Seray Yetkin
İçindekiler
Giriş
Mesajcı RNA ya da kısaca mRNA, son zamanlarda Pfizer-BioNTech ve Moderna KOVID-19 aşılarının önemli bir bileşeni olarak haberlerde görünüyor. Bu nükleik asit, bir amaç ve niyet uğruna uzun yoldan dilimlenmiş bir DNA dizisine benzetiliyor. Tek sarmallı RNA (ssRNA) olarak bilinen mRNA, doğal halde de bulunabilir.
Doğada daha nadir olarak bulunan formu çift-iplikli RNA (dsRNA), iki ipliğe sahip ve DNA çift sarmalına benzer bir yapıya sahiptir. Bazı virüslerde bulunur. Geçtiğimiz 10 yıllık süreç içerisinde bazı özel amaçlar için insanoğlu sentetik dsRNA yapıları geliştirmiştir.
Potansiyel uygulamaları hakkında daha çok bilinmesinin yanı sıra, araştırmacılar dsRNA’nın önemli özelliği olan yapı bozulumu hakkında çok az şey biliyorlardı. Bu sağlam yapıyla ilgili en önemli sorulardan biri ise umut verici uygulamalardan olan bir tür pestisit olarak tarımda yer almasıdır.
Washington Üniversitesi’nden Louis ve Enerji, Çevre ve Kimya Mühendisliği Yardımcı Doçenti Kimberly Parker, dsRNA’nın kimyasal kararlılığı hakkında yaptıkları laboratuvar araştırmasında, tarımdan tıbba kadar birçok alanda faydalı olabilecek ortak varsayımları darmadağın etti. Araştırma sonuçlarına göre, yaşamın kökenlerini anlamamız için bize yardımcı olabilecek bu molekül hakkındaki bulgular geçtiğimiz yaz Çevre Bilimi ve Teknolojisi Dergisi’nde yayımlandı.
Temel olarak, ssRNA davranışı hakkında bildiklerimizin dsRNA davranışını öngördüğüne dair yapılan ve yaygın olan bu varsayıma meydan okuyoruz.
Parker
RNA hakkında bilinen genel bilginin, DNA’dan daha az stabilitesinin olması olduğunu söyleyen Parker, bunu RNA yapısının nükleik asidin kendi kendine daha küçük parçalara ayrılmasına neden olabilecek birkaç ekstra atoma sahip olmasıyla açıklamaktadır. Fakat bu ssRNA ve DNA karşılaştırmasıdır.
Peki ssRNA ve dsRNA Arasındaki Farklılık Nedir?
Parker ve Ph.D. öğrencilerinden Ke Zhang, dsRNA bozulmasını araştırmak için çalışmalara başladı. Ekip, dsRNA’nın ssRNA ile aynı temel yapıya sahip olmasına rağmen, kimyasal olarak ssRNA’dan daha kararlı bir yapıya sahip olduğu sonucuna vardı. ssRNA’nın, dakikalar içinde aşırı sert alkali pH koşullarında bozulmasına karşılık dsRNA varlığını sürdürmüştür.
dsRNA’nın bozulma süreciyle ilgili bilinenlerin azlığının yanı sıra, sadece araştırmacılar tarafından değil, pestisit kullanımını düzenleyen Çevre Koruma Ajansı gibi kurumlar tarafından da ssRNA ile aynı olduğu düşünülüyordu.
Temel olarak, ssRNA davranışı hakkında bildiklerimizin dsRNA davranışını öngördüğüne dair yaygın bir varsayıma meydan okuyoruz.
Parker
Yakın bir zamanda dsRNA, pestisit dünyasında çok konuşulanlar listesinde yer aldı. Bir dsRNA pestisiti içerecek şekilde genetiğiyle oynanmış ilk mahsullerin, 2022 yılında ekilme ihtimali bulunmaktadır.
Parker, dsRNA pestisitlerinin, çevresel kaderine baktığımızda kilit sorunun şu olduğunu söylemektedir: “Bu yapılar kalıcı mı yoksa hızla bozulacaklar mı?”.
Parker, dsRNA üzerinde etkili olan kimyasal işlemler yapının hızlı bir şekilde bozulmasına neden olması ihtimali üzerine; “Potansiyel olarak güvenli kabul edilebilir ve bunun için fazla endişelenmenize gerek yok. Ancak parçalanması için daha özel koşullar gerekiyor. Örneğin belirli enzimler, güvenliği ve çevreye yönelik potansiyel riskleri hakkında düşünme şeklinizi değiştirir. Kalıcılığı sınırlamak amacıyla kimyasal kararsızlığa tek başına güvenemezsiniz.”
Aynı zamanda araştırmacılar, dsRNA’nın şaşırtıcı kimyasal kararlılığını kullanarak iyi bir amaç uğruna nasıl kullanılabileceğini de araştırdı. dsRNA kimyasal olarak kararlı olmasına rağmen enzimler tarafından bozunabilir. Bu, dsRNA pestisitlerinin ve ürünlerinin depolanmasını zorlaştırabilmesinin yanı sıra ayrıca dsRNA seviyelerinin doğru bir şekilde ölçülmesini de zorlaştırabilir. Bu durum dsRNA’nın numune toplandıktan sonra ancak analiz edilmeden önce gradyan yapabilmesi ile açıklanır.
Zhang, dsRNA’nın benzersiz kimyasal kararlılığının, numunelerde dsRNA’yı stabilize etmek için kullanılıp kullanılamayacağını gözlemledi. ssRNA ve dsRNA, her iki RNA türünü de parçalamak için çalışan enzimlere sahip olan insan tükürüğünde ve toprakta nasıl bozulduğunu inceledi.
İnceleme sonucu, her iki RNA tipi de topraktaki ve insan tükürüğündeki enzimlerle hızlıca degrede oldu. pH enzimleri yok edecek bir alkali duruma yükseltildiği zaman, ssRNA’nın da alkali koşullarda hızla bozulduğu gözlemlenildi. Ancak dsRNA aslında daha yüksek pH’da daha kararlıydı.
Yapılan araştırmalara göre, dsRNA ister pestisitler için kullanılsın ister medikal de isterse de araştırma için, ekstra koruma sağlamak için yüksek pH koşullarında saklanması gerekmektedir.
dsRNA ile çalıştığınızı varsayalım ve hapşırdınız, örneklerinizi degrede etme konusunda şüphelenebilirsiniz. Fakat ortam pH’sını yükseltmek, enzim aktivitesini durduracağı için onları kimyasal bozunmadan kurtarabilirsiniz.
Parker
Sadece varsayım olan ancak Zhang’ın dikkatini çeken bir konu ise Dünyadaki yaşamın kökeninin gizemlerini çözmek. dsRNA daha iyi anlaşılabilirse bu konunun aydınlatılması için fayda sağlayabileceğini düşünmektedir.
Daha küçük moleküllerin, RNA’yı oluşturmak amacıyla bir araya gelmesi ve Dünya’daki yaşamın hidrotermal bacalarda başladığına dair uzun süredir süregelen bir teori var. Ancak bu teorinin önemli bir eksikliği bulunmaktadır. Bu havalandırmalardaki koşullar, alkali olmalıydı.
Bazı bilim insanları, RNA’nın bu tür koşullarda bozulacağı için bunun mümkün olamayacağını düşünüyor ama bunun yalnızca ssRNA için doğru olduğu sonucuna vardık ve dsRNA’yı alkali pH’ta düşünürsek, kimyasal kararlılığını koruyabilir.
Zhang
Kaynak: https://phys.org/news/2021-07-double-strand-rna-traits-single-stranded.html
Görsel Kaynak: https://theconversation.com/3-mrna-vaccines-researchers-are-working-on-that-arent-covid-157858
Editör: Elif Berfin KORGAN