Sentetik biyoloji, sadece yaşamsal süreçleri incelemek ve araştırmakla kalmaz, aynı zamanda bu süreçlerin taklitlerini üretebilir. Bu anlamda yaşamın en önemli süreçlerinden biri bir biyokimyasal sistemin yenilenmesi anlamına da gelen çoğalma sürecidir. Max Planck Biyokimya Enstitüsü’nden biliminsanları, kendi DNA ve protein yapıtaşlarını yeniden oluşturabilecekleri bir sistem üretti.

Sentetik biyoloji alanında çalışma yürüten araştırmacılar, yaşamsal süreçleri “aşağıdan yukarı” gelişecek şekilde araştırıyorlar. Yani yaşamsal süreçleri sağlayan moleküllerin üretiminden (ilk evreler), bu süreçlerin sonlandığı evreye kadar her basamak ayrı ayrı ve sırayla değerlendiriliyor. Cansız yapıtaşlarından yaşamsal sistemlerin üretildiği evreye kadar değerlendirme sürüyor. Kendini kopyalayabilen, yeniden üretebilen sistemler için “aşağıdan yukarıya” yaklaşımı temel ve deneysel bir zorunluluktur. Biliminsanları yeni çalışmalarında bu deneysel zorunluluktan doğan engelleri aşarak yapay bir yaşamsal sistem sentezledi.

Max Planck Biyokimya Enstitüsü’nden Hannes Mutschler ve ekibi, genomun ve protein sentez mekanizmasının taklit edildiği yapay bir sistem tasarladı. Araştırmacılar laboratuvar koşullarında bu iki süreci de aynı anda gerçekleştiren bir sistem oluşturdular. Mutschler, “Sistemimiz, moleküler bileşenlerin önemli bir bölümünü yeniden üretebiliyor” açıklamalarında bulundu. Bu tasarım sürecinin başlaması için çeşitli moleküler mekanizmalara ve besin maddelerine ihtiyaç vardır. Bu yapının inşa edilmesi için bir kılavuza da ihtiyaç vardır, yapının tasarlanmasına DNA molekülü kılavuzluk eder.

Çalışmanın yürütücülerinden Kai Libicher, “Daha önceki çalışmaların aksine, sistemimiz görece uzun DNA genomlarını okuyabilir ve onları kopyalayabilir” açıklamalarında bulundu. Buna göre sentezlenen genom dışarıdan müdahale olmadan kendini kopyalayabiliyor. Proteinlerin üretimi için çeviri faktörleri olarak bilinen moleküllerin yapı içinde bulunması gerekir. Bu faktörler DNA’dan alınan bilginin protein sentezine aktarılmasını sağlarlar. Dolayısıyla çeviri faktörleri kendinin bir kopyasını üretebilen sistemler için oldukça önemlidir.

Biliminsanları, tasarlanan yapay sistemin protein üretebildiğini göstermek için kütle spektrometrisini kullandılar. Böylelikle üretilen protein miktarını belirleyebildiler. Biliminsanları ürettikleri yapay genomu genişletmeyi hedefliyorlar. Ardından bu genomu kullanarak zarflı bir sistem üretmek, sonrasında minimal bir sentetik hücre geliştirmek istiyorlar. Araştırmacılar, çalışmalarını karmaşık yapay sistemlerin üretilmesine kadar genişletmeyi planlıyor. İlerleyen süreçte sentetik ve karmaşık yaşam sistemlerinin oluşumu bizi bekliyor gibi görünmekte.

Kaynak: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/02/200218130501.htm

Çeviren: Gülseli Kırgıl

Bilim ve Gelecek / 19.02.20