İç Parazitler: Retrovirüsler

Genleri nihai kimliğimiz gibi düşünmek isteriz. Biyolojik anne-babalarımızın kim olduklarını biliriz, çünkü DNA’larımızı bize onlar vermişlerdir. DNA’larımızda, sadece derimizin rengi ya da şeker hastalığına karşı duyarlılığımıza yönelik kodlamalar yoktur. Bizim tüm karakterimiz de orada yatmaktadır. İşte bu yüzden kopyalama fikri çok iticidir: hiç kimse ikinci el genleri taşımak zorunda değildir. Fakat bir organizmanın genlerinin çoğu, bir virüsteki genomuna ulaşsaydı, kendinin de farklı bir kimliği olur muydu? Ya da sadece evrimleşerek kabaca birleşmiş bir genler karışımı mı olurdu? Sanki dünya karma canavarlarla doluymuş gibi, kimliğin belirgin özellikleri kaybolurdu.

Endojen Retro’Virüsler

Mikrobiyologlar, artık, onlarca yıldır çalıştıkları mikropların viral köklerine alışmaya başlıyorlar. Ve mikroplar, virüs taşıyan genlere dair en fazla kanıt taşıyan tek organizma olduğu sürece onu “alt” yaşam biçimlerinin yalnızca bir sürprizi gibi düşünerek, bu felsefi garipliği göz ardı edebiliriz. Fakat artık, bu şekilde daha fazla rahatlayamayabiliriz. Kendi genomumuzun içine bakacak olursak, virüsleri görürüz. Hem de binlercesini Jackalope’lar sayesinde bu gerçeğin farkındayız. Jackalope efsanesi, kansere sebep olan bazı virüsleri bulma konusunda virüs bilimcileri harekete geçiren işaretlerden biriydi. 1960’larda özerinde çeşitli araştırmalar yapılmış olan, kansere sebep olan birçok virüsten biri, kuş leukosis virüsü adında öldürücü bir virüstü. O zamanlar, virüs, bir uçtan bir uca tavuk çiftliklerinin hepsini kırıp geçiyor ve tüm kümes hayvanları endüstrisini tehdit ediyordu. Bilim insanları, bu kuş virüsünün, retrovirüs olarak da isimlendirilen türlerin bir türevine ait olduğunu buldular. Retrovirüsler, kendi genetik malzemelerini, ev sahibi hücrenin DNA’sına yerleştirirler. Ev sahibi hücre bölündüğünde, kendininkiyle birlikte virüsün DNA’sını kopyalar.
Belirli şartlar altında, hücreye, başka bir hücreye hastalık bulaştırmak üzere daha sonra kaçacak olan, yeni virüsler yapması için baskı yapılır: bu, bir protein kabuğu ve genleriyle tam bir virüstür. Retrovirüsler, eğer kazara genetik malzemeleri, ev sahibinin genomunda yanlış yere yerleştirildiyse, bazen, hücreleri, kanserli hücrelere dönüşmesi için tetikler. Retrovirüslerin, civardaki genlerden protein sentezlemek için ev sahibi hücreleri hareket ettiren genetik düğmeleri bulunmaktadır. Bazen retrovirüslerin düğmeleri, kapalı tutulması gereken ev sahibi genlerini açar ve kanser oluşabilir.
Kuş leukosis virüsünün çok değişik bir retrovirüs olduğu ortaya çıkmıştır. O zamanlar, bilim insanları, tavuk kanında, virüslerin proteinlerinden birini tarayarak virüsün varlığını ölçebiliyorlardı.
Bazen, mükemmel derecede sağlıklı ve hiç kanser geliştirmemiş tavukların kanında, kuş leukosis virüsü bulabiliyorlardı. Hala ilginç olan, protein taşıyan sağlıklı tavukların, hem sağlıklı hem de protein taşıyan civcivler meydana getirebilmesidir.
Robin Weiss (Washington Üniversitesi’nde virüs bilimci) virüsün, tavuk DNA’sının kalıcı, zararsız bir parçası haline gelip gelmediğini merak etti. O ve arkadaşları, virüsü saklandığı yerden çıkarıp çıkaramayacaklarını görmek için, sağlıklı tavuklardan aldıkları hücreleri, mutasyona neden olan kimyasallar ve radyasyonla işlemden geçirdiler. Aynen şüphelendikleri gibi, mutasyon geçirmiş hücre, bol miktarda kuş leukosis virüsü üretmeye başladı. Diğer bir deyişle, sadece basit bir şekilde bu sağlıklı tavukların, bazı hücrelerine kuş leukosis virüsü bulaşmış olmadı ama aynı zamanda virüs yapacak genetik kodlamalar, tavukların bütün hücrelerine işlenmiş oldu ve tavuklar bu kodlamaları, sonraki nesillere de geçirdiler. Bu saklanmış virüsler, tavukların bir tek bu tuhaf cinsiyle sınırlı değildi.
Virüslerin bugünkü tavukların atalarına, sadece ne kadar zaman önce hastalık bulaştırdığını görmek için, Weiss ve çalışma arkadaşları, Malezya’nın sık ormanlarına yolculuk yaptılar. Orada, tavukların en yakın yabani akrabası olan kırmızı Hint kuşunu yakaladılar. Weiss, kırmızı Hint kuşunun, aynı kuş leukosis virüsünü barındırdığını buldu. Weiss, bundan sonraki yolculuklarda, Hint kuşunun diğer cinslerinin bu virüsü taşımadığını da buldu.
Kuş leukois virüsü üzerine yapılan çalışmanın dışında, virüsün tavuklara nasıl geçtiğine yönelik bir hipotez ortaya çıktı. Virüs, yıllar önce evcilleşmiş tavukların ve kırmızı Hint kuşunun ortak atalarına salgınla hastalık bulaştırdı. Virüs, hücreleri istila ederek DNA’dan yeni kopyalar yaptı ve onların ardından çeşitli tümörler bırakarak yeni kuşları hasta etti. Ama en azından bir kuşta, başka bir şey gerçekleşti. Kuşu kanser yapmak yerine, virüs, kuşun bağışıklık sistemi tarafından kontrol altında tutuldu. Virüs zamanla dolaşım sisteminden geçerek cinsel organlara ulaşır. Hastalık bulaşmış bir kuş çiftleştiğinde, onun döllenmiş yumurtası, kendi genlerine aynı zamanda virüslerin DNA’sını da aldı. Civciv kabuğundan çıktığı zaman yarı tavuk yarı virüstür. Artık civciv genomunun bir parçası olan kuş leukosis virüsüyle, hastalık, virüslerin DNA’sından yeni yavruya geçti. Bu virüs, binlerce yıl, nesilden nesile sessiz bir yolcu olarak kaldı. Ancak belirli şartlar altında, virüs, yeniden etkin hale gelebildi, tümörler yarattı ve diğer kuşlara geçebildi.
Bilim insanları, yeni virüsün, kendi başına bir sınıf olduğunu kabul ettiler. Bu virüsü endojen retrovirüs olarak adlandırdılar: endojen içerde üretilen anlamına gelir. Kısa sürede diğer hayvanlarda da endojen retrovirüsler buldular. Aslında, virüsler, balıktan sürüngenlere, sürüngenlerden memelilere kadar omurgalıların hemen her büyük grubunun genomunda gizlenir.
Yeni endojen retrovirüslerin bazılarının, kuş leukosis virüsü gibi kansere neden olduğu ortaya çıktı, fakat çoğunluğunun böyle bir etkisi yoktu. Bazıları ev sahibi tarafından etkili bir şekilde susturolmuş görünüyordu. Fareler tarafından taşınan bazı endojen retrovirüsler farelerin hücrelerine hastalık bulaştıramayabilir, fakat örneğin, sıçan hücreleri arasında kolayca yayılabilirler.
Diğer endojen retrovirüsler, onların eksiksiz ve tam virüs yapma yeteneğini ellerinden alan mutasyonları da taşıyan sakat virüsler haline geldi. Bu virüsler, hala kendi genlerinin yeni kopyalarını yapabiliyorlardı ancak, bu kopyalar daha sonra ev sahibinin genomu içine yerleştirildiler. Böylece bilim insanları, mutasyonlarla delik deşik olan bazı endojen retrovirüslerin artık hiçbir şey yapamadıklarını buldular. Ev sahibinin genomunda yükten başka bir şey ifade etmez hale gelmişlerdi.
Endojen retrovirüsler milyonlarca yıl boyunca, ev sahiplerinden ayrılamayabilirler. 2009’da, Oxford üniversitesinde bir evrim biyoloğu olan Aris Katzourakis, üç parmaklı tembel hayvanın genomunda yüzlerce endojen retrovirüs kopyası keşfetti. Kopyaların genleri, primadar ve diğer memelilere hastalık bulaştıran, serbest yaşayan patojenler olan köpüldü virüslerin genleriyle yakından uyumluydu. Katzourakis, köpüklü virüslerin, yüz milyonlarca yıl önce yaşamış primatların ve üç parmaklı tembel hayvanların ortak atasına hastalık bulaştırdığı sonucuna vardı. Köpüklü virüsler primatıarda serbest yaşayan olarak kaldılar. Bununla birlikte, tembel hayvan soyunda, kendi ev sahiplerinin DNA’sında sıkıştılar ve o zamandan beri de oradalar.
Bilim insanları, diğer türlerdeki endojen retrovirüsleri bulup ortaya çıkarırken, doğal olarak bizim kendi DNA’mızı da merak ettiler. Sonuçta biz, birçok rerovirüsten kaynaklanan bulaşıcı hastalığa maruz kalırız. Virüs bilimciler, herhangi bir şans olmadan endojen retrovirüsleri insan hücrelerinden tatlılıkla ayırmaya çalıştı. Fakat insan genomunu incelediklerinde, retrovirüslere çarpıcı bir benzerlik taşıyan birçok DNA parçası buldular. Bu parçaların çoğu, maymunlar ve kuyruksuz maymunlardaki retrovirüs benzeri parçaları andırıyordu. Bu, otuz milyon yıl ya da daha fazla bir zaman önce, retrovirüs benzeri parçaların atalarımıza da hastalık bulaştırmış olduğuna işaret eder. Fakat insandaki retrovirüs benzeri parçalardan bazılarının, başka hiçbir türde benzeri yoktu. Bu insanlara özgü parçaların, bir milyon yıl önce atalarımıza hastalık bulaştıran retrovirüsler olarak işe koyulmuş olmaları mümkündü.
Bu düşünceyi test etmek için Fransa’nın Villejuif şehrindeki Gustave Roussy Enstitüsü’nde bir araştırmacı olan Thierry Heidmann, insan retrovirüsünü hayata tekrar döndürmek için çalıştı. Heidmann ve arkadaşları, insan genomlarını araştırırken, retrovirüse benzer bir parçanın biraz daha farklı çeşitlerini buldular. Bu farklılıklar, muhtemelen, bir retrovirüs, çok eski insanların genomlarında sıkışıp kaldıktan sonra ortaya çıktı. Onların soyundan gelenlerde, mutasyonlar, virüslerin DNA’sının farklı bölgelerini hedef aldı. Heidmann ve çalışma arkadaşları, virüs benzeri dizilişin değişik biçimlerini karşılaştırdılar. Sanki Shakspeare’in yazdığı bir oyunun, her biri biraz dikkatsiz bir memur tarafından çevrilmiş dört kopyasını bulmuş gibiydiler. Her memur kendi hatalar dizisini oluşturabilir. Her kopya aynı kelimenin farklı bir yazılımını içerebilir; mesela wheregore, sherefore, whorefore, wherefrom yazar. Bir tarihçi, tüm bu dört yazılımı da karşılaştırarak, orijinal kelimenin wherefore yani ‘ bu nedenle’ olduğunu çıkarabilir.
Heidmann ve onun arkadaşı olan bilim insanları, bu metodu kullanarak, orijinal DNA dizilimini saptamak için, yaşayan insanlardaki mutasyona uğramış modelleri kullanmayı başardılar. Daha sonra da, DNA’nın bir parçasını uyumlu bir dizilimle sentezlediler ve bunu, bir kültür kabında yetiştirdikleri insan hücrelerine eklediler. Diğer bir deyişle, DNA’nın orijinal dizilimi, yaşayan ve işlevi olan bir virüs olmuştu. 2006’da, Heidmann, bu virüse, kendi küllerinden doğan efsanevi kuş diye bilinen Phoenix5 adını verdi. Retrovirüsler, serbest yaşayan olduklarında, insan sağlığı için büyük bir tehdit oluştururlar, hatta endojen olduktan sonra bile tehlikeli olmaya devam ederler. Mutasyonlar onlara, kaçabilen ve yeni hastalıklara ve hatta kansere sebep olabilen tam gelişmiş virüs yapabilme yeteneğini geri verebilirler. Kendi ev sahibi genomuna sadece kendi DNA’sının yeni kopyalarını ekleyebilen endojen retrovirüsler tehlikeli de olabilirler çünkü, kapatılan genlerin, yanlış zamanlarda açılmasına sebep olabilirler.
Gerçekte retrovirüslerden gelen tehlike o kadar büyüktür ki, atalarımız, sadece bu virüslerin yayılmalarını engellemek için var olan silahlar geliştirdiler.
Rockefeller Üniversitesi’nde bir virüs bilimci olan Paul Bieniasz, 2007’de, bir yıl önce Heidmann’ın takımının Phoenix’i tekrar canlandırması gibi, bir endojen retrovirüsü canlandırarak bu silahlardan ikisini ortaya çıkardı. Bieniasz yaşama döndürdüğü virüsüne HERV-K [con] adını verdi. İnsan hücrelerine bu virüsle hastalık bulaştırdığında, hücrelerin, APOBEC3 adındaki iki proteini kullanarak virüsle savaşabildiğini buldu.
Bieniasz’ın deneyleri, endojen retrovirüsler kendilerinden, ev sahibinin genoruuna geri gönderilmesi kesin olan yeni kopyalar yaparken, APOBEC3’ün endojen retrovirüsler üzerinde yoğunlaştığını gösterir. Bu protein, gen kopyalama sürecini bozar; bu yüzden de virüsün yeni kopyalan fazladan mutasyon edinir. Bu fazla mutasyonlar bir kurşun yağmuru gibi hareket ederler. Onların bazıları herhangi bir zarar vermez, fakat onlardan biri virüslerin DNA’sında hayati önem taşıyan bir noktaya isabet edecek olursa, virüsü bozabilir, böylece de virüs daha fazla çoğalamaz.
APOBEC3 gibi proteinler endojen virüsleri etkisizleştirir fakat onları yok etmezler. Genomlarımız milyonlarca yıldan fazla, ölü virüslerden büyük miktarlarda DNA almaktadırlar.
Her birimiz, genomumuzdaki endojen retrovirüs DNA’sının, hemen hemen yüz bin parçasını taşırız. Bu miktar DNA’mızın da yaklaşık yüzde sekizini oluştur. Bu rakamı anlamlandırmak için, insan genomundaki 20.000 protein kodlayan genin, DNA’mızın sadece yüzde 1 ,2’lik kısmını oluşturduklarını düşünün. Bilim insanları aynı zamanda, insan genomundaki “sıçrayan DNA” nın daha küçük parçalarının da farkındalar.
Bu parçaların büyük çoğunluğunun, DNA kopyalanması için gerekli olan temel şartlardan yoksun bırakılmış endojen retrovirüslerden çıkmış olması mümkündür.
Endojen rerovirüsler belki de tehlikeli parazitlerdir, fakat bilim insanları, kendi yararımıza kullandığımız birkaç parazit buldular. Bir döllenmiş yumurta bir cenin içinde gelişir, örneğin onun hücrelerinden bazıları, annenin dokusundan gelen besini alan bir organ olan plasenta içinde gelişir. Plasentanın dış tabakasındaki hücreler, DNA’larını ve diğer molekülleri paylaşarak birbiriyle kaynaşırlar. Heidmann ve diğer araştırmacılar, bir insan endojen retrovirüs geninin, bu kaynaşmada önemli bir rol oynadığını buldular. Plasentanın dış tabakasındaki hücreler, onları civardaki hücrelere sabitleyen, yüzeylerindeki bir proteini üretmek için geni kullanırlar. Çok özel anlarımızda, eski bir hayattan yeni bir insan hayatı ortaya çıkarken, virüsler hayatta kalmamız için temel teşkil ederler. Biz ve onlar yoktur; DNA’nın yavaş yavaş harmanlanmış ve değişken karışımı vardır sadece.

Kaynakça:

https://www.sciencedirect.com

Yazar: Taner Tunç

Yorum Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir

This div height required for enabling the sticky sidebar
Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views : Ad Clicks : Ad Views :