İki Türk Bilim Adamı: "Peptitler"e "Altın" Ürettiriyor

Washington Üniversitesi ve İstanbul Teknik Üniversitesi'nden iki Türk profesör, laboratuvarda biyolojik ortamda altın parçacığı üretmeyi başardı. 
 
Yapay evrim denen bir yöntemle virüs ve bakteri proteinleri kullanılarak gerçekleştirilen çalışma, Amerikan bilim çevrelerinde büyük yankı uyandırdı.

Washington Üniversitesi Genetik Mühendisliği Malzeme Bilimleri ve Mühendislik Merkezi'nin (GEM-SEC) kurucusu ve yöneticisi Prof. Mehmet Sarıkaya ile İstanbul Teknik Üniversitesi (İTÜ) Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölüm Başkanı, İTÜ Moleküler Biyoloji Genetik ve Biyoteknoloji Araştırmaları Merkezi'nin yöneticisi Prof. Candan Tamerler'in birlikte yürüttüğü çalışma, malzeme mühendislikleri için bir devrim niteliğinde. Çünkü bu çalışma yalnız altın üretebilmenin değil, savunma, tıp, ilaç sanayi ve endüstrinin her alanı için her türlü malzemeyi üretebilmenin yolunu açıyor. Sözünü ettiğimiz malzemeler sentetik malzemeler değil üstelik gerçek, doğadaki gibi malzemeler!

Prof. Sarıkaya, 1984'te ABD Kaliforniya Üniversitesi'nde doktora çalışması için çeliğin yapısını incelerken, bir bilim dergisinde deniz kabuğunun elektron mikroskobu altındaki görüntüsü ilişir gözüne. Deniz kabuğunun içyapısı çeliğinkiyle aynıdır, tuğlayla örülmüş bir duvara benzemektedir. Yani insanoğlu moleküler boyutta ne yaptığının farkında olmadan, doğada bilinen en dayanıklı malzeme olan deniz kabuğunu taklit eden bir madde üretmiştir demire karbon katarak: Çelik!

BİYOMETRİK: YENİ BİR BİLİM DALI

O gün Sarıkaya, bir malzeme bilimci olarak doğayı taklit ederek mükemmel malzemeler geliştirebileceğinin farkına varır. Biyomimetik (biyobenzetim) denen bilim dalına ilk adımını böylece atar. Biyomimetik, canlılardaki protein yapılarını nano ölçekte (atomik veya moleküler boyutta) inceleyerek, mühendislik yoluyla bu yapılara benzer sentetik malzemeler üretmeye çalışan bir bilim dalı. Sarıkaya da 90'ların sonuna kadar geyik boynuzları, sünger iskeletleri ve bakteriler üzerinde çalışmalarını sürdürür. 90'ların başında nanoteknoloji ve nanobiyoteknolojinin yükselişi biyomimetik çalışmalarına da ilgiyi arttırır.

Ancak tabiatı taklit etmenin zorlukları ve günümüz teknolojisinin yetersizlikleri bir yana, bu alanda tek bir veriye ulaşmak bile onlarca yıl alıyor. Örneğin 30 yıllık çalışmaların sonucunda diş minesinin oluşumunda etkin olan 40 protein içinden bugüne dek yalnızca bir tanesinin belirli bir bölgesinin ne işe yaradığı keşfedilmiş durumda. Prof. Sarıkaya 2000 yılında şöyle der kendi kendine:

"Niye tabiatı taklit etmek yerine malzemeleri onun yaptığı gibi yapmayalım?"

Kendisine bu soruyu yönelttiğinde dünyada "moleküler biyomimetiğin" kurucusu olacağını bilemezdi herhalde. Bu çılgın fikrini hayata geçirmek için iyi bir moleküler biyolog arayışına girer. Prof. Candan Tamerler ile işte bu arayış sırasında, İstanbul'a 2001'de bir kongre için geldiğinde tanışır. Tamerler, o zaman için son derece çılgınca görünen bu fikre derhal sıcak bakar ve:

"Canlıların yapı taşı olan proteinler milyarlarca yıldır neyi nasıl yapacaklarını çok iyi biliyorlar. Biz de proteinleri kullanabiliriz" der.

Başta ABD'de olmak üzere "Nature" gibi birçok saygın bilim dergisinde makaleleri yayımlanan Sarıkaya ve Tamerler, artık bugün; gümüş, platin, mika, titanyum, safir, silika, insan dişi dokuları ve altın üretebiliyorlar.

ALTINI PEPTİTLER ÜRETİYOR

Öncelikle bir bardak suyun içine (deney tüpünün yani) küçük altın parçacıkları yerleştiriliyor. Sonra milyarlarca bakterinin ve virüsün bulunduğu "bakteri ve virüs kütüphanesi" dedikleri bölüme geçiliyor. Buradaki virüs ve bakterilerin kendilerine has yapılarını oluşturan proteinleri toplanıyor. Bu proteinlerin de peptit denen küçük bir kısmı, alınıp altın parçacıklı su dolu bardağa atılıyor. Sonra da milyarlarca peptit içinden bazılarının altını suya tercih ederek altına yapışması bekleniyor. Beklenen oluyor. Birkaç yüz tanesi altın parçacıklarına gidip yerleşiyor. Neden diye soruyorum:

"Bir peptitin, altını, suya tercih etmesi, altın molekülünün peptitin üç boyutlu yapısına uyduğu anlamına geliyor. Peptit, altın molekülünün üzerinde kendini dengede ve rahat hissediyor. Evrimsel olarak bakarsak, altın parçacığının üzerine yapıştığında ortaya bir enerji çıkıyor ve peptit enerjik olarak dengesini sağlıyor ve bu nedenle o maddeye bağımlı hâle geliyor" diye cevaplıyor Tamerler.

Zaten sudan başka bir seçeneği de yok peptitin. İkisinden birini seçmek zorunda, o da kendisine en uygun olan, en rahat ettiği yeri seçiyor. İşte buna molekül boyutunda "tanıma" deniyor. Bir anlamda hayata tutunmaya çalışıyor. Peki peptit canlı mı ki buna karar verebiliyor? Bu soruyu da Sarıkaya yanıtlıyor:

"Biz akıllı molekül diyoruz. Molekül başka bir molekülü tanıyor ve onunla birleşince bir fonksiyon, bir çıkar elde ediyorsa bu akıldır işte. Peptitler de sanki canlı gibi".

Peki, bir peptit kendini altının üzerinde dengede hissedip hissetmediğine nasıl karar veriyor? Sarıkaya hemen sandalyesinden kalkıp göstererek anlatmaya başlıyor:

"Diyelim ben peptitim, bu sandalye de altın. Ben geliyorum sandalyenin orasına burasına oturuyorum ama bir türlü rahat edemiyorum. Benim üç boyutlu yapıma yani vücut şeklime uygun değil diyelim ki bu sandalye. Diyelim çok şişmanım ve sığamıyorum bu dar sandalyeye. İşte peptitler de üç boyutlu yapılarına uygun yani ergonomik olan yapıyı seçiyorlar oturmak için. Ya da onu bırak, bir kız bir oğlanın elini tutar da ötekininkini tutmaz niye? Onun gibi işte..."

Bu hareketli anlatımla konuyu iyice kavrıyorum. Vücudumuzdaki moleküllerin birbirini aynen bu şekilde tanımasalar bir araya gelemeyeceklerini de öğreniyorum. Biyolojinin temeli bu tanıma kavramına dayanıyormuş.

PEPTİTLER ALTINDAN EV YAPIYOR

Daha sonra suda kalmayı tercih eden peptitler ayıklanarak, altını tercih edenler toplanıyor. Ve virüslerin, bakterilerin genetikleriyle oynanarak altını tercih eden türdeki peptitler üretmeleri sağlanıyor. Şimdi gelelim altın yapmaya. Denizde, okyanuslarda, göllerde ve ırmaklarda altın iyonları (atomik boyutta) bulunduğunu biliyoruz. Bu iyonlar altın değil ama bir araya getirilirlerse altın olacaklar. İşte ikinci aşama burada başlıyor. Bir kova deniz suyu alınıyor (yani iyonlar sulu ortamda deney tüpünde bir araya getiriliyor) ve içine az evvel söz ettiğimiz "altın sever peptitler" bırakılıyor. Sonra bir bardak kahve almaya gidiyorsunuz ve dönüyorsunuz ki ne göresiniz, kovanın içinde altın parçacıkları var! Hem de dakikalar içinde! Ama nasıl? Yaşam alanı olarak altını tercih eden peptitler altın iyonlarını görünce tanıyor. 3-5 dakika içinde iyonları bir araya getirerek altın molekülleri yani kendine yaşayacak bir ev yapıyor. Tıpkı tuğlaları bir araya getirerek ev yapmak gibi. Sarıkaya:

"Bu, yapay evrimle ortaya yeni bir akıllı biyolojik molekül çıkması demek. Altın iyonuyla diğer iyonlar arasındaki farkı bilen bir yapı. Göllerde, denizlerde, altın madenlerindeki su birikintilerinde altın iyonları bulunur. Altın seven peptitler, bunların hepsini altına çevirebilirler" diyor.

Tamerler tüm bu işlemlerin oda sıcaklığında ve kimyasal kullanmadan yapılmasını "İşte buna yeşil bilim denir" sözüyle açıklıyor.

Güncelleme: 05/09/2009
milliyet, 02/09/2009