Mucizevî Mekanizma: DNA Tamiri | Sorularla Evrim

Mucizevî Mekanizma: DNA Tamiri
By:
Mar 19, 2011
Yaratılan her şey eskimeye ve yıpranmaya mahkûmdur. Cansız eşya gibi canlı varlıklar da
zamanın acımasız çarkları arasından geçerken yıpranmaya ve bazı kusurlar göstermeye başlıyor.
Bir mânâda ihtiyarlık "vücudumuzu teşkil eden organ ve dokuların yıpranması ve arızalar
göstermeye başlaması" olarak da tarif edilebilir. Aslında biz daha doğarken yaşlanmaya
başlıyoruz. Ancak doku ve organlarımızın arızalar çıkararak fıtrî bir yaşlanma sürecine girmesi
çok yavaş ilerlemektedir.
Hücrelerimizin beyni ve biyolojik süreçlerin şifrelendiği esas merkez durumundaki DNA
molekülünde zaman zaman çeşitli faktörlere bağlı olarak kopmalar ve eksilmeler meydana
gelebilir. Böylece ortaya çıkan kusurlu bilgilere göre üretilen eksik ve yanlış proteinler, zamanla
vücudun umumî metabolizma âhenginde aksamalara sebep olmaya başlar. Fakat kaderin ve
imtihan sırrının gereği, bu arızaların hepsi zararlı ve ölümle neticelenecek bir değişikliğe sebep
olmaz. Bir kısım arızalar çok mükemmel bir tamir mekanizması ile vücut için zararlı bir
seviyeye gelmeden düzeltilir. Zaten bu mu'cizevî tamir mekanizması DNA programına
konulmasaydı, canlı türlerinin bütünlüklerini korumaları mümkün olamayacak ve başta kanser
olmak üzere her türlü hastalık çok yaygın bir şekilde canlıları tehdit edecekti.
Bu tamir mekanizmasında, DNA'nın orijinal -yani bozulmamış- bilgi kodları şablon alınıp
üretilen proteinler, gerektiğinde DNA'nın tamiri için kullanılabilir. "DNA tamiri"ni açıklamadan
önce, DNA hasarının ne olduğuna ve bu hasarın nasıl oluştuğuna bir göz atalım:
DNA (deoksiribo nükleik asidi) canlıları oluşturan dört ana makromolekülden (diğerleri
karbonhidratlar, yağlar ve proteinler) biridir. Nükleotid adı verilen dört farklı temel molekülden
yapılmış olan DNA, nükleotidlerin dizilimine bağlı olarak protein üretiminde kullanılır. Zamanı
gelince, üretilen bu proteinler kendilerine verilen vazife gereği hücredeki metabolik
reaksiyonlarda rol oynar. Genetik bilgi doğru bir şekilde kopyalanır ve nesilden nesile geçer.
Böylelikle genetik bilgiyle ebeveynin karakteristik özellikleri devam ettirilir ve yavrunun
hayatiyeti için gerekli bilgi temin edilir. Cinsiyetimiz, şahsiyetimizin önemli bir kısmı ve fizikî
özelliklerimiz (göz rengi, saç rengi vb.) vücudumuzda tesis edilmiş olan biyolojik nizamın bir
parçası olan DNA'da kaydedilmiş kodlarla belirlenmiştir. Yaşlanma bile zahirî sebep olarak
kromozomlar hâlinde sarılıp paketlenmiş DNA'nın zamanla kısalması neticesinde meydana gelir.
DNA, birbirine zıt, iki sarmaldan (zincir) oluşan sağlam bir moleküldür. Her bir sarmal boyunca
şeker ve fosfatı birlikte tutan kovalent bağlar vardır ve DNA'nın karşılıklı iki sarmalı birbirine
hidrojen bağları ile bağlıdır. Bu bağlar yeterince kuvvetli midir? Hiç kırılmazlar mı? Gerektiği
gibi çalışabilmek için DNA hiç mi bakıma ihtiyaç duymaz? Bu dünyadaki her şey gibi, DNA da
bazı fevkalade şartlarda kırılabilir (Şekil–1). DNA'nın yapısında hasara sebep olabilen fizikî ve
kimyevî faktörlere "mutagen" denir. Mutagenler hem iç (normal metabolizma sırasında oluşan
yan ürünler, serbest kökler vb. gibi) hem de dış (ultraviyole ışınları, bazı zehirli kimyevî gıda
maddeleri vb. gibi) kaynaklı olabilir. Ayrıca DNA hücre bölünmesi sırasında kendisini
sentezlerken de zarar görebilir. Kader açısından hikmetli programlar gereği enzim sentezlerinde
hatalar veya nükleotidlerin normalde olması gereken yerin dışındaki bir yere eklenmesi
görülebilir. İlmî çalışmalara göre, çevre faktörleri veya hücre içerisindeki normal metabolizma
sırasında oluşan DNA hasarı, bir günde bir hücrede 1.000'den 1.000.000'a kadar olan miktarlarda
görülebilir. Bu, insan genindeki 6 milyar bazın (3 milyar baz çifti) sadece % 0.000165'ini
oluştururken, önemli genlerdeki (meselâ tümör bastırıcı geni) tamir edilmemiş hasarlar, hücrenin
faaliyetlerini yerine getirmesine engel olur ve kanser riskini önemli ölçüde artırır.
DNA'ya zarar verebilecek çok sayıda iç ve dış faktör olmasına rağmen, aslında bu arızalar çok az
ortaya çıkar, büyük bir kısmı da bu süreci tamamen geriye çevirecek DNA tamir mekanizması ile
zararsız hâle getirilir. DNA'da hasar oluşuruz oluşmaz, sensor (alıcı) proteinler tarafından akıllı
bir beyin varmış gibi (!) idrak edilir. Bu sensor proteinler herhangi bir çıkıntı veya kırık var mı
diye DNA'yı sürekli tarar. Hasar tespit edilir edilmez, bu proteinler arızalı bölgeyi etiketler ve
DNA tamiri başlatılır. Hasara karşı ikinci bir tedbir ise, DNA hasar kontrol noktası denen bir
mekanizma vasıtasıyla sağlanır (Şekil–1). Bu mekanizma aktive edildikten sonra hücre
bölünmesi ertelenir veya değişikliğin yeni hücreye geçmesini engellemek maksadıyla durdurulur.
Hasar, DNA zincirlerinin bazen sadece birinde, bazen de ikisinde birden oluşabilir. Hasarın
nerede ve nasıl ortaya çıktığına bağlı olarak, farklı türdeki DNA hasarlarına karşı farklı DNA
tamir sistemleri vardır. Şekil–2'de orijinal, sağlam DNA ile hasarlı DNA arasındaki farkı
görebiliriz. Ayrıca farklı kusurların tamirinden mesul DNA tamir sistemleri de yine Şekil–2'de
gösterilmiştir. Bugüne kadar, DNA'da oluşan hasarları tamir eden yaklaşık 150 kadar gen ortaya
çıkarılmıştır. Bu sayı, toplam gen sayımızın (~30.000: Gen Haritası Projesi Konsorsiyumu'nun
tahminine göre) çok küçük bir kısmını teşkil eder. Buna bağlı olarak, son yıllardaki çalışmalar
hususi bir DNA tamir tipi için önemli olan genlerin, aslında farklı tamir sistemleri için de gerekli
olduğunu göstermeye başlamıştır. DNA'nın karşılaştığı çok sayıdaki zorluklara karşılık bu kadar
az sayıda gen ile DNA tamiri görevinin mükemmel bir şekilde yürütülmesi sistemin
mu'cizevîliğini göstermektedir. Şekil–3'te özel bir tamir mekanizması olan Nükleotid Kesim
Tamiri görülmektedir. Şeklin yukarı kısmında ültraviyole ışınları DNA'da hasar meydana
getirmekte, daha sonra DNA tamiri başlatılmakta ve hasar belirlenmektedir. Tamirden mesul
(farklı renklerde dairelerle gösterilen) proteinler, DNA'yı, orijinal şekline dönüştürmek için
birbiri ardınca muntazam bir şekilde harekete geçirilmektedir.
Eğer DNA'daki hasar tamir edilemeyecek kadar ağır ve büyük ise, hasarlı DNA'nın
bulunduğu hücreler "apoptosis (hücre ölümü)" diye adlandırılan bir süreçle ortadan
kaldırılır veya bu hücrelerde mutasyon oluşur. Mutasyon, DNA'da meydana gelen kalıcı değişim
demektir. İnsanların çoğu mutasyonları zararlı zannetseler de, mutasyonlar bazen zararsız da
olabilir ve hattâ DNA'da meydana geldikleri yere göre faydalı bile olabilirler. Ancak bu durum
canlıya yeni ve faydalı bir anatomik yapı, organ veya fizyolojik bir mekanizma eklemek demek
değildir. Evrimcilerin ısrarla üzerinde titredikleri mutasyonla maalesef hiçbir yeni ve daha üstün
bir organ canlıya eklenmez. Buradaki faydalı mutasyondan kastımız, canlının immün
sistemindeki hücrelerin virüs, bakteri veya diğer zararlı tesirlere karşı uygun antikorlar üreterek
mücadele gücünü artırmasıdır. Bu mutasyonlar da tesadüfî ve gelişigüzel olmayıp, yine
potansiyel olarak DNA'nın yaratılışında işlenmiş bilgilerdir. Ölüme ve hastalıklara perde olması
için bazı mutasyonlar menfi şartlarda birçok genetik hastalığın yanında kansere de sebep olabilir
(Tablo–1). Bu tablo da tamir sistemlerinin zayıflığından kaynaklanan birçok farklı hastalığı
görebiliriz. Ancak yukarıda da zikredildiği gibi tamir sistemlerinin (bize göre) yetersiz veya
zayıflığına Yaratıcı'nın (hâşâ!) yetersizliği ve eksikliği olarak bakılmamalı, ecele ve imtihanlara
vesile olması açısından bakılmalıdır.
DNA hasar nispeti hücrenin tamir kapasitesini aşarsa, hasarların birikimi hücrede fonksiyon
bozukluklarına yol açar ve erken yaşlılığa bile sebep olabilir. Biyolojik olarak, yaşlanma hücre
bölünmesinin durması neticesinde oluşan ve geri dönüşü olmayan bir durumdur; DNA uçlarının
(telomer) kısalmasına karşı aslında korucuyu bir tedbirdir. Hücredeki yaşlanma, hücrenin fizikî
varlığının organizma için gerekli olduğu durumlarda "apoptosis"e fonksiyonel bir alternatif
olarak hizmet görür. Böylelikle yaşlanma bir yerde, hasarlı DNA'ya sahip hücreyi yanlış
bölünmeden koruyan son karakol mekanizması olarak hizmet eder.
Diğer bir taraftan DNA tamir mekanizmasının çok iyi çalıştığı canlılar da mevcuttur. Bunlardan
biri olan, "Deinococcus radioduran"lar araştırmacılar için cazibe unsuru olagelmiş bugüne kadar
bilinen radyasyona en dayanıklı mikroorganizmalardır. Bu mikroorganizmalar, gelişmiş DNA
tamiri sayesinde radyoaktiviteye karşı olağanüstü bir dayanıklılık gösterir.
DNA'da çeşitli faktörlere bağlı olarak hasarlar ve kusurlar ortaya çıkmasaydı veya hiçbir tamir
mekanizması olmasaydı ne olurdu? Her iki durum da imtihan sırrına ve ekosistemdeki dengeye
aykırı olurdu. DNA hep düzgün çalıştırılsa ve hasar meydana gelmese, sebepler plânında yaşlılık
ve ölüm olmazdı. Yeryüzünde kaos ve kirlilik oluşur, ekosistem ölümsüz canlıları beslemeye
yetmezdi. Aksine tamir mekanizması olmasaydı bu durumda da hastalıklar, anomaliler ve
ölümler çok çok fazla olur, insanlar huzur bulamazdı. Hâlihazırda yaşadığımız durumda ise
gençlik-yaşlılık, sağlık-hastalık, iyileşme ve ölme gibi durumlar insanları şükre ve tefekküre
sevk edecek, korku-ümit arası dua etmemize vesile olacak şekildedir. Tabii ki "DNA kendi
kendini tamir etmesini nasıl öğrenmiştir?" gibi bir soruyu, kudreti ve ilmi sonsuz Rabb'imize
dayandırmadan, evrimle izah etmek asla mümkün değildir.
Kaynaklar:
- DNA tamir çizgi filmi: http://www.wsu.edu/~smerdon/index.html.
- Lodish H, Berk A., Matsudaira P, Kaiser CA, Krieger M, Scott MP, Zipursky SL, Darnell J.
(2004). Molecular Biology of the Cell, p. 963. WH Freeman: New York, NY. 5th ed.
- Bir insanın gen haritası. The International Human Genome Mapping Consortium. Nature 409,
934–941 (15 February 2001)
- http://www.riken.jp/engn/r-world/info/release/press/2005/050609_2/index.html.
- Wood RD, Mitchell M, Lindahl T. Human DNA repair genes, 2005. Mutat Res. 2005 Sep
4;577(1-2):275-83.
- Tom Strachan, Andrew Read. 2003. Human Molecular Genetics. John Wiley & Sons Inc.
- http://bbrp.llnl.gov/repair/html/overview.html.
- http://biology-pages.info.
- Şekil–1: http://www.rndsystems.com.
- Şekil–2: http://bbrp.llnl.gov/repair/html/overview.html (Modified).
- Şekil–3:https://eapbiofield.wikispaces.com/16+shep?f= print.
(Sızıntı Dergisi Mart 2010 Sayısı Hasan ALTINBAŞAK)