildi ve akabinde, ona bitişik ikinci egzotik nükleositle bağlanmak için yana gerçek hareket ettirildi. Takım daha sonra yepyeni RNA iplikçiklerini birbirinden ayırdı ve kendi aminoasidini taşıyan yeni bir adedini ekledi.
Yeni RNA dizisi, daha evvel ikinci iplikçiğe bağlı olan aminoasit ile güçlü bir kovalent bağ oluşturmak için uygun durumdaydı. Bu süreç adım adım ilerledi ve RNA’ya bağlı biçimde büyüyen kısa bir aminoasit zinciri -peptit ismi verilen bir küçük protein- büyüdü. Aminoasitlerin ortasındaki bağların oluşumu, araştırmacıların aminoasitleri çözeltideki çeşitli moleküllerle hazırlayarak sağladığı güce muhtaçlık duyuyor.
HEYECAN VERİCİ BİR KEŞİF
Martin, “Bu, çok heyecan verici bir bulgu” diyor Martin, “Yalnızca RNA bazlı peptit oluşumuna giden yeni bir yol yarattığı için değil, tıpkı vakitte RNA’nın doğal yollarla değişim yaşayan bazlarının da evrimsel kıymetini ortaya çıkardığı için heyecan verici.” Martin, “Sonuçlar, RNA’ın ömrün oluşmasında oynadığı kıymetli rolün altını çiziyor; ancak RNA’nın sadece kendi kendisini çoğaltmasının gerekmediğini de kelamlarına ekliyor.
ABD’nin Atlanta kentinde bulunan Georgia Teknoloji Enstitüsü’nde biyofizik kimyageri olan Loren Williams da bu mevzuda hemfikir. “Eğer RNA’nın kökenleri ve proteinin kökenleri birbiriyle ilişkiliyse ve ortaya çıkışları birbirinden bağımsız değilse, matematik radikal bir halde ‘RNA-protein dünyası’ tarafında ilerlerken, ‘RNA dünyasından’ uzaklaşır” diyor.
Bunun ömrün oluşumu için makul bir köken olduğunu göstermek için, bilim insanlarının birkaç evreyi daha tamamlamaları gerekiyor. Grubun RNA’sında oluşan peptitler, RNA’da depolanan bilgilerle belirlenen bir aminoasit dizisinden fazla rastgele bir aminoasit dizisinden meydana geliyor.
Carell, daha büyük RNA yapılarının, makul bölgelerde bulunan özel aminoasitleri ‘tanıyan’ ve düzgün belirlenmiş bir yapı inşa eden haller kazanan modülleri barındırıyor olabileceğini lisana getiriyor. Ve bu karmaşık RNA-peptit melezlerinden bir kısmı katalitik özellikler barındırabilir ve daha verimli bir hale gelmek için evrimsel baskıya maruz kalabilir. Carell, ”Molekül çoğalabilirse, küçük bir organizma üzere bir şeye kavuşursunuz” diyor.
*Katalizör, bir kimyasal yansımanın aktivasyon gücünü düşürerek yansıma suratını artıran ve yansıma sonrasında kimyasal yapısında bir değişiklik meydana gelmeyen hususlardır. Katalizörün yansıma üzerinde yaptığı bu değişikliğe kataliz denir.
Çeviren: Tarkan Tufan
Kaynak: Nature
