Bir süredir uzağında kaldığımız biyoloji yazılarına devam etmek için elverişli zemin oluştu, zira bu yazıların amacı bilinen şeyleri başka bir dille anlatmak değil, diğer alanlardan çıkarımlarla yeni ilkelerin peşini kovalamak. Bu kez konumuz protein, daha doğrusu proteinlerin yapı taşları olan amino asitlerin sentezi olacak. Biz proteinleri ya kas ya da yediğimiz et olarak algılarız. Oysa proteinler düz yazıdan karmaşık üç boyutlu imgelere geçişin anahtarını oluşturur. Bütün dünyanın neredeyse bir mitos haline getirerek irdelediği DNA protein kodlarını barındırır. Barındırılan bilgi kollajen gibi yapısal bir proteine dönüştürülebileceği gibi, aynı zamanda bunun sentezlenmesini olanaklı kılan enzimlere de dönüştürülebilir. İnsan genomunda bulunduğu varsayılan 25.000 civarında gen, işlevleri ne olursa olsun protein kodlamak için vardır.
Ne var ki DNA’nın protein kodlamak işlevi muhteşem bir binanın mimari çizimlerinden öteye geçmez. Yani projenin belli olması binayı oluşturmaz, proteinlerin oluşabilmesi için de amino asit adı verilen moleküllere gereksinim vardır. İnsan için 20 değişik amino asit, DNA’dan gelen kodla uç uca dizilir. Ancak proteinin işlevi zincirin oluşmasıyla ortaya çıkmaz, nasıl olduğu hala tam bilinmeyen biçimde hücre içi zarlar sisteminde işlenerek işlevsel biçimi alırlar. Bilim bugüne dek sadece birkaç amino asitlik proteinleri hücre dışında sentezleyebilmiştir, daha karmaşık moleküller için doğrudan hücre kültürü kullanılır, hücrelerin sentezlediği proteinler buradan saflaştırılır.
Geviş getirenlerin sıra dışı becerisi
Yukarıda kısaca özetlendiğim işlem proteinin yapı taşı olan aminoasitlere gereksinim duyar. Siz hücre kültürü kursanız bile bunun bulunduğu ortama yeterince serbest amino asit koymazsanız protein yapımı olmaz. İnsanlar 20 amino asidin on ikisini kendileri sentezleyebilir, diğer sekizi ise dışarıdan alınmak zorundadır. İnsanlar ve hayvanların çoğunun proteinleri ve dolayısıyla yapı taşlarını dışarıdan yiyerek aldıkları varsayılmaktadır. Bu özelliğin istisnaları ise bizim geviş getirenler sınıfı altında topladığımız koyun, keçi, inek gibi hayvanlardır. Onlar aslında sindirilemeyen bir şeker olan selüloz (ot) yemelerine karşılık bunu proteine çevirebilir, biz de süt ya da et olarak alırız.
İnsanlığın kendini bildi bileli faydalandığı “otun ete çevrilmesi” becerisi, bazı biyologlara göre insanın beyninin ve bilişsel işlevlerinin bugünkü düzeye erişmesinin de esasıdır. İnsan önceleri sadece meyvelerle beslenmiş, ama avlanmayı öğrenince etle tanışmış, hayvanların evcilleştirilmeleri başarıldığında ise avcı-toplayıcılık durumundan yerleşik düzene geçmiştir. Aradan binlerce yıl geçse de yanıtlanamamış sorular bugün de varlığını korumuştur:
- İnsanın otu ete çevirememe becerisi gerçekten beynin gelişmesini engeller mi?
- Geviş getirenlere göre insan tamamen mi yeteneksizdir?
- Yoksa bilakis insanın amino asit sentezleme becerisi kabul edilenden fazla mıdır?
Protein sentezinin temel sorunu
Bu soruların yanıtını aramadan önce amino asit ve protein sentezindeki esas sorunun ne olduğunu anlatalım. Proteinleri oluşturan temel amino asitler aslında basit moleküllerdir, onların sentezini zor hale getiren yapılarında azot atomunun varlığıdır. Azot dünyada aslında çok boldur, ama önemli bir kısmı atmosferde N2 olarak serbest bulunsa da kullanılamaz, çünkü iki azot molekülü, iki oksijenin (O2) aksine birbirine iki değil üç sağlam (kovalan) bağla tutunur. Enerji maliyeti açısından çok zor olan aşama bu üç bağın kırılmasıdır. Bu bağlar o kadar fazla enerji içerir ki, birbirlerinden kopmaları pek mümkün olmaz. Doğal koşullarda bunu sağlayabilen canlılar bakterilerdir; o nedenle doğadaki proteine dönüştürülen azot bileşikleri daha çok bakterilerin eseridir.
