Hücrelerdeki İnanılmaz Güvenlik Protokolleri Allahın Canlılar Üzerindeki Kudretini Gösteriyor

Bu yazı https://evolutionnews.org/2020/04/security-gates-in-the-cell/ adresinden ingilizceden türkçeye çevrilmiştir. Yazı milyarlarca insanın trilyonlarca hücresinde her an her saniye gerçekleşen olağanüstü güvenlik protokolleri ile alakalı etkileyici bilgiler sağlamaktadır. Bu bilgiler o denli etkileyicidir ki insan gerçekten tüm bunların neden bu kadar etkileyici olduğunu sorgulamak zorunda kalmaktadır. Ancak bazıları için bu derece görkemli yaratılış kanıtları dahi etkileyici olmamaktadır, sahip oldukları ön kabuller gerçekleri görseler dahi kabul etmemek namına inat içerisindedir. Bu sitede yazdığım yada çevirdiğim pek çok yazıda dediğim gibi, herhangi bir ürünün, sistemin yada sürecin içerisinde bilgi görürseniz bunu doğal nedenler ile açıklayamazsınız! sistem bilgiden, bilgi ise yine bilgiden kaynaklanmakta ve gelmektedir. O halde ilk bilgi nereden geldi ? Bu bilgi neden tüm bunları bilmemizi istedi, neden herşey kovaladıkça kendini açıyor yada neden sordukça keskin, zeki bir aklın işin içerisinde olduğunu buluyoruz. 

 

 

 

HÜCRELERDEKİ GÜVENLİK KONTROL NOKTALARI

 

Yaşamın temel özelliklerinden biri aktif ulaşımdır: hücreye giren ve çıkanların kontrolü. Daha yakından bakıldığında, aktif taşımanın çalışmasını sağlayan hareketli parçalara sahip mükemmel “seçicilik filtreleri” ortaya çıkar.

 

1970’lerin lise biyoloji derslerinde öğretilen hücrelerin basit tasvirleri ayrıntılı yapıları değil genel işlevleri vurgulardı. Bunlar, basit diyagramlarla ve geniş bir terminolojiyle açıklanan aktif taşıma, metabolizma, üreme ve benzeri gibi terimleri içeriyordu. İyonlar[1] içeri girer; atık ürünler dışarı çıkar. Öğrencilerin sıkılmasına şaşmamalı. Ezberleyin; testte tekrarlayın. Ya nanometre ölçeğindeki görüntüler, kriyo-Elektron mikroskobu[2] gibi gelişmiş görüntüleme teknolojileri aracılığıyla kullanabileceğimiz şekilde gösterilseydi? Arkadaşlarına “Vay canına!” gibi ifadelerle hayretlerini gösterirlerdi . Bazıları moleküler biyolog olmak için ilham almış olabilirdi.

Bilim adamları, son elli yılda aktif ulaşımı mümkün kılan kanallar hakkında çok şey öğrendiler. Belirli molekülleri kontrol eden çok sayıda kanalın var olduğunu öğrendiler. Bazı aquaporin[3] kanalları suyun girip çıkmasına izin verir. Bazı voltaj kapılı kanallar, potasyum, sodyum ve klorür iyonları gibi elektrik yüklü moleküllerin akışını kontrol eder. Bazı mekanik duyarlı kanallar dokunmaya tepki verir. Ayrıca, bu kanalları belirli uygulamalarda farklılık gösteren benzer işlevlere sahip ailelere ayırdılar ve bazı kanalların o kadar özel olduğunu, boyut olarak çok az farklılık gösteren molekülleri ayırt edebildiklerini belirttiler.

 

Son yıllarda, seçicilik filtrelerinin doğası atom düzeyinde açıklığa kavuşturuldu. Çoğunlukla, moleküllerin geçişini doğrulayan ve düzenleyen, amino asitlerin filtredeki özel yerleşimidir. Diğer heyecan verici keşifler, kanal gözeneklerini çevreleyen proteinlerdeki yapısal değişikliklerin (yani hareketli parçaların) doğasını araştırmaktadır. Bu konformasyonel değişikliklerin bazıları, 10 kuruşları kabul eden ancak 1 kuruşları kabul etmeyen bir otomat makinesindeki slotların hareketini taklit eder.

Kanal yapısı moleküler biyolojide canlı bir alandır. Aşağıda, çeşitli kanallar ve nasıl çalıştıkları hakkında bazı yeni keşifler yer almaktadır. Bazı makaleler bu kanalların önemini vurgulamak için oluşturulmuştur ve varlığının olmadığı yada eksik çalıştığı durumlarda sağlık için ne kadar hayati riskler taşıdığını göstermektedir.

Gerilim Kapılı Kanallar

 

Prokaryotik mikropların da(tek hücreli canlılar) kanalları vardır, bu da “yaşamın kökenini” açıklamayı daha da zorlaştırır. En yoğun çalışılanlardan biri bakteriyel potasyum kanalı KcsA’dır. Bu, Roderick MacKinnon’un 1998’de kendisine Nobel Kimya Ödülü kazandıran çalıştığı kanallardan biridir. Lipid membran boyunca uzanan, seçici olarak potasyum iyonlarına izin veren ancak diğerlerine izin vermeyen bir protein halkası içerir. İnsanlarda KcsA analogları, kalbin düzenlenmesi ve sinir uyarılarının iletilmesi için önemlidir.

Sun, Xu ve ark. Tarafından PNAS’ta yayınlanan bir makalede gösterildiği gibi KcsA üzerine araştırma devam etmektedir. KcsA hızla etkinleşir, iyonların içeri girmesine izin verir, ancak yavaşça (milisaniye ile bir saniye arasında) devre dışı kalır ve kanalı bloke eder. Bu ekip, inaktivasyonun nasıl gerçekleştiğini öğrenmek istedi. PH geçidinden mi yoksa seçicilik filtresinden mi kaynaklanıyor?

 

‘‘Transmembran allosterik eşleşme, birçok kritik biyolojik sinyal olayının bir özelliğidir…. KcsA’nın aktivasyonu, pH’ta hücre içi bir düşüşün ardından pH geçidine proton bağlanmasıyla başlatılır. Çok sayıda çalışma, bu proton bağlanmasının aynı zamanda konformasyonel bir değişime yol açtığını, seçicilik filtresinde potasyum iyonları için eğilim kaybına ve dolayısıyla kanal inaktivasyonuna yol açtığını ileri sürmüştür.’’

 

Seçicilik filtresinden 30 Angstrom[4] uzakta olmasına rağmen pH geçidinin, nötr pH’ta filtredeki potasyum afinitesini[5] dört büyüklük sırası değiştirdiği ortaya çıktı. Bu “dramatik etki”, iki parçanın allosterik olarak bağlı olduğu anlamına gelir. Bulgular, düşük düzeyde bir mikropta en iyi çalışılmış kanal için bile öğrenilecek çok şey olduğunu gösteriyor.

Klorür Kanalı: “Durun, Acele Etmeyin”

Citron ve Zoncu, Nature’daki bir haberde, “Çinko, demir ve bakır gibi metal iyonları, mikro besin denilen besinlerin bir alt kümesidir ve büyüme ve gelişmede rolleri olan proteinler için kofaktör[6] görevi görür,” diye yazıyor. Çinkonun önemli olmasının nedeni:

 

 

‘‘Çok sayıda protein, işlevlerini yerine getirmek için Çinko’ya güvenir. Sonuç olarak, hücrelerdeki Çinko konsantrasyonlarının optimum bir aralıkta tutulmasını sağlamaya kapsamlı hücresel kaynaklar ayrılmıştır. Özellikle, birçok DNA bağlayıcı protein, metal seviyelerini dengelemeye yardımcı olan proteinlerin üretimini koordine eden, bazıları da dahil olmak üzere Çinko’ya ihtiyaç duyar. Böylece, bir hücresel geri bildirim döngüsü Çinko seviyelerini kontrol altında tutar.’’

 

Citron ve Zoncu, Redhai ve diğerleri tarafından Nature’da bir “çinko sensörünün” keşfini bildirmektedir. Bu, düşük meyve sineğinin, büyümeyi ve metabolizmayı engelleyebilecek çinko eksikliğine yanıt vermesini sağlar. Çalışma iki düzine ortak yazarı içermekteydi. Ana oyuncu, Hodor adını verdikleri bir transmembran kanaldır.

‘‘Yazarlar, bir transmembran proteini olan Hodor’un mutasyonunun, sadece meyve sineği larvalarının büyümesinde bir azalmaya değil, aynı zamanda vücut yağ içeriğinin azalmasına ve sineklerin gelişimi boyunca gıda alımının azalmasına yol açtığını gösterdi. Hodor’un bir Çinko taşıyıcısı olmadığını, bunun yerine Çinko bağlanması ile aktive edildiğinde klorür iyonlarının (Cl−) plazma membranlarını geçmesine izin veren Çinko ​​ile düzenlenmiş bir kanal gibi davrandığını gösterdiler.’’

 

Klorür iyonları ise harcanmış proteinlerin parçalanmasını desteklemek için lizozomları asitleştirir. Asitlenmiş lizozomlar daha sonra TORC1 yolunu (tüm hayvanlarda metabolik süreçleri ve büyümeyi düzenleyen bir ağ) teşvik eder ve ayrıca hem beyinde hem de bağırsakta meyve sinekleri tarafından beslenmeyi uyarır. Bu nedenlerden dolayı Hodor, organizma çapında derin etkilere sahip olabilecek küçük böceklerde küçük bir oyuncudur.

 

 

 

 

 

 

Kalsiyum Kapılı Potasyum Kanalı: Bilye ve Zincir Mekanizması

 

Bazı leğenler ve tuvaletler bir zincire takılı tapalara sahiptir. Akıştaki ani bir değişiklik, tasarıma bağlı olarak tapanın hareket etmesine ve tahliyeyi kapatmasına neden olabilir. Hidrotermal menfezlerin etrafındaki bakterilerde çalışan MthK adlı bir potasyum kanalında buna benzer bir şey keşfedildi. Bu kanalı incelemek BK adlı memeli muadilinden daha kolay olduğundan, Cornell’deki araştırmalar MthK’yi aktive ve inaktive durumlardaki mekanizmayı incelemek için görüntüledi. Weill Cornell Medicine’den haberler buldukları şeyi teyit ediyor:

 

‘‘Bilim adamları, nesnelerin ışıkla kapatılması yerine elektronları yansıtarak bunların atomik çözünürlükte görüntülerini oluşturan düşük sıcaklıklı elektron mikroskobu (kriyo-EM) ile, MthK kanalının kalsiyumla açılıp kapatılma anının resimlerini elde ettiler. Resimler, MthK kanalı kalsiyumla aktive edilmiş, “açık” durumda olsa bile, iyonların aktığı yolun kanal yapısının gözeneğine yapışan esnek bir eleman tarafından tıkandığını ortaya koydu.

 

Bilim adamları, “top ve zincir” genetik olarak silindiğinde, kalsiyumla aktive olan MthK kanalından potasyum iyonlarının akışının artık düzenlenmediğini göstererek bu tıpa mekanizmasının işlevini doğruladılar.’’

 

Başarı Tesadüf Mü?

 

Bu kanalların “akışa karşı” hareket etmek için yönlendirilmiş enerji gerektirdiğini anlamak önemlidir. Hücre zarındaki bir açıklığın doğal eğilimi osmosdur – yüksek konsantrasyondan düşük konsantrasyona doğru akış. Bu nedenle, istenen moleküllerin içeri girmesine izin vermek ve istenmeyen molekülleri dışarıda tutmak için en erken varsayılan “proto hücrede” aktif taşıma gereklidir. Materyalist yaşamın kökeni teorileri için bir başka büyük engel budur. Basit metabolizma gerçekleştiren umut saçan RNA moleküllerini içeren kendi kendine birleşen bir lipit çift tabaka hayal etmek güzel, ancak besinler giremezse ve atık ürünler çıkamazsa bu bir ölüm tuzağı olurdu. Buna ek olarak, lipid çift tabakalı kapta basit gözenekler oluşursa, toksinler ve zararlı moleküller, ozmoz yoluyla proto hücreye akar. ‘‘İşleyen bir proto hücre için tüm gereksinimler düşünüldüğünde, şans eseri başarı düşünülemez.’’ (Yazar burada hayatın kökenini tesadüflerde arayan abiyogenesis teorilerini karşılaştığı komplekslikle kıyaslayıp işi makaraya vurmaktadır.ÇN)

 

Sistemdeki termodinamiğin ikinci yasasına uyarken, bu şaşırtıcı kanallar yerel olarak “Maxwell’in şeytanı” mekanizmaları gibi davranarak normalde dengeye yayılan bileşenlerin ayrılmasını zorlar. Yerel olarak entropinin azalması, ATP’deki moleküler enerjinin çok kesin şekillerde harcanmasından kaynaklanmaktadır. Bazen Maxwell’in varsayımsal iblisi, trafiği yönlendiren biraz zeki bir varlık olarak görüntülenir ancak bu robotik bir cihaz olabilir. Her iki durumda da, doğal eğilimlerle çelişen, ortaya çıktığını gözlemlediğimiz her mekanizmada akıllı tasarım gerektirir. Bu makalenin henüz keşfetmeye başladığı zar kanalları, trafik kontrol mekanizmalarının Rolls-Royce’larıdır.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[1] İyon kelimesi ile Çeşitli mineraller kastedilmektedir. Bazı kavramları bilmek için temel biyoloji bilgisine sahip olmak gereklidir ancak canınızı sıkmayın amacımız biyolojinin engin detaylarını kavramanızdan ziyade kanıta, keşfettiğimiz güzelliğe odaklanmanız o yüzden bu tür kavramlara takılmadan ana argümana odaklanın.

[2] Molekülleri görüntülemek için kullanılan bir elektron mikroskobu. https://www.bilimoloji.com/kriyo-elektron-mikroskobuyla-atomlar-ilk-kez-bireysel-olarak-goruntulendi/ Erişim tarihi: 20/12/2020

[3] Hücreler arası su kanalları ve hücre zarı üzerindeki su kanalları olarak adlandırılabilirler. https://tr.wikipedia.org/wiki/Aquaporin Erişim tarihi; 20/12/2020

[4] Daha çok ışığın dalga boyutunu ölçmek için kullanılan bir tür ölçü birimi. Metrenin on milyarda biridir.

[5] Afinite kelimesi tıpta ve mikrobiyolojide genellikle çekim anlamında kullanılmaktadır. Nadir durumlarda benzeşme olarak kullanılabilir, yukarıdaki cümlede afinite kelimesini potasyum çekimi olarak düşünebilirsiniz.

[6] Co-Factor; kofaktör enzimlerin yapısına katılarak onları aktif hale getiren mineral, metal yada vitaminlerdir.