PROTEİN NEDİR?

 

Proteinler hücrelerdeki bütün biyolojik olayların yapıtaşıdırlar. Hücreler içerisinde gerçekleşen olaylar; yüz binlerce farklı proteinin kendilerine verilmiş olan vazifeleri mucizevi bir şekilde yerine getirmeleri ile devam eder. Mesela kanımızda bulunan hemoglobin proteini oksijen taşımacılığında vazife görmekte, antikor denilen proteinler vücudumuzun savunma sisteminin temelini oluşturmakta, insülin hücrelerimize glikoz/şeker alımını sağlamakta, keratin saç ve tırnak yapımızı meydana getirmekte, enzim adı verilen proteinler hücre içi kimyasal reaksiyonları mükemmel bir hız ve doğrulukta yerine getirmektedir. Peki hepsini saymamız imkansız olan bu kadar çok ve birbirinden tamamen farklı vazifeleri yerine getiren proteinler neden yapılmışlardır?

Proteinlerin yapısı

Proteinler, amino asit dediğimiz ve karbon, hidrojen, oksijen ve azot atomlarından meydana gelen moleküllerin tesbih taneleri gibi yan yana dizilmeleri ile oluşur. Yani biraz önce binlercesinden sadece bir ikisini bahsettiğimiz vazifeleri yerine getiren proteinler, hayat sahibi olmayan atomların oluşturduğu dev moleküllerden ibarettir. Amino asitlerden başlıca 20 tanesi protein yapımında vazife alır. Bu standart 20 amino asitin farklı sayıda dizilişleri neticesi yüzbinlerce farklı yapı ve vazifede proteinler oluşmaktadır. Aynı alfabedeki 29 harfin farklı dizilişleri ile farklı kelime ve cümlelerin yazılabilmesi gibi; 20 aminoasit ile de sonsuz sayıda farklı protein üretmek mümkündür. Proteinlerin 50 kadar aminoasit içeren türlerinden, binlerce amino asit içeren türlerine kadar yüzbinlerce çeşidi vardır. Hücrelerde protein sentezi sonrasında üretilen aminoasitlerin birbirine bağlanarak oluşturdukları düz zincir, daha sonra aminoasitler arasındaki kimyasal bağlar neticesi katlanarak proteine nihai bir şekil verir. Proteinlerin bazıları heliks/sarmal yapıda olabileceği gibi küresel veya antikorlar gibi Y şeklinde de olabilirler. Proteinler üç boyutlu yapılarındaki girinti çıkıntılar sayesinde ya başka proteinlere ya da alıcı moleküllere bağlanarak hücre içi faaliyetleri gerçekleştirirler. Anahtar-kilit ilişkisine benzer sistemlerle proteinlerin birbirlerine ya da diğer moleküllere bağlanıp ayrılması, protenlerin üç boyutlu yapılarını çok önemli kılar. Bir proteinin aktif bölgesindeki sadece bir amino asidin bile yerinin değişmesi, proteinin şeklini değiştirip iş görmesini engellemektedir. Bu nedenle protein sentezi sonrası zincir gibi olan aminoasit dizisinin katlanarak asli şeklini alması çok önemlidir.

Bir protein; olması gereken üç boyutlu yapıda nasıl katlanabilir? Ortada milyonlarca farklı ihtimal varken, nasıl oluyor da her zaman proteinler doğru şekli alıyorlar? Eğer protein bu işi deneme yanılma metodu ile yapıyorsa kaba taslak olarak hesaplandığında, 100 aminoasitlik bir proteinin doğrusunu bulmak için olabilecek bütün konformasyonları denemesi 20 milyar yıl alacaktır. Bu ise kainatın yaşından bile uzun bir süredir. Tesadüfe bıraktığımızda küçük bir proteinin bile uygun şekli alması neredeyse 20 milyar yıl sürmesi gerekirken, normalde binlerce amino asit dizisine sahip proteinler bile bir saniyeden daha az bir zamanda mükemmel bir şekilde, şaşırmadan, en ufak bir hata bile olmadan katlanmakta ve vazife yapmaya hazır hale gelmekteler. Bazı proteinler doğru şekli almak için ‘chaperon’ denilen yardımcı proteinlere ihtiyaç duyarlar. Fakat bu yardımcı proteinlerin de çalışma mekanizmaları tam açıklığa kavuşmuş değildir.

Proteinlerin üç boyutlu yapısı sıcaklık değişikliklerine karşı çok hassastır. Pek çok proteinin 100 derecenin çok altındaki sıcaklıklarda yapısı bozulur. Bu genellemenin tek istisnası termofilik bakterilerdir. Bu bakteriler mucizevi bir şekilde neredeyse sıcaklığı 100 dereceye yaklaşan sıcak su kaynaklarında, proteinlerinde herhangi bir bozukluk olmadan yaşamlarını sürdürürler. Eğer laboratuvarda veya endüstride sıcaklığa dayanıklı bir protein gerekiyorsa, aynı proteinin termofilik bakterilerde bulunan versiyonu elde edilip kullanılmaktadır.