2 Mart 2013
Değerlendirme: İlknur Karagöz

Bilgi Üniversitesi Biyomühendislik Bölümünde öğretim görevlisi ve bölüm başkanı Hasan Hüseyin Otu, konuşmasına moleküler biyoloji ve genetikle ilgili bazı temel bilgileri vererek başladı. Yaşamın temel birimi hücredir ve herhangi bir zamanda hücre için çok sayıda işlem gerçekleşmektedir. Hücre içerisinde vuku bulan sayısız işlemler olmasına rağmen, diğer hesapsal alanlardan farklı olan biyoinformatik, hücre içerisindeki işlemlerin tümüyle ilgilenmez. Özel olarak DNA’ya odaklanmıştır. İnsan DNA’sı her biri bir kitap cildi gibi düşünülebilecek olan 23 çift kromozomdan oluşur. İnsan genomu, bu kromozomlar üzerindeki genlerin toplamını ifade eder. İnsan genomu 25.000 civarında gen ihtiva eder. Çift sarmal yapıda olan DNA, dört farklı türde nükleotidin karşılıklı olarak dizilmesiyle oluşmuştur. Bu nükleotidlerin her biri onun türünü belirleyen adenin, timin, guanin ve sitozin nükleik asitlerinden birini içerir ve içerdiği nükleik asitin baş harfiyle (A, T, G, C) temsil edilir. Bunları birer harf olarak düşünürsek, genomun kitabı 3,2 milyar harften oluşan bir eserdir. Nükleotidlerin çift sarmal yapıyı oluşturan karşılıklı bağları belli bir kurala göredir: A, T’yle; G, C’yle karşılıklı bağlanır. DNA dizilimi bu nükleotidlerin zincirdeki sırasıdır.

Otu’ya göre hesapsal yaklaşımların biyolojiye müdahil olabildiği yer tam da burasıdır. Biyoinformatik, yaşam bilimleri ve hesapsal bilimlerin birlikte çalışmasıdır ve dijital olan yaşam kodlarıyla ilgilenir. Bu nedenle, iki alan arasındaki iletişim, biyoinformatikte sağlanacak başarı için hayati önemlidir.

İnsan genomundaki yaklaşık nükleotid sayısı yaklaşık 3,2 milyardır. Gen sayısının ise 25 bin civarında olduğu düşünülüyor. DNA’nın hücre içinde proteinlerin üretilmesi için gerekli kodları bulunmaktır. DNA üzerindeki gen bölgesi denilen kısımların harf dizilimine uygun olarak mRNA üretilir. Burada mRNA hem protein sentezini başlatacak ve durduracak, hem de proteinin yapıtaşları olan hangi aminoasitlerin hangi sırada dizileceği bilgisini taşıyan nükleotid dizilerinden oluşur. Her bir aminoasit için üç nükleotid –yani üç harf– vardır ve bu üçlü gruplara kodon adı verilir. Proteinin nasıl üretileceğinin bilgisini taşıyan mRNA bu mesajı ribozoma götürür. Ribozom da kodona karşılık gelen aminoasitlerden ilgili proteini oluşturur.

Bu kısa bilgilendirmelerin ardından Otu, konuşmasına basit tek hücreli canlılarda yani prokaryotlarda ve gelişmiş ökaryot canlılarda bu mekanizmaların gösterdiği farklılıklardan bahsederek devam etti. Prokaryotlarda gen bölgesi kesintiye uğramazken, insanda ve diğer çok hücreli canlılarda bu gen bölgesi kesiklidir. Okunmayan bölümler (intronlar) vardır; (hatta o kadar ki okunan anlamlı kısım tüm kromozomun % 2’lik bir kısmıdır) okunan kısımlar (eksonlar), okunmayan kısımlar atlanarak birbirine yaklaşabilir. Bu yaklaştırma işlemine DNA splicing (uç uca birleştirme) işlemi adı verilir. Çünkü ilgili proteinin üretilmesi sürecinde kullanılan DNA bu canlılarda üç boyutlu, katlanır-açılır bir yapıdadır. Proteinin kendisi de üç boyutlu bir yapıdadır. Aminoasit dizisi de katlanarak proteini oluşturur, doğru şekilde katlanmayan aminoasit dizileri hatalı proteinler üretilmesine sebep olur.

Biyoinformatiğin uğraştığı alanlardan biri proteinlerin bu konfigürasyonlarını çözümlemektir. Otu, eğer bu çözülme işlemi başarılı olursa, ilaç tasarımında ciddi gelişmeler izlenebileceğini söyledi. Bunun için DNA dizilimlerinin okunması, çözümlenmesi gerekir. Otu, şu an mevcut teknolojilerin bir DNA zincirini baştan sona okuyamadıklarını, bir defada en fazla 1000 baz çiftin okunabildiğini belirtti. Üç boyutlu katlanmış halde duran DNA zincirinin tabancavari bir alet vasıtasıyla kırılarak düz bir hatta yeniden oluşturulması prensibine dayanan “Shotgun sequencing” denilen yöntemle DNA okunabilecek parçalara ayrılır. Daha sonra bulmaca çözer gibi parçalar doğru sıraya konmaya çalışılır. Elde edilen dizilim bilgisayarda “AAGCTA...” gibi bir metin olarak saklanabilir.

İnformasyon teorisine göre verilerin olasılıkları, taşıdıkları bilgiyle yani entropiyle ters orantılıdır. Yani bilginin ehemmiyeti olasılığıyla ters orantılıdır. Güneşin yarın doğma olasılığı çok yüksek olduğu için bu bilginin büyük bir önemi yoktur. Bu prensip DNA’ya uygulandığında, bir DNA diziliminin 4 sembolle ifade edilebilecek maksimum bilgiyi (sembol başına yaklaşık 2 bit) taşıdığı anlaşılır. Hatta Otu’nun ifadesine göre DNA’nın sahip olduğu veriler, veri sıkıştırma yöntemleriyle küçültülmeye çalışıldığında, verinin boyutunun büyüdüğü görülmüştür. DNA’daki verinin sıkıştırılmaya kalkıldığında mevcut halinden daha da büyüyor olması Otu’nun dikkat çektiği ilginç gerçeklerden biridir.

Bu yöntemlerle insanların genomlarının dizilimleri incelendiğinde, bir insanın genomuyla diğerininkinin %95 aynı olduğu bulunmuştur. İnsanların toplam genlerinin %95’i aynıdır, fakat her insan %5’lik bir oranda farklı genler taşır. Birbirinden farklı olan bu bölgelere ise “Single Nucleotide Polimorphism (SNP)” adı verilmektedir. İki insanın birbirinden farklı özelliklerde olmasını sağlayan SNP’ler 3 milyar harflik genom kitabının içinde, sadece yaklaşık 10 milyon kadardır. Biyoinformatik teknolojiyle, farklı iki fenotipte bunların nasıl değiştiğini inceleyerek bir insanda diğerinden farklı olan özelliğin ortaya çıkmasına neden olan genlerin bulunması amacını taşıyan çok sayıda çalışma yürütülmektedir. Her insanı diğerinden ayıran genlerin saptanması ve bunların karşılaştırması önemli veriler sunacaktır.

Otu konuşmasını, bu teknolojiler sayesinde bir hastalık için yatkınlık oluşturabilecek ya da mevcut bir hastalığın gidişatının iyi ya da kötü olduğunu bize gösterebilecek genler tespit edilebileceğini, böylece genetik dizilimlerin çözülmesiyle çok yüksek oranlarda gerçekleşecek tahminlerde bulunulabileceğini belirtti. Hatta özel bir deveye ait genlerin saptanması, daha da ötesi Türklere has genleri saptayıp, genlerine dayanarak Türklük genlerinin bulunabileceğini bile iddia etti. Bu son kısımlarla beraber gen teknolojisinin sosyal yönleri daha fazla gündeme geldi ve öjenik tartışmaları, genetik ve ırkçılık gibi tartışmalar da gündeme taşındı. Otu’nun çok teknik bir meseleyi sosyal bilimcilerin de anlayacağı bir şekilde etkili sunması ve tartışmalardaki pozitif tavrı dikkat çekti. Yaşam bilimleri, bilgisayar bilimleri ve sosyal bilimlerin diyologu içerisinde süren toplantı tartışmalarla sona erdi.