DNA Çift Sarmalı

Kendi etrafında döndürülmüş bir duvar merdiveni veya bir fermuar gibi görünen DNA sembolü bugün bilimle ilgili internet sitelerinden, laboratuvarların ticari amblemine kadar birçok yerde karşımıza çıkmaktadır. Artık bu işaretin “gen” veya “kalıtım” ile ilgili olduğu toplumun çok büyük bir kesimi tarafından bilinmektedir. Hâlbuki “ikili sarmal” veya “DNA heliksi” dediğimiz bu yapının keşfi göreceli olarak yakın bir zamanda, 1953’te gerçekleşmiştir. Francis Crick ve James Watson, 25 Nisan 1953’te en önemli bilim dergilerinden biri olan Nature dergisinde bulgularını yayınlayarak bugün bildiğimiz hâliyle DNA’nın yapısını tanımlamışlardır. Ardından da yaklaşık on yıl sonra, 1962’de bu çalışmaları için Fizyoloji ve Tıp Alanında Nobel ödülüne layık görülmüşlerdir.

Aslında yayınladıkları bu bilimsel yazı sadece 2 sayfadan oluşan kısa bir makaledir. Peki bu keşfi bu kadar önemli yapan, tüm insanlığın geleceğini şekillendirmesini sağlayan şey neydi? Daha önce insanda bilginin depolanması üzerine yapılmış birçok çalışma olsa da Watson ve Crick bu makalelerinde ilk kez insan gen bilgilerini depolayan DeoksiriboNükleik Asit yani DNA’nın şeklini ve kimyasal yapısını açıkça göstermişler ve bu konuda yapılacak sonraki çalışmaların önünü açmışlardır. Bu nedenle bahsettiğimiz “ikili sarmal” modeli aynı zamanda kaşiflerinin ismiyle, yani Watson-Crick modeli olarak da anılmaktadır.

Bu model insanın vücudunun tümüne ait bilgilerin bir hücrenin çekirdeğinde, ufacık bir alanda nasıl depolanabileceğini göstermiştir. Vücudumuzda çekirdeği olan her hücrenin içerisinde bedenimizi oluşturan tüm özellikler depolanmış bir şekilde beklemektedir. Gözümüzün rengi, saçımızın şekli, kullandığımız enzimlerin hangi miktarlarda ve hangi hücrelerde üretileceği gibi bilgilerin hepsi tüm hücrelerimizde istenildiği an kullanılmaya hazır olarak bulunmaktadır. Örneğin karaciğer veya cilt hücrelerimizin çekirdeklerinde sadece kendi işlevleriyle ilgili bilgiler değil tüm vücudumuzun, beyin işlevlerimiz veya kaslarımızın nasıl çalışacağı ile ilgili bilgiler de saklanmaktadır. Bunların hepsi “ikili sarmal” modeli sayesinde olmaktadır.

Bu model, aslında oldukça basit bir prensiple çalışmaktadır. DNA’mızda toplam 4 adet “harf” bulunmaktadır. Bu harfler, nükleik asit bazları dediğimiz moleküllerdir. Kimyasal olarak Adenin, Timin, Guanin ve Sitozin olarak bilinen bu moleküler yapılar A, T, G, C olarak isimlendirilmişlerdir. Peki sadece 4 harf kullanarak bu kadar bilgi nasıl saklanabilmektedir? Bu sistemin işleyişini müziğe benzetmek mümkündür. Batı müziğinde bir gam içerisinde 7 nota bulunmaktadır. Bu 7 notanın farklı kombinasyonlarla bir araya gelmesiyle aynı notalar kullanılarak birbirine hiç benzemeyen müzik parçaları elde edilebilmektedir. Benzer şekilde DNA’mızda bulunan harflerin farklı kombinasyonlarda birleşmesiyle “aminoasit” denen canlılığın yapıtaşları elde edilmekte, bu aminoasitlerin de yine farklı kombinasyonlarda birleşmeleriyle insan vücudunun tüm görüntüsü, işlevleri kısaca yaşamı düzenlenmektedir.

Günlük kullanımda “gen” dediğimiz zaman belirli bir genetik özelliği kodlayan DNA bölgesi akla gelmektedir. İkili sarmal, bu özelliği ortaya çıkarmak için aktive olduğu zaman, bir fermuar gibi tam ortadan açılır. Bu sayede 4 harften oluşan kod okunmaya hazır hâle gelir. Ribozomlar dediğimiz hücre içerisindeki küçük aygıtlar bu kodu okuyarak aminoasitleri birbirine farklı kombinasyonlarda bağlayarak proteinleri oluştururlar. Proteinler de binlerce farklı işlev gerçekleştirerek sonunda gen tarafından tanımlanan özelliği, örneğin göz rengimiz gibi, ortaya çıkarırlar.

Bu yapının tanımlanmasıyla tıp alanında da birçok gelişme sağlanmış, daha önceden tedavi imkânı olmayan hastalıklar için tedavi umudu doğmuştur. “Gen tedavisi” son yıllarda üzerine çokça çalışma yapılan yeni bir tedavi yöntemidir. Bu yöntem, hatalı çalışarak hastalığa yol açan genlerin DNA sarmalı içerisinden çıkarılarak yerine işlevsel genlerin konulması prensibine dayanmaktadır. Son yıllarda çığır açan bir yenilik olarak gösterilen CRISPR teknolojisi sayesinde ise gen içerisinden belirli bir bölge kesilip çıkarılabilmektedir. Bu metot, kesme işleminin hızlı, güvenilir ve kesin bir şekilde yapılmasını sağlamaktadır.

İnsanda bulunan tüm genlerin kodlarının çözülmesi ve bu yapının bilgi bankasının oluşturulmasını amaçlayan İnsan Genom Projesi de 25 Nisan 2003 yılında yani ikili sarmalın tanımlanmasından tam 50 yıl sonra tamamlanmıştır. Bu nedenle her sene 25 Nisan günü, “DNA Günü” olarak kutlanmaktadır. James Watson ve Francis Crick, keşifleriyle insanlık tarihinde yeni bir bölüm açarken, bu buluşlarında çalışmalarıyla onlara eşlik eden bilim insanları Maurice Wilkins ve Rosalind Franklin de bu tarihte anılmaktadırlar.