Yıldız Bozkurt

Proteinler birer dizayn, teknoloji ve sanat harikası olarak birbirlerinden çok farklı yapı ve görevlerle hücrelerin bütün hayatsal faaliyetlerinde görev alırlar.  Örnek olarak verebileceğimiz proteinlerden bır kısmı ışık üretmeleri ile ilgi çekmekte. Biz insanoğlu daha çok yakın bir geçmişte ampülü keşfedip gecelerimizi aydınlatmaya başlamışken, pek çok canlı binlerce yıldır mükemmel şekilde ve birbirlerinden farklı metodlarla ışık üretmektedir. Pek çoğumuzun ılık yaz akşamlarında seyretmekten hoşlandığı ateş böceklerinin yanısıra, deniz ve okyanusların karanlık sularında bazı deniz canlıları etraflarına nur saçarak gezinirler.

Işık saçan canlılardan biri de kuzeybatı Pasifik sahillerinde yaşayan Aequoria victoria denizanasıdır. İlk olarak 1960’lı yıllarda Shimomura ve ekibi tarafından bu canlı üzerinde araştırmalar yapılmış. Bu çalışmalar sonucunda aequorin isimli bir protein tarafından kimyasal reaksiyon sonucu oluşturulan mavi ışığın,  Yeşil Florasan Protein  (GFP - Green Fluorescent Protein) tarafından yeşil ışığa dönüştürülerek etrafa verildiği keşfedilmiş.

  

Yeşil florasan proteini 238 aminoasit molekülünden meydana gelmektedir. Bu 238 molekülün meydana getirdiği üç boyutlu yapı silindire benzer, çapı 30 angstrom (bir angstrom santimetrenin yüzmilyonda birine eşittir) uzunluğu ise 40 angstromdur. Silindirin ortasındaki molekülün ışık vermesini sağlayan bölümü çok özel bir şekilde zararlı dış etkenlere karşı korunmaya alınmıştır. Ortadaki 3 aminoasit içeren özel bölüm oksijen molekülününde yardımıyla şekil değiştirdiğinde ortama yeşil ışık vermektedir. Genelde ışık verme özelliği gösteren proteinler tek başlarına değil yardımcı molekül veya proteinlerin varlığı ile çalışabilirler. Yeşil florasan proteinin ise başka bir proteine, moleküle veya kimyasal reaksiyona ihtiyaç duymadan etrafına florasan yeşil ışık vermesi, keşfinden hemen sonra biyolog ve biyoteknoloji uzmanlarının ilgisini çekmiştir.  Bu protein üzerinde pek çok çalışmalar yapılmış ve sadece yeşil değil kırmızı veya mavi gibi diğer renklerde de ışık verebilen proteinler bulunmuş, ayrıca yalnızca mavi ışıkla değil, morötesi gibi değişik ışıklarla da aktif hale gelen, uyarılan florasan proteinleri yapılmıştır.

 

Aequorea Victoria Courtesy of John Blinks, University of Washington (Friday Harbor Laboratories)	Aequorea victoria denizanası ışık verirken Courtesy of the Center for Research and Biotechnology, Rutgers University

 

DNA ve protein araştırmalarında farklı renklerdeki florasan proteinlerin kullanılması molekül görüntüleme tekniklerinin daha verimli kullanılmasına imkan tanımıştır. Yeşil florasan proteini yaşayan hücreler içerisinde işaretleyici olarak da kullanılabilmektedir. Bakteri, maya hücreleri, bazı bitkiler, zebra balığı ve fareler üzerinde yapılan deneyler olumlu sonuçlar vermiştir. Bu canlılara genetik mühendisliği metodları ile florasan proteinini kodlayan gen aktarılmıştır. Genetik yapılarına eklenen bu kod gereğince florasan proteini sentezleyen canlılar, kullanılan florasan proteini cinsine göre mavi veya morötesi ışığa tabi tutulduklarında yeşil ışık saçarak parlarlar. Aynı şekilde gelecekte kanserli hücrelere bağlanması sağlanan florasan protein sayesinde ameliyat sırasında kanserli hücreler gözle görülür hale gelecek ve ameliyatların çok daha hassas yapılması sağlanacaktır.

 

Molekül görüntüleme metodlarında yeni bir çağ açan florasan proteinlerin gerçek sahibi Aequoria victoria denizanası, etrafa ışık saçtığının farkında mı acaba? Işık nedir, göz ve görmek nedir bilmeyen denizanası gibi canlılarda bulunan ışık verici proteinler belli ki bulundukları bedene, sahiplerinin bilgisi veya iradesi dahilinde gelmemişler. A. Victoria ‘bana aequorin mavi ışık veriyor ama ben diğerlerinden farklı olmak için şunu yeşile çevirecek bir molekül icad etmeliyim’ diye düşünecek kabiliyette olmadığı gibi, bu harika proteini tesadüflere havale etmek de en azından insafsızlıktır. Işık saçan proteinlerin, gözü olmayan canlılara yerleştirilmesindeki hikmet, belki de kainatın hiçbir yerinde kör tesadüfe yer olmadığını bize göstermektir.

 

Kaynaklar

1.      http://www-bioc.rice.edu/Bioch/Phillips/Papers/gfpbio.html

2.      http://www.ebi.ac.uk/interpro/potm/2003_1/Page_1.htm

3.      http://www-bioc.rice.edu/Bioch/Phillips/Papers/gfpbio.html

4.      http://www.encyclopedia.com/html/l1/luminesc.asp

********************

BİYOLUMİNESANS VE FLORASANS AYNI ŞEYLER Mİ?

İki ışık üretimi de canlılarda görülürler ama birbirinden farklı şeylerdir. Bu iki terim arasındaki farklılıkları anlamak için ilkönce luminesans nedir ona bakalım:

Dış uyarılarla ışık veren maddelere luminesan madde, ışığa da luminesans denir. Dış uyarı elektrik akımı, biyokimyasal reaksiyon, ışık, x-ışını veya morötesi ışın olabilir. Luminesan madde atomlarında uyarı alan dış yörünge elektronları yüksek enerjili konuma geçer.  Uyarılan elektron normal konumuna döndüğünde görünür ışık şeklinde elektromanyetik radyasyon açığa çıkartır. Açığa çıkan ışığın dalga boyu (yani rengi) her luminesan madde için karakteristiktir.

Luminesans’ın değişik çeşitleri vardır. Eğer uyarılma enerjisi bir kimyasal reaksiyon sonucu ortaya çıkıyorsa buna kemiluminesans, eğer bu kimyasal reaksiyon bir canlı içerisinde gerçekleşiyorsa biyoluminesans adı verilmektedir. Florasans ise dışarıdan gelen uyarının (bu uyarı görünür ışık, X-ışını, morötesi ışın olabilir), emilip hemen anında geri salınması ile gerçekleşir. Fosforasans özellik içeren maddelerde dışarıdan gelen uyarının bitmesinden sonra da ışık salınımı devam eder.

GFP proteini doğal ortamında (mesela A. Victoria deniz anasının içinde iken) aequorin proteinin kimyasal reaksiyon sonucu (biyoluminesans ile) ürettiği mavi ışığı uyarı olarak alır ve florasans özelliği ile yeşil ışık olarak ortama salar.

  http://www.zaferdergisi.com/article/?makale=997

 YILDIZ BOZKURT