Protein Kabuğuna Sarmalanmış Bir Parça Kötü Haber – SV40

Aslen biyokimyacı olan Paul Berg, nükleik asitlerin biyokimyası ve özellikle rekombinant DNA teknolojisi üzerinde yaptığı çalışmaları sayesinde 1980 yılında Walter Gilbert ve Frederick Sanger ile birlikte Nobel Kimya Ödülüne layık görüldü. Washington Üniversitesi’nde Arthur Kornberg (Tıp doktoru) ile çalışmıştı ve yeni bir biyokimya bölümü kurmak için Arthur Kornberg ile birlikte Stanford Üniversitesi’ne geçti. Fakat o sıralarda Salk Enstitüsü’nde olan Paul Berg, burada geçirdiği 11 aylık süre içerisinde yeni konulara yoğunlaşma fırsatı elde etti.

Burada Renato Dulbecco (Virolog) ile birlikte çalışmalar yürüten Berg, hayvan virüsleri üzerine yoğunlaştı. 11 aylık süresi boyunca genlere, virüslere ve kalıtım bilgisinin aktarılmasına kafa yordu. Amerikalı biyokimyacının ilgisini birçok virüs çekmişti çekmesine ancak öyle bir virüs vardı ki, Berg’in kafasını çok kurcalıyordu:

Simian Virüs 40 (SV40)

Öncelikle Simian Virüs 40’ın isminin nereden geldiğini inceleyelim. Simian (Simiyen), maymunların ve insansıların biyoloji bilimindeki ortak adlarıdır. Bu virüse “Simian” denmesinin nedeni ise hem maymun, hem de insan hücrelerine etki etmesidir. SV40, al yanaklı maymunlarda uykudadır ve semptom göstermezler. Virüs, nadiren hastalığa neden olduğu vahşi doğadaki birçok makak popülasyonunda da gözlemlenmiştir. Bununla birlikte, immün yetmezliği olan maymunlarda SV40, insan JC ve BK poliomavirüslerine çok benzer şekilde davranarak böbrek hastalığı ve bazen progresif multifokal lökoensefalopatiye benzer sinir sistemindeki nöronlarda miyelin kılıfı hasarı sonucu meydana gelen bir hastalık üretir. Ökaryotik ve hatta prokaryotik hücrelerle karşılaştırdığımızda virüsler yapı olarak çok daha küçük ve daha basittir. Bilimsel bir bakış açısıyla bakıldığında, hiçbir şey, aslında, ne "yaşayan" ne de "yaşamayan" değildir. Canlıların "canlı" olarak sınıflandırılmasını sağlayan belirli ana özellikler vardır. Bunlar hücre ve hücresel yapı, beslenme özelliği, metabolizma, büyüme ve gelişme, hareket etme, çevresinden gelen uyarılara tepki verme ve üreme olarak sınıflandırılabilir. Temel olarak, bu 7 özelliğe sahip olan varlıklar "canlı" olarak adlandırılır. Bu 7 özellikten bazılarını taşıyıp, bazılarına sahip olmayan varlıklar da vardır, ki virüsler bunun güzel bir örneğidir. Bir hücrede bulunan yapılar ve metabolik mekanizmalardan yoksun olan bir virüs, bir protein kabuğunda paketlenmiş genlerden biraz daha fazlasını içeren bulaşıcı bir parçacıktır. Genelde bir kabuğun içine sarmalanmış bir gen kümesinden oluşurlar. Peter Medawar’ın (Bağışıklık Uzmanı) deyişiyle “Protein kabuğuna sarmalanmış bir parça kötü haber”.

Virüsler hücreye girdikleri zaman, kabuklarını çıkarır ve girdikleri hücreyi kendi genlerini kopyalamak için bir üretim fabrikası gibi kullanırlar. Daha sonra hücre parçalanır ve içinden milyonlarca yeni virüs çıkıverir. Bu açıdan virüsler ‘yaşam’ döngülerini en temele indirgemişlerdir. Bulaşmak ve üremek için yaşarlar; yaşamak için bulaşır ve ürerler.

İnsan genomuna kıyasla DNA kırıntısı diye anılabilecek ve hepi topu 7 genden oluşan SV40 virüsü, Berg’in fark ettiği üzere çoğu virüsün aksine başka hastalıklar bulaşmış hücrelerde bile onlarla bir arada yaşayabiliyordu. Bulaştıktan sonra milyonlarca virion üretmiyor, konak hücreyi öldürmüyor, kendi DNA’sını konak hücrenin kromozomuna ekliyor ve sonrasında belli işaretlerle harekete geçene dek uykuya dalıyordu. SV40, genomunun basit olması ve hücrelerin içerisine kolayca girebilme özelliğinden dolayı insan hücrelerinin içine gen taşımak için harika bir seçenekti. Paul SV40 virüsüne “yabancı” bir gen yükleyip insan hücrelerinin gümrüğünden geçirebilirse, hücrenin kalıtsal bilgisini değiştirebilirdi.

SV40 genleri kapalı bir DNA halkası biçiminde dizilidir. Genom, moleküllerin bulunduğu zarif bir kolyeye benzetilebilir. Virüs hücreye bulaşıp genlerini kromozomlara soktuğunda kolye açılır, doğrusallaşır ve kendini bir kromozomun arasına ekler. SV40 genomuna yabancı geni ekleyebilmek için Berg’in kolyenin zorla açılıp kendi genini araya sokması ve kolyeyi tekrar kapatması gerekiyordu. Gerisi viral genomun işiydi. Geni bir insan hücresine taşıyıp insan kromozomlarından birinin arasına geni sokacaktı. SV40’ın genomuna yeni bir gen eklemek için Berg’in yapması gereken tek şey, doğru tepkimeleri gerçekleştirmekti. Öyle bir enzime ihtiyacı vardı ki, bu enzim genom halkasını kesip açacak ve SV40 genom kolyesine bir parça yabancı DNA yapıştıracaktı. Belki virüsün içinde bulunan bilgi, o zaman tekrar hayata kavuşurdu. Berg’in mikroplar dünyasından ödünç aldığı enzimatik araçlar, deneylerinin temelini atacak nitelikteydi. Berg genleri işlemesi için gerekli olan temel bileşenlerin beş faklı laboratuvardaki beş farklı soğutucuda dondurulmuş halde durduğunu biliyordu. Tek ihtiyacı olan, bu laboratuvarlardaki enzimleri alıp tepkimeleri gerçekleştirmekti. Bir enzimle kesip, diğer enzimle yapıştırarak DNA’nın herhangi iki parçasını dikecek, böylece genler nasıl isteniyorsa öyle değiştirilecekti. İnsanın gözünü korkutan zorluklara, bazı imkansızlıklara rağmen, bilim üstün gelmiş ve SV40’ın bütün genomu “Lambda bakteriyofaj” adı verilen bakteriyel bir virüsün DNA’sına ve E. coli bakterisinin üç genine eklenmişti.

1979’da gen; bir bakteriye bindirilebilir, viral bir DNA molekülüne eklenebilir, bir memeli hücresinin genomuna yollanabilir, klonlanabilir, dizilenebilir ve hatta genin normal biçimiyle karşılaştırılabilir hale geldi. 1980 yılında, genetik teknolojilere yapmış oldukları katkılardan dolayı Frederick Sagner, Walter Gilbert ve Paul Berg’e Nobel Kimya Ödülü verildi.

Kaynak:

Gen: Hayli Kişisel Bir Hikaye - Sıddhartha Mukherjee