Hücre İçi Haberleşme

Bu bölüme kadar hücrelerin birbirleri ile nasıl haberleştiklerini ve bir hücrenin bir diğer hücreye istediği mesajı ulaştırması için nasıl bir yol izlendiğini inceledik. Bu mesajların -hormonların- görevlerine ve hücreler üzerinde meydana getirdikleri etkilere değindik. Bu bölümde ise hücreye ulaşan hormonun taşıdığı mesajın, hücrenin zarından hücrenin çekirdeğine nasıl iletildiğini, yani hücrenin içinde kurulu olan haberleşme sistemini inceleyeceğiz.

Hücredeki Haberleşme Santralleri ve İstasyonları

Birçoğumuz yüksek haberleşme kuleleri ile karşılaşmışızdır ya da haberleri seyrederken yeni açılan benzer bir tesisin görüntüleri gözümüze çarpmıştır. Bunların bizlerde bıraktığı ilk izlenim, muhtemelen, çeşitli gelişmiş antenler ve karmaşık elektronik cihazlarla dolu yapılar oldukları şeklindedir. Aslında böyle bir görüş hatalı da sayılmaz, çünkü bu tesislerdeki teknolojik aletleri iyice tanımak için elektronik ve haberleşme alanında belirli bir uzmanlık veya mühendislik bilgisine sahip olmak gerekir. Bunun yanında hemen hemen hepimizin ortak bir kanaati daha vardır: Dünyanın dört bir yanındaki insanlarla iletişim kurmamıza olanak sağlayan bu tesisler artık insanlık için "olmazsa olmaz" bir konumdadır. Şöyle bir düşünelim: Tüm dünyadaki haberleşme kuleleri, santralleri ve istasyonları kısa bir süre için devre dışı kalsa neler olurdu? Açıktır ki böyle bir durum büyük bir kaos ve kargaşaya yol açardı. Ancak meydana gelen zarar maddi olarak ne denli büyük olursa olsun yine de telafisi mümkün olurdu.





1. Messenger-emitting cell
2. Messenger molecules3. Recipient cell

4. Receptor
5. Signaling pathways
6. Secreted protein

7. DNA in nucleus
8. Activated gene

Hücre içindeki iletişim, hormonlar gibi mesaj taşıyan moleküllerin hücreye yanaşmalarıyla başlar. Hücre zarındaki alıcılar mesajı alarak, hücre içindeki diğer haberleşmeden sorumlu moleküllere iletir. Bu ise, DNA'daki bazı genlerin aktifleşmesine ve bunun sonucunda mesajda iletilen proteinin üretilmesine yol açar.




Oysa 100 trilyon hücremizin kendi aralarındaki ve her bir hücrenin kendi içindeki haberleşmenin, saniyelerle ölçülecek kadar kısa bir zaman zarfında bile devre dışı kalması ve hücresel mesajların yerine ulaşamaması ölümle sonuçlanmaktadır. Günümüzdeki haberleşme sistemleri en ileri teknolojiye sahip elektronik ve mekanik aygıtlar kullanılarak kurulmuştur. Oysa insanın sırlarını çözemeyeceği kadar ileri teknolojiye sahip hücre içi haberleşme sistemleri, protein yapılı aygıtlar kullanılarak kurulmuştur. Proteinlerin içinde ise modern aygıtlarda olduğu gibi elektronik devreler, yarı iletkenler değil; bunların yerine karbon, hidrojen, oksijen ve azot atomları bulunmaktadır. Hemen belirtelim, vücudumuzda 30 bin civarında farklı protein olduğu tahmin edilmektedir ve henüz bunların sadece %2'sinin vücuttaki görevi tam anlamıyla çözülebilmiştir.44  Birçok proteinin yaptığı görev insanoğlu için halen bir bilinmeyendir.







Günümüzde, haberleşme araçları insanlık için çok büyük bir önem taşımaktadır. Vücudumuzda ise, ilk insandan bu yana süregelen kusursuz bir haberleşme ağı her an görev başındadır.




Hücreler arasında kurulu haberleşme sistemi birçok açıdan insanların kullandıkları haberleşme sistemlerine benzer. Örneğin hücrelerin zarları üzerinde kendilerine ulaşan mesajları algılamalarını sağlayan "antenler" bulunmaktadır. Bu antenlerin hemen altında hücreye ulaşan mesajın kodunu çözen "santraller" bulunur.

Sözü edilen antenler, kalınlığı milimetrenin yüz binde biri kadar olan ve hücreyi çepeçevre saran hücre zarında yer alırlar. "Tirozin kinaz" reseptörü olarak isimlendirilen bu alıcı; anten, gövde ve kuyruk olmak üzere üç temel bölümden meydana gelir. Antenin hücre zarının dışında kalan parçasının şekli, uydu yayınlarını toplamakta kullanılan çanak antene benzer. Her çanak antenin belirli bir uydunun yayınını almaya yönelik olması gibi, değişik hormon moleküllerinin taşıdığı mesajların dilinden anlayan farklı antenler vardır.

Diğer hücrelerden gelen mesajlar –hormonlar-, hücre zarındaki antenlere temas eder. Ancak her anten yalnızca tek bir mesajı algılayacak şekilde tasarlanmıştır. Bu, çok özel bir tasarımın eseridir. Böylece gönderilen mesaj yanlışlıkla bir başka hücreyi harekete geçirmez.





Tirozin kinaz alıcısının yapısı




a. Anten
b. Hücre zarı
c. Gövde d. Kuyruk

Hücre zarının üzerinde gelen mesajları almasını sağlayan antenler bulunur Bu antenler "tirozin kinaz" olarak adlandırılır. Tirozin kinaz, anten, gövde ve kuyruk olmak üzere üç bölümden oluşur. Antenin dışta kalan kısmı, uydu yayınlarını toplamada kullanılan çanak antenlerin şeklindedir.




Hormon ve anten birbirlerine öylesine uygun yaratılmışlardır ki, bu benzerlik hemen hemen bütün biyoloji kaynaklarında anahtar-kilit uyumuna benzetilir. Yalnızca doğru anahtar kilidi açabilir, yani yalnızca doğru hücre gönderilen mesajla muhatap olur, diğer hücreler için bu mesajlar hiçbir şey ifade etmez.

Hormon, hücreye ulaştığı andan itibaren hücre içinde akılalmaz bir sistem devreye girer. Hücreye gelen mesaj çok özel haberleşme sistemleri tarafından hücrenin DNA'sına ulaştırılır ve hücrenin bu mesaj doğrultusunda hareket etmesi sağlanır.

Şimdi genel olarak tasvir edilen bu olayın aslında ne büyük bir mucize olduğunu anlamak için önce günlük yaşamda herkesin karşılaşabileceği sıradan bir örnek üzerinde düşünelim.

Bir bilgisayar ağına bağlı kişisel bir bilgisayara internet aracılığıyla bir dizi bilgi gönderilir. Bilgisayar kendisine gönderilen bilgileri bir başka üniteye, örneğin bilgisayar yazıcısına iletir ve yazıcı bilgiyi kağıt üzerine döker. Bu, hemen her ofiste rastlanabilecek türden ve insanlar için sıradan görülen bir olaydır. Çünkü insanlar 80'li yıllardan itibaren bilgisayar kullanmaya başlamış, bilgisayar evlere, işyerlerine girmiş, 90'lı yılların ikinci yarısından itibaren de internet insan yaşamının bir parçası olmuştur. Bu yüzden yukarıdaki paragrafta insanı şaşırtacak bir yön yoktur.





1. internet

Bir bilgisayar ağına bağlı kişisel bir bilgisayara internet aracılığıyla bir dizi bilgi gönderilir. Bilgisayar kendisine gönderilen bilgileri yazıcıya iletir ve yazıcı bilgiyi kağıt üzerine döker. İnsanoğlunun günümüzde kullandığı bu ileri teknolojinin benzeri milyonlarca yıldır hücreler içindeki haberleşme sisteminde kusursuzca işlemektedir.




Eğer bir gün gazetede gözle görülemeyecek kadar küçük bir bilgisayar yapıldığı, bu bilgisayarın diğer bilgisayarlarla haberleştiği yolunda bir haber okursanız şüphesiz tepkiniz çok daha farklı olur. Belki de bu teknolojinin bu kadar küçük bir boyuta sığdırıldığına inanamazsınız.

Oysa gerçek hayatta bundan çok daha ileri teknolojiye sahip bir haberleşme sistemi, gözle göremeyeceğiniz kadar küçük bir bölgenin içinde her an çalışmaktadır.

Hücrenin antenlerine gelen bir mesajın, büyük bir hızla hücrenin çekirdeğine iletilmesi, üstelik bu haberleşme sırasında çok üstün bir teknoloji kullanılmış olması, gözle görülmeyen bir bilgisayarın yapılmış olmasından çok daha büyük bir mucizedir. Çünkü hücre bir et parçasıdır ve sizin bu yazıyı okuduğunuz gözlerinizden bu kitabı tuttuğunuz elinize kadar bütün vücudunuz hücrelerin biraraya gelmeleri ile oluşmuştur. Vücudumuzda herbirinin içinde çok ileri bir haberleşme sistemine sahip olan 100 trilyon küçük canlı bulunmaktadır. Şüphesiz bu çok büyük bir mucizedir.

Şimdi hücreye ulaşan mesajın nasıl bir sistemle hücrenin içinde iletildiğini inceleyelim ve milimetrenin yüzde biri kadar küçük bir et parçasının içinde tecelli eden yaratılış mucizelerini görelim.

Mesaj Taşıyan Hormonun Hücre Içindeki Yolculuğu

Haberci bir molekül hücreye ulaştığı zaman hücre zarında bulunan antene bağlanır. Bu bağlanma sırasında taşıdığı mesajı antene aktarır. Anten de aldığı mesajı hücrenin iç bölümünde bulunan kuyruğuna iletir. Mikroskobik haberleşme anteninin gövdesi, hücre çekirdeği ile hücre zarı arasındaki sitoplazma olarak adlandırılan kısmın içine girer. Hormon ile anten arasında oluşan bağ kimyasal bir reaksiyon başlatır. Bu reaksiyon, başlangıçta yalnız olan antenlerin ikili gruplar halinde biraraya gelmelerine ve kuyruk bölümlerinin şekil değiştirmelerine neden olur. Bu işleme "fosforilasyon" adı verilir; gövde bölümündeki enzimlerin, kuyruk bölümüne fosfat eklemeleriyle değişim gerçekleşir.





a. Haberleşme Başlamadan Önce b. Hormon Antenleri Hsrekete Geçirir c. Haberleşme Yolları Açılır

1. Hormon 2. Reseptör tirozin kinaz 3. Hücre zarı 4. Sitoplazma 5. Enzimatik modül 6. Tirozin 7. İç haberleşme molekülü

8. Aktif olmayan enzimatik modül 9. SH2 modülü SH2 10. Haberci molekül SH2
11. Enzim, ortama fosfat ekler. 12. Fosfat 13. Aktif enzimatik modül 14. Diğer haberleşme moleküllerine yayılan sinyal.

Haberci bir molekül hücreye ulaştığı zaman hücre zarında bulunan antene bağlanır. Bu bağlanma sırasında taşıdığı mesajı antene aktarır. Anten de aldığı mesajı hücrenin iç bölümünde bulunan kuyruğuna iletir. Bunun üzerine, başlangıçta tek başına duran antenler ikili gruplar halinde biraraya gelirler. Gövde bölümündeki enzimlerin kuyruk bölümüne fosfat eklemeleriyle kuyruk bölümünün şekli değişir. Bu işlemler, hücre içinde bulunan haberleşme modüllerine bir çağrı niteliğindedir.



Bu sisteme birçok molekül ve protein de teknik destek sağlar. Örneğin GTP isimli moleküllerin ve kısaca "G" olarak adlandırılan proteinlerin de bu aşamada önemli etkisi bulunur. Sistemin çalışması için birçok faktörün en doğru anda devreye girmesi gerekmektedir.





Büyüme hormonu ile alıcı arasındaki birleşmeyi gösteren bilgisayar simülasyonu




Enzimlerce gerçekleştirilen bu işlemin, haber akışında önemli bir yeri vardır. Bu işlem hücre içinde, sitoplazmada bulunan haberleşme  modülü olarak bilinen proteinlere yapılan bir çağrı niteliğindedir. Bir takım karmaşık işlemlerin sonucunda, SH2 haberleşme modülü harekete geçerek tirozin kinaz anteni ile bağlantı kurar ve mesajın hücre içindeki iletimi de bu şekilde başlar.

Kısa bir zaman öncesine kadar, hormonların taşıdığı mesajların nasıl böylesine süratle ve kusursuz olarak hücre çekirdeğine ulaştırıldığı hakkında kimsenin bir fikri yoktu. Nasıl oluyordu da haberlerin aktarımı sırasında herhangi bir hata yapılmıyordu? Öyle ya, haberin iletilmesi sırasında yapılacak çok ufak bir hata, örneğin, hücrenin yanlış bir protein üretmesine ve vücuttaki muhteşem sistemin bozulmasına yol açabilirdi. Yapılan son araştırmalar, hücrelerin içindeki haberleşme modüllerinin varlığını ortaya çıkardı. Yukarıdaki paragrafta adı geçen SH2 modülü yüzlerce değişik türü olduğu tahmin edilen haberleşme modüllerinden yalnızca birisidir.

Bu modüller hücrenin içinde adeta haberleşme istasyonları gibi görev yaparlar. Bunların oluşturduğu muhteşem sistem sayesinde haberler, hücre zarından hücre çekirdeğine taşınır. Bir bakıma bu harika modüller, cep telefonlarıyla iletişim kurmamızı sağlayan baz istasyonlarını andırmaktadır. Böylece hücrenin derinliklerinde bulunan hücre çekirdeğinde düzenli olarak çalışan işçi enzimler, "ideal standartlara" uygun üretim yapmalarını sağlayan talimatları alırlar.

Modüler Haberleşme Istasyonları

Bu resimde hücre zarında yer alan geçiş kanalları görülmektedir. Proteinden oluşan bu kanallar, hücre içine giriş çıkışı son derece titiz biçimde denetler.






Söz konusu haberleşme istasyonlarının yapıları üzerinde yapılan araştırmalar bilim adamlarını şaşkına çevirmiştir. Modüllerin, herbiri 100 amino asitten oluşan protein yapılardır. Her birinin kendine özgü üç boyutlu bir yapısı vardır. Işte bu harika tasarım sayesinde, her protein sadece belirli bir modül ile bağlantı kurabilir. Yani her radyo kanalının farklı bir frekans üzerinden yayın yapması gibi, farklı haberler değişik hücresel haberleşme modülleri tarafından aktarılır.

Şunu da belirtmek gerekir ki, hücredeki haberleşme kanallarını oluşturan protein parçacıkları için kullanılan "modül" tabiri oldukça hafif bir benzetmedir. Böyle bir benzetmenin amacı, üç boyutlu olan bu moleküllerin, adeta prefabrik bir evin ayrı ayrı üretilmiş parçaları gibi birbirlerine uyumlu olduğunu açıklamaktır. Bilim adamlarını şaşırtan nokta da budur: Alıcılara fosfat yüklenmesiyle ortaya çıkan yapı, SH2 modülünün tam olarak birleşebileceği bir şekil oluşturmaktadır. Işte bu sayede, SH2 modülü ve alıcı sanki birbirine uygun üretilmiş farklı parçalar gibi kenetlenebilmektedir.





Hücredeki haberleşme kanallarını oluşturan protein parçacıkları için "modül" tabirinin kullanılmasının nedeni, üç boyutlu olan bu moleküllerin, adeta prefabrik bir evin ayrı ayrı üretilmiş parçaları gibi birbirlerine uyumlu olduğunu açıklamaktır.



Bir milyon defa büyütebilen elektron mikroskoplarının da yardımıyla, mikroskobik haberleşme istasyonlarını anlama yolunda bazı aşamalar kaydedilmiştir. Ancak bilim adamları, halen yapıları çözülemeyen yüzlerce haberleşme modülünün daha olduğunu belirtmektedir.45 Bunlar birbirlerine sıkı sıkıya bağlanarak hücre içinde şaşmaz bir sinyal iletişim sistemi kurmaktadır. Modüllerden birisinin bile olmaması ya da hatalı çalışması, hücre içinde iletişimin tamamen felç olması anlamına gelir ki, bu da söz konusu sistemin ne denli olağanüstü olduğunun bir delilidir.

Hücredeki harika haberleşme sisteminin bazı uzman modülleri de vardır. Bu modüller, hücre zarındaki alıcı santralinden aldıkları mesajı doğrudan doğruya hücre çekirdeğindeki ilgili gene götürmektedir. Yani bu modüller öylesine kusursuz bir tasarıma sahiptirler ki, DNA molekülündeki bir milyon ansiklopedi sayfasını dolduracak bilgi arasından taşıdıkları habere ilişkin bölümü bulur; böylece hücrenin kendinden istenilen proteini hatasız üretmesini sağlarlar. Elbette milimetreden 1 milyon kat daha küçük bir protein parçacığının bu derece bilgili ve becerikli olması bir mucizedir.

Tüm bu çalışmalar hücrenin içindeki sıvının çeşitli organeller ve proteinler ile dopdolu olduğunu, hücrenin evrendeki en kompleks yapı olduğunu bir kere daha göstermiştir. Günümüzde kaba hatlarıyla anlaşılmış hücre içi iletişim sistemi de buna bir örnektir. Şüphesiz hücreler alemindeki görkemli düzen, "Alemlerin Rabbi" olan Allah'ın düzenidir.

Hücredeki Iletişim Kontrol Mekanizması

İnsülin hormonu


Farklı hormonlar hedef hücreler üzerinde kendilerine özgü etkiler meydana getirirler ki, bu durum insan bedeninin düzenli çalışması için bir zorunluluktur. Örneğin, kandaki şeker oranını düzenleyici insülin ve glukagon hormonlarının taşıdıkları mesajlar tamamen birbirlerine zıt yapıdadır; bu nedenle sözü edilen iki hormon hücre içerisinde farklı iletişim kanallarını harekete geçirir. Haberleşme santrali gibi çalışan alıcılar, haber aktaracakları haberleşme modüllerini hatasız olarak bulurlar.


Bu aşamada yapılacak yanlış bir seçim, haberleşme şebekesinin bozulmasına ve insanın ölümüne neden olacaktır. Fakat hücre zarındaki alıcıların tam anlamıyla birer uzman gibi davranmaları iletişimin kusursuz bir şekilde devamını sağlar.

Bu durum bizleri cevaplandırılması gereken önemli sorularla karşı karşıya getirir: Farklı hormonlar tarafından uyarılan alıcılar, birleşmeleri gereken haberci proteinleri hiç hata yapmadan nasıl seçmektedir? Alıcılar, ölümcül bir hataya sebebiyet vermeden görevlerini nasıl başarıyla sürdürmektedir? Son bilimsel araştırmalar yukarıdaki soruların cevaplarını bulmamıza yardımcı olmuştur. Öyle anlaşılmaktadır ki, hücredeki kusursuz iletişim, hücrenin mükemmel tasarımından kaynaklanmaktadır.

Modüller arasında hakkında en çok bilgi sahibi olduğumuz SH2'yi ele alalım. Bu protein parçacığı iki ana bölümden meydana gelir. SH2'nin bir bölümü, alıcının kuyruğuna sıkı sıkıya kenetlenen kısmıdır. SH2 parçacıklarına asıl karakteristik özelliğini veren ise ikinci bölümdür ki, bu bölüm şifre okuyucu bir cihaz gibi çalışır.

Reseptörün (alıcının) kuyruğundaki amino asitlerin sayısı ve dizilimi de hücreye getirilen mesajın şifre kodunu oluşturur; işte bu şifreyi sadece bir tür SH2 modülü çözerek birleşmeyi gerçekleştirir. Bu modülün diğer bölümü de farklı bir modülle birleşir. Böylece hücre zarı ile çekirdeği arasında özel bir haberleşme hattı kurulmuş olur. Kısacası,  tüm bu karmaşık işlemler gelişigüzel değil, belirli bir kod sistemine göre düzenlenmektedir. Bu muhteşem düzen, herşeyin ölçüyle ve birbirine uyumlu olarak yaratıldığının başka bir göstergesidir.





Hücredeki haberleşme sistemi, uluslararası bir şirketin dünyanın dört bir yanındaki şubeleri, üretim ve pazarlama merkezleri arasında kurduğu iletişim ağından çok daha ileri ve olağanüstüdür.




Şimdi bu uyumun bir örneğini görmek için insanın eli kesildiğinde, kesik bölgenin tamiri için devreye giren haberleşme mekanizmasını inceleyelim. Bu durumda, PDGF denilen haberci molekül, hasar gören damardaki düz kas hücresinin alıcısıyla birleşir. Kenetlenme sonucunda alıcısının hücre içindeki ayağı, Grb2 isimli proteini kendine çeker. Grb2 proteini SH2 ve SH3 parçacıklarının birleşiminden meydana gelen bir habercidir; proteinler arasında iletişim kurmak için adaptör görevini üstlenmektedir. Bunun ardından Grb2, sitoplazmada (hücrenin içindeki sıvıda) bulunan ve enzim içeren "sos" isimli bir haberci proteini kendine çeker. Sos da "ras" olarak tanımlanan başka bir proteini harekete geçirir. Böylece bir dizi işlem sonunda, hücre çekirdeğindeki ilgili genlere talimat iletilir; hücreler yaranın iyileşmesi için bölünmeye başlar.

Bilim adamları, araştırmaların sonuçlarına dayanarak şu yorumu yapmaktadırlar: Hücredeki haberleşme sisteminde muhtemel arızaları otomatik olarak ortadan kaldıran mekanizmalar bulunmaktadır.46 Öyle ki üstün tasarım ürünü bu mekanizmalar, günümüzün ileri teknolojisinde kullanılan kontrol sistemlerinden çok daha ileridir. Böylelikle hormonlar, reseptörler, adaptörler, proteinler ve mikroskobik parçacıklar insanın yaratılışından bu yana kusursuz bir uyum ve işbirliği içinde hareket etmektedirler.

Bu kadar kompleks bir düzenin, tesadüfen oluştuğunu söylemek kesinlikle imkansızdır. Bu sistemdeki komplekslik, uluslararası bir şirketin, dünyanın dört bir yanındaki şubeleri, üretim ve pazarlama merkezleri ile kurduğu iletişim ağından çok daha ileri ve olağanüstüdür. Herşeyden önce bu birbirine geçmiş parçalardan oluşan muhteşem ağda görev alanlar, bilinçli, bilgili, eğitimli, zeki insanlar değil, gözle görülmeyecek kadar küçük moleküllerdir. Moleküllerin birbiri arasında böyle bir sistem kurmaları elbette ki beklenemez. Bu sistemi kuran ve idare eden Alemlerin Rabbi olan Allah'tır.

Hücrelerdeki Özel Haberciler

İnternet teknolojisi insanlık tarihinin en önemli gelişmelerinden birisidir. Ancak, internet vasıtası ile sağlanan bilgi transferinin hız ve kapasitesi, hücreler arasındaki bilgi transferi ile karşılaştırıldığında oldukça basit kalır.




Çevrenizdeki insanlara içinde bulunduğumuz çağın en önemli iletişim olayının ne olduğunu sorsanız, verilen yanıtlar arasında ilk sırayı kuvvetli bir ihtimalle "internet" alırdı. Bu yanıtı verenlere neden böyle düşündüklerine dair ikinci bir soru yöneltin: Size internet teknolojisinin, küçük bir zaman diliminde büyük oranlarda bilgiyi dünyanın bir ucundan diğer ucuna transfer etmeye olanak sağladığını söyleyeceklerdir. Kimileri bunun haberleşmede bir devrim olduğunu, kimileri de hayret verici bir gelişme olduğunu belirtecektir. Elbette internet teknolojisi insanlık tarihinin en önemli gelişmelerinden birisidir. Ancak şurası da bir gerçektir ki, internet vasıtası ile sağlanan bilgi transferinin hız ve kapasitesi, hücreler arasındaki bilgi transferi ile karşılaştırıldığında oldukça düşük kalır.

Özellikle beyindeki nöronlar yani sinir hücreleri veya göz hücreleri gerek sürat gerek kapasite açısından insanoğlunun bildiği en hızlı bilgi transferi kapasitesine sahiptir.

Söz konusu hücrelerde, hızlı ve kusursuz veri transferini mümkün kılan sistemler her an işler durumdadır. Sinir hücrelerinin haberleşme ağı üzerine yapılan son bilimsel araştırmalar göstermiştir ki, bazı proteinler "inanılmayacak kadar çok sayıda bağlantı modülüne" sahiptir.47 Bu proteinler bu sayede, haberci protein gruplarını sürekli olarak bir arada tutabilmektedir. Sinir hücrelerindeki son derece hızlı iletişim de, işte bu özel tasarımdan kaynaklanmaktadır.

Hücreler dünyasının iletişim mekanizmasında yer alan özel proteinlerden birine, PSD-95'i örnek olarak verebiliriz. Bu haberci proteinin, özellikle öğrenme işlemiyle ilgili nöronlarda faal olduğu düşünülmektedir.

PSD-95 proteininin bağlantı modüllerinin üç tanesi PDZ modülüdür. Bunlardan birincisi reseptörün sitoplazma içindeki kuyruğuna bağlanır, ikincisi hücre zarının iyon kanalını kontrol eder, üçüncüsü de sitoplazmadaki haberci proteinleri yakalar. Diğer bir ifadeyle, PSD-95 proteininin yapısındaki bağlantı modülleri ona birçok haberleşme unsurunu aynı anda koordine etme imkanı sağlar.

Bu harika haberleşme sistemleri sadece sinir hücreleriyle sınırlı değildir. Gözlerimizde de benzer sistemler bulunur. Hemen hatırlatalım ki elinizdeki bu kitabı okumanız, önemli ölçüde, göz hücrelerinizdeki hızlı haberleşme sisteminden kaynaklanmaktadır. Böylesi bir sürat olmasaydı, belki de bu satırlara baktığınız anda birkaç sayfa önce okuduklarınızı algılıyor olacaktınız.




İnternet teknolojisi insanlık tarihinin en önemli gelişmelerinden birisidir. Ancak, internet vasıtası ile sağlanan bilgi transferinin hız ve kapasitesi, hücreler arasındaki bilgi transferi ile karşılaştırıldığında oldukça basit kalır.



Sözü edilen muhteşem mekanizmalar hayvanların gözlerinde de bulunmaktadır. Meyve sineği üzerinde yapılan çalışmalar, bu canlının çok sayıdaki küçük gözden oluşan göz modelinde de özel haberleşme modüllerinin varlığını ortaya çıkarmıştır. Meyve sineğinde, gözden beyne bilgi transferini sağlayan "INAD" isimli özel haberleşme proteinin çalışma modeli aşağıda basitleştirilerek gösterilmiştir.

Sonuç olarak, buraya kadar anlatılan gerçekleri göz önüne alalım ve kendi kendimize şu soruları soralım: Nasıl olmuş da proteinler böylesine akılcı ve özel iletişim sistemlerini kurmuşlardır? Nasıl olmuş da proteinler 100 trilyon hücrenin farklı ihtiyaçlarına anında cevap verecek haberleşme ağlarını inşa etmişlerdir? Ve yine nasıl olmuş da tasarım harikası modüler sistemleri kendi aralarında anlaşarak dizayn etmişlerdir?…




Hücreler dünyasındaki modüler sistemlere en yakın örnek olarak halen yapımı devam eden Uluslararası Uzay Istasyonu'nu verebiliriz. Bu istasyon, insanlık tarihinin en büyük mühendislik başarılarından birisi olarak kabul edilmektedir ve modüler sisteme göre yapılmaktadır. Hiç kimse bu uzay istasyonunun atomların, moleküllerin, rüzgarların, yıldırımların, güneş enerjisinin bir araya gelmesiyle tesadüfen ortaya çıktığını iddia edemez. Gerçek olan şudur ki bu uzay aracı, dünyanın değişik ülkelerinden birçok bilim adamının uzun yıllara dayanan bilgi birikiminin ve çok detaylı mühendislik hesaplarının sonucunda inşa edilmektedir.

Bu durumda hücrenin içinde görev yapan ve bilim adamlarının tam olarak sırlarını çözemedikleri kadar ileri bir teknolojiye sahip olan haberleşme modülleri kimin eseridir?

Haberci proteinler ve bunlardan oluşan harika iletişim sistemleri de "herşeyi yaratan" (Enam Suresi, 101) ve "her işi evirip düzene koyan" (Secde Suresi, 5) Allah tarafından yaratılmış ve düzenlenmiştir.





1. Kalsiyum kanalı 2. Kalsiyum 3. Aktif G proteini 4. Işık 5. Kanalı açan enzim

6. PDZ alanı 7. Kanalı kapatan enzim 8. INAD 9. Haberleşmede rol alan diğer proteinler


Meyve sineği üzerinde yapılan çalışmalar, bu canlının çok sayıdaki küçük gözden oluşan göz modelinde de özel haberleşme modüllerinin varlığını ortaya çıkarmıştır. Meyve sineğinde, gözden beyne bilgi transferini sağlayan "INAD" isimli özel haberleşme proteininin çalışma modeli yukarıdaki şekilde başitleştirilmiş olarak gösterilmektedir.

Bilim Dünyası ve Hücresel Haberleşme

Alfred Gilman


Hücresel iletişim alanında, 20. yüzyılın son dönemi büyük bilimsel ilerlemelere şahit olmuştur. Vücudumuzun derinliklerindeki haberleşme ağlarını anlamak konusunda büyük adımlar atılmıştır. Örneğin, Nobel ödüllerini bir kriter olarak alırsak, tıp alanında son 10 yıl içinde dağıtılan ödüllerin altısı hücresel haberleşme alanındaki araştırmalara verilmiştir. Buraya kadar anlatılan sistemler de bu çalışmalar sonucunda ortaya çıkarılmış harikaların bir bölümüdür. Peki içinde bulunduğumuz 2001 yılında gelinen nokta nedir? Bilim dünyasının katetmesi gereken daha ne kadar mesafe vardır?

Bu soruların yanıtları oldukça önemlidir. Zira cevaplar, hücredeki haberleşme sisteminin ne denli muazzam bir yaratılış harikası olduğunu kavramamızda yardımcı olacaktır.

Halen dünyanın çeşitli ülkelerinde toplam bütçeleri milyarlarca doları bulan, birçok kurul bu konuyu araştırmaktadır. Bunlardan sonuncusu 2000 yılının sonlarında oluşturulan AFCS (Alliance for Cellular Signaling- Hücresel Haberleşme Birliği)'dir. Başkanlığını, hücresel haberleşme konusundaki çalışmaları nedeniyle 1994 Nobel Tıp Ödülü'nü alan Alfred Gilman'ın yürüttüğü bu organizasyona 20 üniversite ve yüzlerce bilim adamı katılmaktadır. Profesör Gilman konuyla ilgili olarak şunları söylemektedir:

Eğer beyin şekere ihtiyaç duyarsa, karaciğer onu açığa çıkarmak zorundadır. Eğer kaslar daha fazla kana ihtiyaç duyarsa, kalp daha hızlı atmak zorundadır. Bir hücreden bırakılarak diğer hücrelerin faaliyetlerini düzenleyen yüzlerce değişik kimyasal haberci vücudumuzda dolaşmaktadır. Hücreler, çok sayıda kimyasal haberci tarafından sürekli olarak bombardıman edilmekte; kendilerine ne yapacakları ve nasıl yapacakları bildirilmektedir… Büyük problem, hatta anlaşılması en zor olan tüm bu modüllerin nasıl birbirleriyle iletişim kurduklarıdır.48

Işte bu amaç doğrultusunda çalışmalara başlayan AFCS kurulu, yapacaklarını da şöyle bir benzetmeyle anlatmaktadır: (Italik cümleler tarafımızdan eklenmiştir.)
Kurul, hedeflenen iki kıtada keşif yolculuklarını başlatacaktır. (Burada, çalışmanın kardiyak miyosit ve B-lenfosit hücreleri olmak üzere iki tür hücre üzerinde gerçekleştirileceği anlatılmaktadır.) Bu kıtaların sahil şeridi hakkında az bilgimiz var; birkaç liman ve sahilin yakınlarındaki dağ silsilesinden ibaret. (Burada, bilinenlerin az sayıdaki reseptör, haberci molekül ve kaba hatlarıyla çizilen haberleşme yollarından ibaret olduğu anlatılmaktadır.) Bu nedenle ilk olarak sahili adamakıllı araştırmaya konsantre olacağız; başlangıçta en iyi bildiğimiz limanlara ağırlık vereceğiz. (örneğin, G proteinleri) Fakat daha az bildiklerimizi de ihmal etmeyeceğiz. (tirozin kinaz reseptörleri, stokin reseptörleri vb.) Kıtanın içlerinin haritasının çıkarılması, kıyıya en yakın bölgelere yapılacak keşif gezileriyle (sitozol), nehirler ve ticaret yolları takip edilerek (halen bilinen haberleşme kanallarının kritik noktaları) gerçekleştirilecektir. Daha ilerilere yapılacak keşifler buralardan yayılacaktır ve sonraki geziler daha da ötelere doğru (sitoplazmadan hücre çekirdeğine doğru) devam edecektir…49

Şurası bir gerçek ki yukarıdaki paragrafta verilmek istenen mesaj, hücresel iletişime ilişkin elimizdeki bilgilerin oldukça kısıtlı olduğu ve önümüzdeki senelerde mikroorganizmalar dünyasındaki sistemlere dair bilgimizin artacağıdır.

Bu konuda üstü kapalı ifadeler kullanmadan, daha samimi itiraflarda bulunan bilim adamları da vardır. Bunlardan birisi, "hücredeki posta kodu" sistemi üzerine yaptığı araştırmalarla tanınan ve 1999 Nobel Tıp Ödülü'nü alan Günter Blobel'dir. Dünyaca ünlü bu profesör, bir röportaj sırasında konuyla ilgili düşüncelerini şöyle dile getirmiştir:

Hücre çekirdeğinin içinde astronomik sayıda, trilyonlarca işlem gerçekleşiyor ve kimse ne olduğunu bilmiyor… Gidecek uzun, çok uzun yolumuz var.50

Öyle anlaşılmaktadır ki 21. yüzyıl, bilimdeki gelişmelerle birlikte hücrelerimizdeki benzersiz iletişim harikalarına da tanık olacağımız bir dönemdir. Keşfedilen her sistem düşünen insanlar için, Allah'ın sonsuz ilmini ve kudretini gösteren, övülmeye layık olanın yalnız ve yalnız Allah olduğunu hatırlatan işaretlerdir.




O, gökleri ve yeri hak olarak yaratandır. O'nun "ol" dediği gün (herşey) oluverir, O'nun sözü haktır. Sur'a üfürüldüğü gün, mülk O'nundur. O, gaybı ve müşahede edilebileni bilendir. O, hüküm ve hikmet sahibi olandır, haberdar olandır. (Enam Suresi, 73))



 

Dipnotlar

44. M. Encarta Encyclopedia 2000, "Protein".

45.J.Schultz, R.R.Copley, T.Doerks, C.P.Ponting, P. Bork, "SMART: a web-based tool for the study of genetically mobile domains", Nucleic Acids Research, Vol.28, No.1, 2000, s.231-234.

46.J.D. Scott, T. Pawson, "Cell Communication", Scientific American, Haziran 2000, s:54-61.

47. J.D. Scott, T. Pawson, "Cell Communication", Scientific American, Haziran 2000, s:54-61. 

48."UT Southwestern Nobel Laureate Leads Bold Project Changing Way Scientists Conduct Research", Science Daily Magazine, 5 Eylül 2000, http://www.sciencedaily.com/releases/2000/09/000913204201.htm. 

49. Alliance for Cellular Signaling (AFCS), "I.Program Summary, D.Experimental Strategies, 2.Definition of Our Initial Sphere of Interest", 2000, http://afcs.swmed.edu/afcs/Program_Summary/ID2.%20DEFINITION%20OF%20OUR%20INITIAL%20SPHERE%20OF%20INTEREST.htm.

50. C. Featherstone, "The Keystone Millennium", New Scientist, 2000, http://www.newscientist.com/keystone/speaker_18.html.