Hücrenin Çöp Fabrikaları: Proteazomlar

Tabiat diye isimlendirdiğimiz ekolojik sistemde görülen madde devr-i daimi, enerji transferleri, kirlenme, atıkların ortaya çıkışı ve temizlik faaliyetleri gibi bütün dünyayı ilgilendiren biyolojik hadiselerin mikro ölçekteki benzerleri, hücrelerin içinde de aksamadan yürütülmektedir

Böylece canlı organizmanın hayatı bozulmadan ve dinamik bir denge içinde devam etmektedir Nasıl tabiatı aşın kirletip bozduğumuzda ekosistem yıkıma ve ölüme doğru gidiyorsa, hücrelerimiz de aşın kirlenip temizlenmediği takdirde bütün vücut ölüme gitmektedir



Bir mikrosistem olan hücrelerimizin içinde mükemmel olarak yürütülen faaliyetlerden birisi, son yıllarda tesbit edilen, çöplerden kurtulup temizlenmedir

Allah’ın “Kuddüs” isminin tecellisi olarak yeryüzün deki ölmüş bitki ve hayvan kalıntıları, bunları yiyen ve tabiat çöplük olmaktan kurtaran akbabalardan bakterilere kadar milyonlarca canlıya temizlettirilir Ayrıca evlerimiz ve şehirlerimizde biriken çöpler, kamyonlarla toplanıp değerlendirilmek üzere çöp fabrikalarına taşınırlar

Benzer şekildeki bir temizleme faaliyeti, hücrelerimizin çöp fabrikaları diyebileceğimiz proteazomlar adı verilen organcıklara yaptırılmaktadır Biz hücreye akılsız ve şuursuz binlerce mükemmel hadiseyi nasıl yürütüyor derken, hücre içindeki her bir organcığın da ayrı ayrı mükemmel faaliyetleri, sanki akıllı ve şuurlu gibi yürütmeleri akılları durdurmaktadır

Tabiattaki çöpleri anladık da, hücredeki çöpler ne olabilir ki? Seri üretim yapan bir fabrika nasıl yüzde yüz randımanla çalışmayıp arada sırada arızalı ve kusurlu üretim yapıyorsa, hücrelerimizdeki üretim faaliyetleri de, ilahi program gereği, küçük ve belirli bir kusur ortaya çıkarabilecek şekilde çalışmaktadır Dolayısıyla çeşitli biyokimyevi sentez ve parçalanma reaksiyonları esnasında bazı kusurlu proteinler, arızalı moleküller hücrelerin çöpü olarak zaman zaman meydana gelmektedir

Burada aklımıza şöyle bir soru gelebilir: Hem ilahi program, hem de arıza ve kusur tabirleri bir arada nasıl kullanılabilir? Allah’ın ilmi ve kudreti eksik mi kalmaktadır ki (haşa) hiç aksaksız bir organizasyon yürütülmemektedir? Aslında buradaki kusur ve arıza kelimeleri bizim hadiseye kendi açımızdan bakışımıza ait anlamayı kolaylaştırmak ve küçük dairede meseleyi akla yakınlaştırmak için kullanılmaktadır İlahi ilim ve kudrette muhakkak ki hatadan söz edilemez

Hücre içinde ortaya çıkan bu tip arızalı ve kusurlu biyolojik reaksiyonlar, aslında hastalıklara ve ölüme bir perde olmaları açısından ve insanın elinde hiçbir güç olmadığını, aciz olduğunu hatırlatmaları bakımından önemlidir Böylece dünyada cebri olarak ölümsüzlüğe programlanmadığımız anlaşılmaktadır Sebepler dünyasında yaşadığımıza göre ölüme giderken de hücre se4yesindeki bu tip biyolojik hadiselerdeki kusurlar vesile edilmektedir

Nasıl hastalık olmayınca sağlığın lezzeti anlaşılmazsa ve her şey zıddı ile bilinirse, aynen öyle de hayatın anlaşılması için ölümün birçok hikmetleriyle yaratılması gerekir Ölümü ortaya çıkaran biyokimyevi reaksiyonlar ve mikrofizik olaylardaki kusur ve arızalara da birer ölüm sebebi olarak çalıştırılan süreçler olarak bakılabilir

Metabolik faaliyetlerini, her saniye binlerce çeşit molekülü parçalayıp birleştirerek yeni yeni terkiplerle sürdüren hücrede, bazen ortaya çıkan kusurlu protein veya başka bir molekül parçacığı derhal fark edilip, çöp fabrikalarında parçalanarak zararsız hale getirilir Şayet hücre içindeki bu tip çöpler parçalanıp yok edilemezlerse bir müddet sonra hücre kendi çöplerine saplanarak çalışamaz ve boğulacak hale gelir İşte burada hücrenin çöp fabrikalarında parçalanarak zararsız hale getirilir

Şayet hücre içindeki bu tip çöpler parçalanıp yok edilemezlerse bir müddet sonra hücre kendi çöplerine saplanarak çalışamaz ve boğulacak hale gelir İşte burada hücrenin çöp fabrikaları kabul edebileceğimiz proteazomlar imdada yetiştirilir Proteazomlar hücre içinde bu kusurlu proteinleri süpürüp emerek dolaşır ve onları bir taraftan toplarken, diğer taraftan da parçalayarak zararsız hale getirir

Proteazomlar bir süredir bilinmelerine rağmen onların, kullanılarak ömrünü tamamlayan ve parçalanması gereken proteinler ile kıymetli ve gerekli proteinleri birbirinden nasıl ayırdıkları hala tam olarak bilinmemektedir Almanya’nın Martinsried şehrindeki Max-Planck Araştırma Enstitüsü biyokimya kürsüsünde çalışan Wolfgang Baumeister ve Thorsten Wenzel isimli iki moleküler biyolog, bir bakteriden elde ettikleri proteazomları kullanarak bu faaliyete biraz da olsa ışık tuttular

Yüzlerce aminoasit molekülünün zincir şeklinde birbirlerine bağlanmasından yapılmış ve hücrenin temel yapıtaşları olan proteinlerin bu çöp fabrikaları tarafından parçalanarak tekrar aminoasitler haline dönüştürüldüğünü tesbit ettiler Ancak bunlar sadece basit proteinlerdi ve parçalandıklarında geriye yalnızca amino-asitler kalıyordu, zaten bu proteazomların yapısı da sadece basit proteinleri kabul edebilecek bir moleküler iskelete sahipti

Yapılan daha kompleks olan ve parçalandığında aminoasitlerden başka yağ veya karbonhidrat moleküllerini de meydana getiren bileşik proteinlerin nasıl işlenerek parçalandığı henüz bilinmemektedir

Proteazomun kaba yapısı, üst üste yerleştirilmiş dört halkadan ibaret, iki ucunda da giriş açıldığı bulunan içi oyuk bir varili andırır Araştırmacılar, bu varilin içinden hangi tip proteinlerin nasıl geçtiğini anlayabilmek için özel olarak sentezledikleri bir aminoasit dizisinin (peptid) uç kısmına bir altın parçasını düğüm şeklinde iliştirdiler Normalde bu peptid zinciri proteazom içinde çabucak parçalanması gerekirken, ucunda bulunan altın düğüm proteazomun girişini tıkadığı için parçalanma tamamlanmadı



Proteinler normalde üç boyutlu yapılar olup, ince uzun zincir şeklindeki amino-asit dizisinin uygun ve belirli yerlerinden çeşitli doğrultularda çok çeşitli katlanma ve kıvrımlar yapmasıyla şekillenirler Proteazom içinde bir protein molekülünün parçalanması için önce üç boyutlu ve değişik yönlerde katlanmalar yapmış olan molekülün açılması ve zincir şekline geldikten sonra da proteazomun dar kanalına girmesi gerekmektedir

Peki, proteinlerin üç boyutlu yapılarının açılması nasıl sağlanır? Bu soru tam olarak açıklığa kavuşmuş olmasa bile Baumeister’e göre proteazomun giriş uçlarında nöbet tutar gibi bekleyen özel proteinler bu işle vazifelendirilmişlerdir Herhangi bir protein, amino-asitler haline parçalanacaksa önce ubiquitin denilen küçük bir protein tarafından etiketlenerek işaretlenir Zaten hücrelerin yaşlandığının en önemli işareti ubiquitin miktarıdır

Tıpkı bizim yaşlandıkça saçlarımızdaki beyazların artması gibi, hücre de yaşlanıp ölüme yaklaştıkça içindeki ubiquitin miktarı artar Ubiquitinle işaretlenen yaşlı veya kusurlu proteinin, proteazomun girişindeki bekçi proteinler tarafından seçilerek üç boyutlu yapısının bozulduğu ve parçalanmaya hazır bir uzun zincir haline dönüştürüldüğü tahmin edilmektedir

Fakat hücrede hangi proteinlerin imha edileceğine nasıl karar verildiği bugün için henüz sır olarak durmaktadır Baumeister, proteinlerin parçalanmasında bu kadar işaretlemelere ve kontrol sistemlerine bağlı hassas bir mekanizma kurulmuş olmasının sebebini, “hücrenin rastgele protein yıkımından korunması için alınmış tedbirler” olarak değerlendirmekte ve proteazomun kanalının dar olmasındaki mucizevi ölçüyü hücrenin korunmasına yönelik mükemmel bir düzenleme olarak görmektedir

Hakikaten proteazomun ortasındaki delik, içinden her şeyin rahatça sızıp geçebileceği kadar geniş olsaydı, hücredeki bütün proteinler işe yarayıp yaramadığına bakılmaksızın bu kanaldan geçecek ve parçalanacaktı

Ancak hücrenin en ince noktasından galaksilere kadar bütün kainata sözü geçen ve ilmi yeten kudreti sonsuz Yaratıcı’nın bu kadar sonsuz ihtimaller içinden en uygun ve tedbirli bir şekilde dizayn edip yarattığı proteazomun mükemmel yapısı sayesinde hem hücre çöplük olmaktan korumakta, hem de ele geçen her şey çöp zannedilip rastgele atılmayarak azami iktisat prensipleri muhafaza edilmektedir

Proteazomun içine girdikten sonra açılarak zincir şeklini alan üç boyutlu proteinler parçalanarak 4 ila 11 kadar aminoasitten ibaret kısa peptid molekülleri haline gelirler Ancak araştırmacılar, bu moleküler çöp değirmeni içinde peptidlerin ne kadar süre kaldığı, içerde ne gibi işlemler cereyan ettiği ve en son nasıl atıldığı hakkında henüz hiçbir bilgimiz yok demektedirler

Araştırmalar ilerleyip hücrenin derinliklerine inildikçe, hayatın sırlarını çözmeye yaklaştıklarını zanneden ilim adamları, karşılaştıkları yeni bilgiler karşısında hayretlerini gizleyememekte ve hücredeki bu eşsiz nizam karşısında aczlerini itiraf ederken, bu mükemmel sisteme tesadüflerin ve tabiatın asla parmak karıştıramayacağını da kabul etmektedirler




ProfDr Arif SARSILMAZ
Recai Yılmaz