DNA’nın gizli tarihi, proteinlerin gölgesinden The Eagle’a !

0
25
asda d sa dadas
friedrich_miescher
Friedrich Miescher

1953 yılında CalTech ve Cambridge arasındaki rekabetten sonra James Watson ve Francis Crick DNA’nın moleküler yapısını The Eagles’ta açıkladılar. Ancak bu zamana kadar pek çok bilinmeyenin olduğu bu serüvenin tarihi bilimsel gelişmelerin nasıl yaşandığını gösteren güzel bir örnektir. Ön planda olan proteinlerin gölgesinde kalan fosfatlı bileşiklerin (DNA) nasıl keşfedildiği ve son noktada farklı araştırma gruplarını nasıl rekabete sürüklediği hala tartışılan konular arasında yer alır. Ayrıca süreç içindeki tek kadın araştırmacı olan Rosalind Franklin ise akademi camiasındaki cinsiyet eşitsizliği ile ilgili önemli bir vaka olarak pek çok yerde işlenmektedir.

DNA olarak isimlendirilen deoksiribonükleik asit canlıların kalıtım materyalidir ve bir canlının yaşaması için gerekli biyolojik bilginin tümünü barındırır. Ancak 1800’lü yıllarda henüz böyle bir yapının varlığı bilinmemektedir. 1868 yılında Friedrich Miescher, fosfatın yoğun olarak bulunduğu hücre çekirdeği ile ilgileniyordu ve bu fosfat yoğun maddeye nüklein demişti. Miescher nükleinin hücre çekirdeği için önemli olduğunu hücre bölünmesiyle ilgili olduğunu düşünmüştü. Daha sonra ise bunun kalıtımla da ilgili olabileceğini irdelemiş ancak bu fikirden vazgeçmişti. Her ne kadar DNA’nın kalıtımsal rolünü ortaya çıkaramamış olsa da hücre içinde fosfat yoğun ve proteinlerden farklı yeni bir molekül olarak DNA’ya dair tanımlamalarda bulunan ilk bilim insanı kendisiydi.

tetranucleotide
DNA için önerilen tetranükleotid yapısı günümüzdeki DNA modelinden çok daha farklı bir yapıya sahip.

DNA ile ilgili daha sonra gerçekleştirilen önemli diğer bir çalışma ise Phoebus Levene’nin araştırmaları ve tetranükleotid hipotezidir. Biyokimya çalışmaları sürdüren bir tıp doktoru olan Levene DNA’nın bileşenlerini bulmak için çalışmıştır. Bu çalışmaları sonucunda adenin, guanin, timin, sitozin, deoksiriboz ve fosfat gruplarının DNA’nın bileşenleri olduğunu tanımlamıştır. Daha sonra ise bu bileşenlerin hangi kimyasal formülle bir arada DNA’yı oluşturduğuna dair tetranükleotid hipotezi olarak anılan ve tüm azotlu bazları, aynı tekrar sırasıyla içeren bir moleküler formül önermiştir.

chargaffs_rule
Chargaff Kuralı

Chargaff’ın çalışmalarına kadar Levene’nin öne sürdüğü DNA modeli kabul edilmiştir. Nazi döneminde Amerika’ya göçen ve Columbia University ‘de çalışmalarını sürdüren Erwin Chargaff DNA’nın yapısına dair önemli bir kural tanımlamış ve DNA’nın ikili sarmal modelinin tanımlanması için ilk adımları atmıştır. Chargaff’ın tanımladığı kural Guanin ve Sitozin oranının birbirine eşit olaması ve Adeninle de Timin oranının eşit olmasıdır. Yani bir DNA molekülünde %G=%S ve %A=%T’dir. Aslında bu eşitlik durumu, DNA’da A-T eşleşmesi ve G-S eşleşmesine işaret etmektedir. Ancak Chargaff bu durumu net olarak ortaya koymamıştır. Çünkü daha önce Levene’nin ortaya çıkardığı DNA modeli doğrultusunda A=T=G=S olduğu yoğun olarak doğru kabul edilmişti.

hershey_chase_experiment
Hershey&Chase Deneyi, 1952

Bu süreç içinde proteinden farklı bir hücre bileşeni olduğu ortaya çıkarılmış olan DNA’ya dair çalışmalar yoğunlaşarak artmıştı. Ancak henüz net bir şekilde DNA’nın kalıtımla ilişkisi ortaya çıkarılamamıştı ve pek çok araştırmacı biyolojik bilginin proteinler ile taşındığını kabul etmekteydi. 1952 yılında Alfred Hershey ve Martha Chase bir dizi deney gerçekleştirdi. Gerçekleştirdikleri deneyde bir virüs (bakteriyofaj) ve bakteri kullandılar. Bakteriyofaj, bakteri hücrelerini enfekte ederken virüsün kılıfı hücre dışında kalırken, DNA’sını ise hücre içine enjekte etmektedir. Bakteri içine giren virüs DNA’sı burada kendini çoğaltır ve yeni virüslerin oluşması için bakterinin proteinlerini kullanır. En sonda ise bakteri ölür ve yeni virüsler serbest kalır. Hershey ve Chase bakteriyofaj’ın kılıfını ve içindeki DNA’yı farklı radyoaktif işaretçilerle işaretleyerek iki farklı deney grubu kurdular. DNA’nın işaretlendiği grupta bakterinin içinde bu işaretli molekülleri tespit ederek DNA’nın kalıtım materyali olduğunu ortaya çıkardılar.

Hershey ve Chase’in çalışmaları ile DNA’nın kalıtım materyali olduğu ortaya çıktı ve artık bu molekül araştırmacıların daha fazla ilgisini çekmeye başladı. DNA’nın kalıtım materyali olması ve tüm yaşamsal bilgiyi aktarıyor olması çalışmaların sürekli artmasını sağladı. 1950 yılında üç farklı grup DNA’nın yapısını ortaya koymak üzere birbiri ile rekabet halindeydi. Bunlar King’s College in London’dan Maurice Wilkins ve Rosalind Franklin, California Institute of Technology’den Linus Pauling ve Cambridge’den James Watson ve Francis Crick’ti.

photo_51_x-ray_diffraction_image
fotoğraf 51

DNA’nın modelli Watson ve Crick tarafından Nature’da makale olarak yayınlandı. Ancak “İkili Sarmal” (Double Helix) kitabından da bildiğimiz üzere, DNA yapısı üzerine gerçekleştirdikleri çalışmada Wilkins ve Rosalind’in laboratuvarında bir yıllık bir çalışma ile elde edilen DNA’nın en iyi kristal fotoğrafı (51 nolu fotoğraf) önemli bir yer tutmakta. Çünkü Wilkins, kendisini ziyarete gelen Watson’a bu fotoğrafı gösteriyor. 51 nolu fotoğraf Watson’ın fikirlerini olgunlaştırmasına yardımcı oluyor.

Amerika’da çalışmalarına devam eden Linus Pauling ise DNA’yı 3 zincirli bir yapı olarak tanımlıyor ve DNA’nın yapısına dair çalışmasını 1953 yılında yayınlıyor. Bu üç grup arasında devam eden rekabet sürecinde Watson ve Crick DNA’nın moleküler yapısını modelleyerek çözmeye çalışırken, Wilkins ve Franklin yoğun laboratuvar çalışmalarından elde ettikleri deneysel verileri yorumlayarak DNA’nın yapısını ortaya çıkarmaya çalışıyorlar. Watson ve Crick çalışmalarını sürdürürken, Chargaff’ın ortaya koyduğu A=T ve G=S kuralınıda göz önünde bulunduruyorlar. Chargaff kuralı, 51 nolu fotoğraf ve diğer tüm bu bulguları bir araya getirdiklerinde iki şeker-fosfat omurgası olan, sağ el dönüşlü, çift zincirli sarmalın

DNA’nın yapısı olduğunu ortaya koyuyorlar.eaglepub
Watson ve Crick bulgularını sadece Nature’da yayınlamıyorlar. İlk kez açıkladı yer ise bir İngiliz pub’ı. Cavendish Laboratuvar’ı yakınındaki The Eagle Pub pek çok araştırmacı için  o günlerde ve günümüzde öğlen yemeği noktası durumunda. 28 Şubat 1953’te ise Watson ve Crick’in moleküler biyoloji çalışmaları ve tüm dünyayı değiştirecek bulgularını açıkladığı nokta konumuna geliyor. The Eagle Pub ise böylesine önemli bir bilimsel gelişmenin açıklandığı ilk yer olmanın gururunu taşıyor ve bunu belirten plaketleri duvarlarına asmış bulunuyor. Günümüzdeyse hala öğlen yemekleri için önemli bir mekan olma özelliğini sürdürmesiyle birlikte, The Eagle Pub İngiltere’ye ziyarete giden pek çok moleküler biyolog için turistik bir nokta.

theeaglepub-cambridge-blueplaque-2

Dahm, Ralf. “Discovering DNA: Friedrich Miescher and the early years of nucleic acid research.” Human genetics 122.6 (2008): 565-581.

Levene, P. A. The structure of yeast nucleic acids: IV ammonia hydrolysis. J. Biol. Chem. 40, 415–424 (1919).

Chargaff, Erwin, et al. “The composition of the desoxyribonucleic acid of salmon sperm.” Journal of Biological Chemistry 192.1 (1951): 223-230.

Watson, James D., and Francis HC Crick. “Molecular structure of nucleic acids.”Nature 171.4356 (1953): 737-738.

Watson, J. D. “The double helix.” (1968).

Bir Cevap Yazın