PROTEİN SENTEZLİYORUM…

PROTEİN SENTEZLİYORUM…
Merhaba genç arkadaşım;
Öncelikle kendimi tanıtayım. Ben senin vücudundaki
milyarlarca hücreden sadece biriyim. Aslında beni
minyatür bir kimya laboratuvarı olarak ta
düşünebilirsin. Çünkü senin yaşamını kaliteli biçimde
devam ettirebilmen, hatta şu an bu satırları
okuyabilmen için sitoplazmamda binlerce çeşit
kimyasal tepkimeyi hatasız olarak gerçekleştirmek
zorundayım.
Kimyasal reaksiyonların düzenli şekilde ve kontrol
altında gerçekleşebilmesi için enzimlere ihtiyacım
olduğunu duymuş olmalısın.
Enzimlerin ister basit, ister bileşik yapıda olsun mutlaka protein bir kısım içermeleri
gerektiğini de çok iyi bildiğini biliyorum. O zaman hayati öneme sahip biyokimyasal tepkimelerin
gerçekleşebilmesi, enzimlerin ve dolayısıyla proteinlerin varlığına bağlı. Yani senin de anladığın gibi
iş dönüp dolaşıp protein sentezine dayanıyor.
Duydum ki biyoloji dersinde protein sentezi konusunu kavramakta zorlanıyormuşsun. Senin
için karmaşık gelen bu olayı ben her saniye gerçekleştirdiğim için sana da yardımcı olmak istedim.
Şimdi sana ‘’ hücredeki temel yönetici molekül nedir? ‘’ diye sorsam sanırım DNA cevabını
vermekte çok zorlanmazsın. O halde hücrede DNA’nın denetimi dışında herhangi bir olayın olması
söz konusu değil.
Ben dâhil vücudunu oluşturan diğer hücre arkadaşlarım sahip olduğumuz genetik bilgiyi
( DNA ) , hayatına başladığın ilk dönemde senin tüm varlığını ifade eden tek hücrenin ( zigot )
mitozla çoğalması sırasında DNA’nın kendini eşleyerek yavru hücrelere geçmesi sayesinde
kazandık. Bu süreçte DNA’nın iki ipliğinin ayrıldığını ve bu ipliklerin karşısına birer yeni iplik
oluşturularak her yavru DNA’da bir ipliğin yeni diğer ipliğin eski olduğunu, bu eşlenme
mekanizmasına da yarı korunumlu eşlenme dendiğini sanırım söylememe gerek yok. Ancak DNA,
kendini eşleme yeteneğini her zaman kullanmıyor. Hatta diyebilirim ki her bir hücre bu yeteneğini
hayatında sadece bir kez kullanıyor, o da bölünmeden hemen önce… Bu yeteneğini hiç kullanmayan
olgun sinir ve kas hücreleri gibi arkadaşlarım da var.
DNA’nın diğer bir görevi hücreyi yönetmek. Hücreyi yönetmekten kasıt ne olabilir peki?
Biyokimyasal reaksiyonların belli bir düzende gerçekleşmesini sağlamak dediğini duyar gibiyim.
Sana katılıyorum. Çünkü az önce canlılık faaliyetlerinin gerçekleşebilmesinin bu kritere bağlı
olduğunu ben de ifade etmişim. Farkettim de ne güzel anlaşıyoruz değil mi?
Ben de diğer arkadaşlarım gibi zigottan köken
alan ve anne babanın sana genetik armağanı olan DNA
molekülüne sahibim. Sahip olduğum DNA, seni baştan
oluşturabilecek tüm genetik bilgiye sahip. Ancak ben
metabolik faaliyetlerim için taşıdığım genetik bilginin
tamamını kullanmıyorum. Her arkadaşımla ortak
kullandığımız bilgiler olduğu gibi, her birimizin uzmanlık
alanına göre kullandığı, diğerlerimizin ise ihtiyaç
duymadığı bilgilere de sahibim. Sanırım aktif ve pasif
gen bölgelerinden bahsettiğimi anladın.
Mesela yanda gördüğün beta hücreleri var ya onlar pankreas dokusunun özel hücreleri.
Uzmanlık alanları kan şekerinin belli bir düzeyde kalmasına yardımcı olan ve protein özellikli
insülin hormonunu üretmek. Benim ise böyle bir vazifem yok. Yani β hücreleri insülin yapımı ile
ilgili DNA bölgesini kullanmakta iken benim bu bölgeye ihtiyacım yok. Diyeceksin ki ikinizin de
kullandığı bilgi yok mu? Tabii ki var. Örneğin her ikimizin de oksijenli solunumla enerji ürettiğini,
solunumun ise çok farklı enzimlerin takım halinde çalışmasını gerektiren karmaşık bir olay
olduğunu geçen seneden çok iyi biliyorsun. O halde DNA’da solunum enzimlerinin sentezi ile ilgili
bölümü hepimiz ortak ders olarak okuyoruz.
Konuyu biraz toparlamam gerekirse, bütün kimyasal reaksiyonların düzenli şekilde
gerçekleşmesi enzimlere ( dolayısıyla proteinlere ) bağlı ve hücrenin yönetimini sağlayan esas
molekül de DNA olduğuna göre protein sentezinde genetik bilginin DNA’dan proteine doğru
aktığını artık ikimiz de çok net şekilde biliyor olmalıyız.
İstersen bu okula ilk başladığın seneye gidelim. Hücre konusunu işlerken protein sentezini
gerçekleştiren zarsız organelin ribozom olarak adlandırıldığını hatırlayalım. Ribozom, hücrede
işlerin düzenli yürümesi için gerçekten vazgeçilmez bir kahraman. Belki ökaryot ve prokaryot
özellikteki tüm hücrelerde bulunuyor olması bu yüzden.
Peki, bu kahraman organeli biraz tanısak daha
iyi olmaz mı? Ribozomlar hücrenin çok farklı
yerlerinde karşımıza çıkabilir. Mesela sitoplazmada
tek tek ya da gruplar şeklinde serbest halde
bulunabileceği gibi, çekirdek zarı ya da endoplazmik
retikulum zarları üzerinde de karşımıza çıkabilir.
Sadece bunlarla da sınırlı değil mesela mitokondri ve
kloroplastın bünyesinde de bu organellerin kendilerine
has ribozomları var. Belki de bu organellerin ribozom
taşımaları kendileri için gerekli bazı enzimleri
sentezlemek istemelerindendir. Ne dersin?
Ribozomun yapısını oluşturan iki temel molekül protein ve ribozomal RNA. Yani ribozoma
nükleoprotein desek çok ta yanlış olmaz hani. Şimdi sanıyorum RNA’dan bahsetmenin zamanı geldi.
Çünkü RNA, protein sentezinde çok önemli görevleri yerine getiren harika bir molekül. Hem de
her tipiyle DNA’nın en büyük yardımcısı…
İstersen artık yavaş yavaş asıl konumuza gelelim. Artık hücrede sentezlenecek proteinler
için gerekli bilginin DNA’dan alınması gerektiğini ve bunun yanında da alınan bu bilginin ribozoma
taşınması gerektiğini biliyoruz. Bu süreçte bize yardımcı olan molekülün adı mesajcı RNA. Zaten
ismi de DNA’dan aldığı mesajı ribozomlara taşımasından geliyor.
Mesajcı RNA, diğer tüm RNA tipleri gibi DNA
üzerinden sentezleniyor ve DNA’daki çok büyük bilginin
sadece küçük bir bölümünü içeriyor. Hatırlarsan bazı
hücrelerin uzmanlık alanları ile gen bölgelerini
okuduğunu ifade etmiştim. O zaman bu durumdan farklı
hücrelerde sentezlenecek mesajcı RNA’ların da farklı
olacağını çıkabiliriz sanırım. Mesela ben insülin sentezi
için gereken bir mesajcı RNA’yı üretme ihtiyacı
duymayan bir hücreyim.
Dikkat ettiysen, DNA çift iplikli olmasına rağmen
RNA tek iplikten ibaret. O zaman RNA sentezlenirken
DNA’nın sadece bir ipliğindeki bilginin alındığını
vurgulamanın tam da sırası.
DNA üzerindeki bilgi ribozoma gitmek üzere öncelikli olarak mesajcı RNA üzerine
yazılıyor. Bu olaya transkripsiyon ( yazılma ) referans olarak alınan DNA ipliğine ise anlamlı iplik
adını veriyoruz. Peki, mesajcı RNA’nın yapmakla yükümlü olduğu vazife nedir tam olarak? Tabii ki
ribozomların protein sentezi sırasında aminoasitleri hangi sıra ve sayıda dizmeleri gerektiğinin
bilgisini taşımak. Mesajcı RNA’nın hücredeki ömrü yaklaşık 4 saat ve her bir gen için hücrede
yaklaşık 240 adet m-RNA bulunuyor. 241. m-RNA sentezlendiğinde en eski olanı parçalanıyor.
Genetik bilginin ilgili bölümü m-RNA tarafından ribozoma taşındığında, ribozomun normal
koşullarda bir arada bulunmayan iki alt birimi birleşiyor ve aktif ribozomlar oluşuyor. Bizim
alfabemizde 29 harf olduğu gibi, Mors alfabesinde iki sembol, DNA’nın alfabesinde ise 4 harf
bulunuyor. Hücrenin yapması gereken en önemli işlerden birisi de bu dört harflik alfabe ile
proteinlerin yapısına katılan 20 çeşit aminoasidi kodlayabilecek şifreler oluşturmak. Bunun için
dört bazın üçerli gruplar halinde değişik sıralamalarda bir araya gelmesi gerekiyor. Üçlü nükleotid
dizilerine DNA üzerinde iken ‘’KOD’’, m-RNA üzerinde kodlara karşılık gelenlerine ‘’KODON’’,
taşıyıcı RNA’ların kodonlara uygun olarak ribozoma gelmelerine olanak sağlayan üçlü nükleotid
dizilerine ise ‘’ANTİKODON’’ deniliyor.
DNA'nın anlamlı
ipliği
KOD
A
T
G
C
Mesajcı RNA
Taşıyıcı RNA
KODON
U
A
C
G
ANTİKODON
A
U
G
C
Şimdi ise, bahsetmemiz gereken başka
bir molekül var. O da az önce ismi
geçen taşıyıcı RNA. Adından da
anlaşılacağı üzere RNA’nın bu tipi,
kendine özgü aminoasitleri tutarak
mesajcı RNA’daki sıralamaya uygun
olarak ribozomlara getirmek.
64 çeşit kodon mevcut. Ancak bunlardan 3 tanesi stop kodonlarına ( UAA, UGA ve UAG )
denk geliyor ve protein sentezi sürecinde aminoasit taşınmasına sebep olmuyor. O halde aminoasit
taşımakla görevli 61 çeşit taşıyıcı RNA’mız mevcut. Bazı aminoasitler için tek bir çeşit t-RNA
görev yapabileceği gibi, bazı aminoasitler için bu sayı 2’den fazla da olabiliyor. Taşıyıcı RNA’lar
aminoasitleri kendilerine enzimatik ve enerji harcanan bir tepkimeyle kendilerine ester bağı ile
bağlıyorlar.
Artık mesajcı RNA ribozoma bağlandığına, ilk taşıyıcı RNA uygun kodonuna bağlanıp aktif
ribozomlar oluştuğuna ve taşıyıcı RNA’larda aminoasitleri bağlamış halde hazır vaziyette
beklediğine göre protein sentezi başlayabilir.
Bütün protein sentezi süreçlerinde ilk kodon
( başlama kodonu ) AUG olup, bu kodon metionin aminoasidini zincire dâhil etmektedir. Buradan
tüm proteinlerin ilk aminoasidi metionindir diye bir sonuç çıkarabilirsin ama bu yanlış bir düşünce
olur. Çünkü proteinler ribozomda sentezlendikten sonra da bir takım işlemlere tabii tutulurlar ve
çoğunda metionin kesilerek çıkarılır.
İlk taşıyıcı RNA’nın metionin aminoasidini
getirmesinin ardından ribozomun diğer alt birimi de
bu yapıya dahil olur ve mesajcı RNA üzerindeki diğer
kodonlar okunmaya başlanır. İkinci bir taşıyıcı RNA,
aminoasit getirdiğinde, ilk taşıyıcı RNA’nın sahip
olduğu aminoasit ile ikincinin getirdiği aminoasit
arasında peptid bağı kurulur ve bir molekül su açığa
çıkar. O halde ribozom aktivitesinin hücrenin osmotik
basıncını düşürdüğünü söyleyebiliriz sanırım.
Mesajcı RNA’nın kaymasıyla artık üçüncü kodon okunacak, ve aminoasidini ikinci taşıyıcı
RNA’nın aminoasidi ile birleştiren birinci taşıyıcı RNA ribozomu terk edecektir. Bu süreç sıralı
olarak protein sentezinin sonuna kadar devam eder. Ta ki mesajcı RNA üzerinde üç tane dur
kodonundan birisine sıra gelene kadar. Bu arada her mesajcı RNA’da bu dur kodonlarının üçü
birden bulunur gibi bir yanılgıya düşmeni istemem. Bunlardan birisinin bulunması sentezi durması
için yeterli.
Anlatabildiğim kadarıyla sana bu konuda yardımcı olmaya çalıştım. Umuyorum ki katkı
sağlayabilmişimdir. Çalışmalarının bundan sonrasında sana başarılar diliyorum. Kendine ve
dolayısıyla bana iyi bak. Görüşmek üzere…