Davide Castelvecchi

DUVAR - Kimyagerler, RNA moleküllerinin kısa aminoasit zincirlerini birbirine bağlayabildiğini gözler önüne sererek, yaşamın başlangıcıyla ilgili teoride büyük önem taşıyan bir meseleyi çözüme kavuşturduklarını ifade ediyorlar.

11 Mayıs’ta Nature dergisinde yayınlanan araştırma sonuçları, DNA’nın ve kodladığı proteinlerin evrim geçirmesinden önce, ilk canlıların hem genetik bilgiyi -A, C, G ve U nükleositlerinden oluşan diziler biçiminde- depolayabilen hem de kimyasal reaksiyonlar için bir katalizör* işlevi 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” ifade ediyor.

DÖNÜŞÜM SORUSUNUN YANITI ARANDI

Standart teori, bir RNA dünyasında, yaşamın hem kendilerini çoğaltabilen hem de diğer iplikçiklerle rekabet edebilen karmaşık RNA benzeri iplikçikler halinde var olabileceğini öne sürüyor. Ardından, bu ‘RNA enzimleri’ protein yaratma ve en sonunda içerdiği genetik bilgileri daha kalıcı olan DNA’ya aktarma becerisini kazanmış olabilir.

Kısmen, yalnızca RNA’dan oluşan katalizörlerin bugün artık canlı hücrelerin tamamında bulunan protein bazlı enzimlerden çok daha az verimli olmasından ötürü, bu dönüşümün kesin biçimde nasıl gerçekleşebileceği henüz 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 modern organizmaların proteinleri hangi yollarla inşa ettiği hususunda 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’ adı verilen büyük bir moleküler makineden geçer.

Çoğu enzimden farklı olarak, ribozomun kendisi yalnızca proteinlerden değil, aynı zamanda RNA parçalarından da meydana gelir ve bunlar proteinlerin sentezlenmesi sürecinde önemli bir işlevi 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 zamandır ilkel bir yaşam çorbasının muhtemel kalıntıları olarak görülmüştü.

Carell’ın ekibi, yaşayan hücrelerde yaygın biçimde bulunan iki RNA parçasını birleştirerek, bu türden iki değiştirilmiş nükleositi içeren yapay [sentetik] bir RNA molekülü meydana getirdi. Egzotik bölgelerin ilkinde, sentetik molekül bir aminoaside bağlanabildi ve ardından, ona bitişik ikinci egzotik nükleositle bağlanmak için yana doğru hareket ettirildi. Ekip daha sonra orijinal RNA iplikçiklerini birbirinden ayırdı ve kendi aminoasidini taşıyan yeni bir tanesini ekledi.

Yeni RNA dizisi, daha önce ikinci iplikçiğe bağlı olan aminoasit ile güçlü bir kovalent bağ oluşturmak için uygun pozisyondaydı. Bu süreç adım adım ilerledi ve RNA’ya bağlı biçimde büyüyen kısa bir aminoasit zinciri -peptit adı verilen bir mini protein- büyüdü. Aminoasitlerin arasındaki bağların oluşumu, araştırmacıların aminoasitleri çözeltideki çeşitli moleküllerle hazırlayarak sağladığı enerjiye ihtiyaç duyuyor.

HEYECAN VERİCİ BİR KEŞİF

Martin, “Bu, aşırı heyecan verici bir bulgu” diyor Martin, “Yalnızca RNA bazlı peptit oluşumuna giden yeni bir yol yarattığı için değil, aynı zamanda RNA’nın doğal yollarla değişim yaşayan bazlarının da evrimsel önemini ortaya çıkardığı için heyecan verici.” Martin, “Sonuçlar, RNA’ın yaşamın oluşmasında oynadığı önemli rolün altını çiziyor; fakat RNA’nın yalnızca kendi kendisini çoğaltmasının gerekmediğini de sözlerine ekliyor.

ABD’nin Atlanta kentinde bulunan Georgia Teknoloji Enstitüsü’nde biyofizik kimyageri olan Loren Williams da bu konuda hemfikir. “Eğer RNA’nın kökenleri ve proteinin kökenleri birbiriyle bağlantılıysa ve ortaya çıkışları birbirinden bağımsız değilse, matematik radikal bir şekilde ‘RNA-protein dünyası’ yönünde ilerlerken, ‘RNA dünyasından’ uzaklaşır” diyor.

Bunun yaşamın oluşumu için makul bir köken olduğunu göstermek için, bilim insanlarının birkaç aşamayı daha tamamlamaları gerekiyor. Ekibin RNA’sında oluşan peptitler, RNA’da depolanan bilgilerle belirlenen bir aminoasit dizisinden ziyade rastgele bir aminoasit dizisinden meydana geliyor.

Carell, daha büyük RNA yapılarının, belirli bölgelerde bulunan özel aminoasitleri ‘tanıyan’ ve iyi belirlenmiş bir yapı inşa eden şekiller kazanan parçaları barındırıyor olabileceğini dile 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, mini bir organizma gibi bir şeye kavuşursunuz” diyor.

*Katalizör, bir kimyasal tepkimenin aktivasyon enerjisini düşürerek tepkime hızını artıran ve tepkime sonrasında kimyasal yapısında bir değişiklik meydana gelmeyen maddelerdir. Katalizörün tepkime üzerinde yaptığı bu değişikliğe kataliz denir.

Çeviren: Tarkan Tufan

Kaynak: Nature