Columbia ve Harvard üniversitelerinden bir araştırma ekibi, yaşamın temel taşı olan genetik kodu yeniden şekillendirmek için önemli bir adım attı. Bilim insanları, gelişmiş yazılım araçlarını kullanarak ribozomun bir bölümünü, normalde gerekli olan bir amino asit olmadan çalışacak şekilde yeniden tasarladı.
Genetik kod, dünyadaki tüm canlıların ortak bir atadan geldiğini gösteren evrensel bir yapıya sahiptir ve 20 farklı amino asidi temel alır. Araştırmacılar, yaşamın erken dönemlerinde canlıların daha az amino asit kullandığı hipotezini test etmek amacıyla bu 20 amino asitten birini sistemden çıkarmayı hedefledi.
Genetik kodda radikal değişim
Ekip, isoleucine adlı amino asidi hedef alarak işe başladı ve bu amino asidin valine ile değiştirilip değiştirilemeyeceğini inceledi. E. coli genomu üzerinde yapılan analizler, isoleucine’in diğer amino asitlerle en sık yer değiştiren bileşen olduğunu ortaya koydu.
Araştırmacılar, 36 temel gen üzerinde yaptıkları ilk testlerde, isoleucine yerine valine kullanarak hücrelerin hayatta kalıp kalamayacağını gözlemledi. Birçok durumda hücreler bu değişikliğe tepki vererek ölse de, 17 genin bu değişiklikten etkilenmediği tespit edildi.
Ribozom, mesajcı RNA’ları proteinlere dönüştüren karmaşık bir yapı olduğu için bu tür bir mühendislik çalışması için oldukça zorlu bir test alanı oluşturuyor. Ekip, ribozom proteinlerini isoleucine içermeyecek şekilde yeniden tasarlamak için derin öğrenme tabanlı protein tasarım yazılımlarından yararlandı.
Yazılım destekli bu süreç, ribozomun küçük alt birimindeki 21 proteinin tamamından isoleucine’in çıkarılmasıyla sonuçlandı. Özellikle rplW adlı genin kritik bir engel oluşturduğu süreçte, yazılımın önerdiği alternatif dizilimler sayesinde başarılı bir sonuç elde edildi.
Yapay zeka ve gelecekteki olasılıklar
Tüm bu süreç, AlphaFold 2 gibi Nobel ödüllü protein yapısı yazılımlarının yoğun kullanımıyla mümkün hale geldi. Araştırmacılar, yapay zeka modellerinin biyologların genellikle kaçınacağı radikal değişiklikler önerdiğini ve bu sayede imkansız görünen yapıların kurulabildiğini vurguluyor.
Bununla birlikte, mevcut yapay zeka modellerinin kararlarını açıklayamaması, bilim insanları için hala önemli bir kısıtlama olarak öne çıkıyor. Yazılımın neden belirli bir dizilimi tercih ettiğini tam olarak anlamak, insan zekasının analiz yeteneğine ihtiyaç duymaya devam ediyor.
Elde edilen yeni ribozom yapısı, hücrelerin normal bir E. coli’ye kıyasla yaklaşık yüzde 60 hızla büyümesini sağlıyor. Bu çalışma, genetik kodun sınırlarını zorlayarak yaşamın kökenine dair yeni bakış açıları sunmayı hedefliyor.
Kaynak: Shiftdelete
