Bütün İlaçlara Bağışıklı Olan Ölümsüz PhiKZ Virüsü
2017 yılında bilim insanları bütün antiviral ilaçlara bağışıklı olan ve aşısı bulunmayan ölümsüz bir virüs keşfettiler. PhiKZ virüsü insana bulaşırsa tedavi etmek imkansız ama kaygılanmayın: PhiKZ Jumbo faj sadece bakterilere bulaşıyor. Onu bakterileri bulaşan megavirüsten ayıran en önemli özelliği ise ele geçirdiği bakterinin içinde kendi çekirdek zarını üretmesi! 😮
PhiKZ virüsü bakteriye enjekte ettiği DNA’yı çekirdek zarının içinde koruyor ve bakterinin bağışıklık sistemini yeniyor. Gen makası CRISPR ile genetik tedaviye bile dirençli olan ölümsüz virüslerin nasıl ortaya çıktığını ve bir gün insanlara bulaşırlarsa bunları nasıl yenebileceğimizi görelim.
İlgili yazı: Virüsler Canlı mı ve RNA Yaşamın kökeni mi?
Bakterilere bulaşıyor
Sonuçta bir virüsün bakterilere bulaşması hiç kolay değildir; çünkü bakteriler 4 milyar yıldır virüslere karşı direnç geliştiriyor ki insanların bağışıklık sistemi bakteriler kadar gelişmiş olsaydı, hemen hemen hiç hastalanmaz veya kanser gibi genetik hastalıklara yakalanmazlardı.
Oysa PhiKZ jumbo faj bilim insanlarının son iki yılda test ettiği bütün bakterilerin bağışıklık sistemini yenmeyi başardı. Bunu da bir virüsten çok bakteri gibi davranmasına borçlu: Virüslerin çekirdek zarı yoktur ve genetik kodunu bu mikroskobik kesenin içinde saklamazlar.
Evet, megavirüs gibi bakteri kılığına girerek bakterileri aldatan dev virüsler var. Hatta bunların içinde protein molekülleri bile bulunuyor ki normalde virüslerin içinde protein yoktur. Sadece virüsün dışı koruyucu bir protein kılıfıyla sarılıdır ve bu yapı organına kapsit deriz.
Siz de dünyanın en büyük uçaklarından biri olan Boeing 747’yi çağrıştıran jumbo ismine aldanmayın: PhiKZ jumbo faj oldukça küçük bir virüs (120 nanometre uzunluğunda). Buna rağmen DNA’sını enjekte ederek bulaştığı bakterilerin içinde kendi çekirdek zarını üretiyor. Peki bunu neden yapıyor?
İlgili yazı: İnternetinizi Uçuracak En İyi 10 Modem
PhiKZ virüsü ve mitokondriler
Öncelikle çekirdek zarı virüsün genetik kodunu koruyor. Ancak, bu sorunun yanıtı çekirdek zarı olan ilk birhücrelilerin, yani ökaryotların 2,1 milyar yıl önce ortaya çıkışına kadar gider. Biyolog Nick Lane’nin Yaşam Neden Var kitabında savunduğu teoriye göre, hücrelerin enerji santrali olan ve oksijenle yakarak sindirdiğimiz besinlerden enerji üreten mitokondriler eskiden bağımsız birer bakteriydi (büyük olasılıkla sülfür kullanmayan bir mor bakteriden türediler).
Oysa 2 milyar yıl önce çekirdek zarı olmayan ilkel bir prokaryot hücre bu bakterileri yuttu. Dahası onları yabancı madde olarak bağışıklık sistemiyle öldürüp sindirmedi. Bunun yerine mitokondriler ile prokaryotlar ortakyaşarlık geliştirdiler, yani mitokondriler prokaryotların içinde yaşamaya başladı. Bu asalak bir ilişki değildi. Mitokondriler prokaryotlara karmaşık bir DNA üretmek için gereken enerjiyi sağladı ve bu da memeliler gibi kompleks canlıların ortaya çıkmasına imkan tanıdı.
Bunun kendi çekirdek zarını üreten PhiKZ virüsü ile ne ilgisi var derseniz: Prokaryotların içindeki mitokondriler üreme ve çevre uyum sağlama sistemlerinin doğal bir sonucu olarak sürekli yanal gen transferi yapıyor; yani prokaryotların içine kendi genlerini katmaya çalışıyordu. Bu da prokaryot DNA’sının zararlı mutasyon geçirmesi ve hücrenin ölmesine yol açıyordu. Böylece prokaryotlar mitokondri genlerini DNA’dan uzak tutacak moleküller geliştirmeye başladılar.
Ancak, mitokondrilerden dışarı çıkıp prokaryotun içindeki plazmada yayılan asi genler prokaryot DNA’sından uzak tutulduğunda bile protein kodlamaya devam ettiler; çünkü tek işlerdi buydu ve görevlerini aksatmadan yerine getirerek bakterinin hiçbir işine yaramayan protein atıkları ürettiler. Bu da bizi çekirdek zarına getiriyor:
Mitokondriler ve ökaryotlar
Protein atıkları prokaryotların içinde doğal olarak bulunan ve aynı zamanda onların hücre zarını oluşturan yağlı lipit moleküleriyle birleştiği zaman çok ilginç bir şey oldu: Asi genlerin atık proteinleri ve lipitler prokaryotun içinde bakteri DNA’sını koruyan bir çekirdek zarı üretti! İlk ökaryot hücreler işte böyle ortaya çıktı. 2 milyar yıl sonra da biz insanlar onlardan türedik. PhiKZ virüsü de bakterilerin içinde kendi proteinlerini kullanarak kendi DNA’sını koruyan bir çekirdek zarı üretiyor.
İlgili yazı: Gerçek Adem: ilk insan ne zaman yaşadı?
Gerçek çekirdek zarı değil
Konunun anlaşılması için basitleştirdim ama PhiKZ virüsü gerçek bir çekirdek zarı üretmiyor. Çekirdek zarları çift kılıflı olup bitkiler, hayvanlar, mantarlar ve diğer ökaryot canlıların genetik kodunu zararlı dış etkilerden korur. İnsanlar da sürekli mutasyon geçirip kanser olmamayı çekirdek zarına borçludur.
Çok basit bir genetik koda sahip olan bakterilerin bu zara ihtiyacı yoktur; ama yaklaşık 3 milyar bazdan oluşan insan DNA’sını zararlı mutasyonlardan korumanın en basit yolu onu dış etkilerden izole eden çekirdek zarıdır. PhiKZ virüsü ise bakteri içinde sadece proteinden oluşan bir kılıf üretiyor, yani bir endokapsit (iç kapsülcük). Endokapsiti gerçek çekirdek zarından ayıran iki eksiklik vardır:
Bir kere bu kapsül tek zarlıdır. İkincisi ise lipit ve proteinlerden değil, sadece proteinlerden oluşur. Yine de virüs DNA’sını çekirdek zarı gibi koruyor ki PhiKZ virüsü bu beceriyi evrim geçirerek kazandı. Virüsler yaşamın kökeni mi yazısında belirttiğim gibi bütün virüsler asalaktır; yani üremek için başka canlılara bulaşmak zorundadır.
Ayrıca çekirdek zarları da yoktur: Başka canlılara bulaşarak çoğaldıkları için kendi organlarını geliştirmelerine ve bunun için de çekirdek zarıyla koruyacakları karmaşık bir DNA’ya sahip olmalarına gerek yoktur. Bu nedenle biyologlar virüslerin bakterilerden türediğini ve eskiden kendi başına yaşamalarını sağlayan genleri vücutlarından atarak yalın asalak virüslere dönüştüklerini düşünüyor. Bu durumda PhiKZ virüsü çekirdek zarına benzeyen bir kılıf üretmeyi iki şekilde “öğrenmiş” olabilir:
İlgili yazı: Kodlama İçin En Gerekli 16 Programlama Dili
PhiKZ virüsü ve endokapsit
1) Ya virüsler ilk ökaryotlar oluştuğu zaman ortaya çıktı (yani zar üretmeyi mitokondri ve prokaryotlar arasındaki gen savaşından miras aldılar) ya da 2) Virüsler 4 milyar yıl önce ortaya çıktı ve neredeyse hayat kadar eskiler; ama endokapsit yapmayı bulaştıkları ökaryotlardan 2 milyar yıl önce öğrendiler.
Nasıl derseniz: Bütün bakteriler değişen doğa şartlarında hayatta kalmak için yanal gen transferi yaparak diğer bakterilerin genlerini kendi genlerine katarlar. Bu da onlara antibiyotiklere bağışıklık kazanma gibi müthiş bir güç verir. Bakterilere bulaşan virüsler de çekirdek zarına benzeyen bir zar üretme becerisini, bakterilerden yanal gen transferiyle veya doğal mutasyonla edinmiş olabilirler.
Sonuçta bu virüsler basit olduğundan ve tek amaçları da bakterilere bulaşmak olduğu için çift kılıflı gerçek bir çekirdek zarı üretmeye gerek duymadılar. Bunun yerine aynı işi gören basit bir protein kılıfı ürettiler. Böylece enerji ve malzemeden tasarruf ederek bakteriye enjekte ettikleri DNA veya RNA’yı fazla çaba harcamadan en etkili şekilde korumayı başardılar. Peki PhiKZ virüsünün çekirdek zarı genetik kodu nasıl koruyor? Bunun için bağışıklık sistemine kısaca göz atalım:
İlgili yazı: Corona Virüsü Neden Yarasalar Üzerinden Bulaştı?
PhiKZ virüsü neden ölümsüz?
Virüsleri etkisiz hale getirmenin iki ana yolu vardır: Ya hücrelere yapışarak hücre zarına uzay gemisinin hava kilidi gibi kenetlenmelerini sağlayan protein almaçlarını tıkarsınız (Bu almaçları anahtar-kilit gibi veya virüsün hücre zarına tutunup DNA’sını enjekte etmesini sağlayan birer kanca gibi düşünebilirsiniz) ya da mRNA’yı bloke edip transkriptaz yapmasını engellersiniz.
Almaçları (reseptörler) tıkama işini bağışıklık sisteminin ürettiği antikorlar halleder. Bazen de bunları tıkamak yerine virüsleri düşman olarak işaretlerler. Akyuvarlar da işaretlenen virüsleri avlayarak yok eder. Ancak, virüsleri etkisiz hale getirmek için mRNA’yı bloke etmek daha etkili bir yöntemdir; çünkü AIDS’e yol açan HIV gibi bazı virüsler protein kılıfını sürekli güncelleyerek şeklini değiştirir.
Böylece antikorlardan etkilenmezler ama direkt mRNA’nın çalışmasını engellerseniz hücreye bulaşan virüslerin kendini kopyalamasını da önlersiniz. mRNA nedir ve nasıl bloke edilir derseniz: Hücreler, bakteriler, arkeler ve virüsler mesajcı RNA kullanırlar. mRNA, virüs DNA veya RNA’sındaki genetik talimatları kendine kopyalayan bir organik moleküldür. Fermuarın bir şeridi gibi tek ipliklidir.
Aynı zamanda fermuar şeridi gibi dişli bir moleküldür ve virüsün genetik kodu bu dişlere geçmeli montaj elemanları gibi kodlanmıştır. Geçmeli montaj derken, mRNA’nın tırtıklı dişlerine ancak belli bazı moleküller bağlanabilir. Dolayısıyla mRNA 1960’lardaki eski bilgisayarların delikli kartları gibi çalışır. Virüs genlerini donanımsal olarak kopyalar, yani kendi yapısında kodlar.
mRNA’ya saldırmak gerekiyor
Virüs mRNA’sı bakteriye yayıldığında organik moleküller mRNA’ya çekilerek kendine uygun dişlerin üzerine yapışır. Dişler bu moleküllerin sadece virüs genetik talimatlarına uygun bir sırayla yapışmasına izin verir. Böylece moleküller tek iplikli mRNA üzerinde belirli bir sırayla dizilip birleşerek virüsün istediği proteinleri üretir; yani mRNA virüs talimatlarını moleküllere kopyalayıp yazmış olur (transkriptaz).
İlgili yazı: Evrenin En Büyük Yıldızı UY Scuti mi?
PhiKZ virüsünü durdurmak
İşte bu yüzden virüs mRNA’sının çalışmasını engellerseniz virüsün bakterinin içinde onun kaynaklarını kullanarak kendini kopyalamasını da engellemiş olursunuz. mRNA çalışmazsa bakteriye bulaşan virüs genetik kodu yeni bir virüs kopyalamak için gereken talimatları bakteriye aktaramaz. Bakterilerin de gen makası CRISPR Cas9 enzimine benzeyen ve DNA’yı kesip biçmesini sağlayan molekülleri var.
Normalde bu tür enzimler hücreler ve bakteriler bölünerek çoğalırken ortaya çıkan zararlı mutasyonları önlemekte kullanılır. Sonuçta bölünme demek bakteri DNA’sının yeni hücrelere kopyalanması demektir ama bu kusursuz bir süreç değildir. Gen makası DNA’daki kopyalama hatalarından kaynaklanan deformasyonu düzeltir. Gereksiz genleri kesip atar, gereksiz kopyaları siler veya genlerin yerini değiştirir. Bu sebeple mutasyon ve evrimin ayrılmaz bir parçasıdır.
CRISPR Cas9 enzimi ve buna benzeyen moleküler düzenleme araçları aynı zamanda virüs mRNA’sını kesip biçerek etkisiz hale getirir; yani bunlar bakterilerin bağışıklık sisteminin ayrılmaz bir parçasıdır. Öyle ki virüslere karşı insana dolaylı olarak Corona virüsü bulaştıran yarasalardan bile dayanıklı olmalarını sağlar. Oysa PhiKZ virüsü bakteriye enjekte ettiği DNA’yı protein kılıfına sarıyor ve gen makaslarının DNA’yı kesip biçmesini engelliyor. Bu da onu neredeyse ölümsüz kılıyor!
Burada önemli bir detaya dikkat etmek gerekiyor: mRNA, protein kılıfta korunan virüs RNA’sı talimatlarını kılıfın dışına taşıyarak bakteriye ulaştırır. Böylece bakterinin yeni virüsler üretmesini sağlar. Nasıl ki çekirdek zarı insan DNA’sının kopyalanmasına ve mRNA’nın genetik talimatları hücrelerde protein sentezleyen ribozomlara aktarmasına mani olmaz, protein kılıfı da virüs mRNA’sının çalışmasını engellemez. Öyleyse bakteri bağışıklık sistemine daha yakından bakalım:
İlgili yazı: İnternette teknik takip ve gözetimi önleme rehberi
PhiKZ virüsü ve bakteriler
Bakteriler insan vücudunun tersine bir virüsü ancak bulaştığı zaman engelleyebilirler; yani bağışıklık sistemi virüs DNA’sı bakterinin içine girdikten sonra harekete geçer. Bu süreçte mRNA virüs DNA’sı talimatlarını bakteriye taşır. Bu bağlamda bağışıklık sisteminin mRNA’yı engellemek için aldığı önlemlere kısaca sınırlama değişiklik (RM) sistemleri deriz.
RM sistemi iki enzimden oluşur. Bunlardan biri virüs DNA’sını yabancı madde olarak işaretler. Diğer enzim de zararlı DNA veya mRNA’yı kesip parçalar. En etkili RM sistemlerinden biri de gen makası CRISPR sistemleridir. Bunlar Cas9 gibi DNA kesici enzimler içerir ve genetik kod üzerinde herhangi bir geni işaretleyip kesebilirler. Kısacası bu enzimler yeterince evrim geçirirse bütün virüsleri durdurabilirler. Oysa virüs DNA’sı protein kılıfında gizleniyorsa bakteriler virüs genlerini bulamazlar.
Nitekim bilim insanları bakterilere diğer bakterilerden aldıkları en güçlü CRISPR MR sistemlerini vermelerine rağmen PhiKZ virüsü DNA’yı protein kılıfında koruyarak bağışıklık sisteminden gizlenmeyi başardı. Peki PhiKZ virüsünün hiç çaresi yok mu? Bu önemli; çünkü bu virüs insana bulaşmasa bile mutasyon geçiren torunları insanlara bulaşabilir.
Bu da çok tehlikeli bir şey! Bugün PhiKZ virüsü insana bulaşsa tedavisi yoktur. İnsan vücudu Corona virüsüne karşı üç haftada antikor üretip direnç geliştirebiliyor ve Corona vakaları işte böyle iyileşiyor; ama PhiKZ virüsü türevi bir virüs dünyanın en tehlikeli biyolojik silahı olurdu. Aşısı geliştirilemeyen, ilacı bulunmayan ölümsüz bir virüs… Bu canavarı henüz insanlara zararı yokken durdurabilir miyiz?
İlgili yazı: İnsanların Soyu Ne Zaman Tükenecek?
Neyse ki bir yolu var
Ancak, devam etmeden önce üç noktaya dikkat edelim: 1) Virüslerin genetik kodu DNA veya RNA olabilir. RNA da tek iplikli veya iki iplikli olabilir. 2) PhiKZ virüsünün genetik kodu DNA’dır. 3) DNA’nın talimatlarını bakteriye mRNA taşır.
Dolayısıyla bakterinin bağışıklık sisteminin kullandığı gen makasları hem DNA hem de mRNA’ya saldırabilir; ama virüs DNA’sı kılıfın içinde korunduğundan tek çare mRNA’yı etkisiz hale getirmektir. Bilim insanları da bunu baz alan tedaviler geliştirmeye çalışıyorlar.
Nitekim ilk başta gen makaslarını virüs DNA’sını koruyan protein kılıfının içine sokup DNA’yı parçalamaya çalıştılar ama CRISPR sistemleri küçücük kılıfa sığmadı. Buna karşın CRISPR kadar etkili olmasa da küçük bir gen makasını kılıfa sokarak virüsün genetik kodunu kısmen bozmayı başardılar. Bu da virüsün bakteri içinde yayılma hızını yavaşlattı.
Oysa virüsü yenmenin kesin yolu mRNA’yı parçalamaktan geçiyor. mRNA virüsün genetik talimatlarını bakteri içinde üretilen protein kılıfının dışına taşımak zorunda ve gen makasları da mRNA’yı kılıfın dışında yakalarsa bakterilere bulaşan jumbo faj virüslerden biri olan PhiKZ (ΦKZ) virüsünün kendini kopyalamasını engellemiş olacaklar. Henüz bunu başaramadık ama denemeye devam ediyoruz.
İlgili yazı: GDO’lu Retrovirüsler Kanseri Tedavi Edecek
Ölümsüz PhiKZ virüsü için sonsöz
Sonuç olarak küresel ısınma nedeniyle kutup buzları eriyor ve donmuş buzullar ile tundra toprağının içinde binlerce yıldır hapis kalan virüsler doğaya geri dönüyor. Küresel ısınma sebebiyle artan hava sıcaklığında tropik virüslerin mutasyon geçirerek yayılması da kolaylaşıyor.
Şimdilik uzak bir ihtimal olsa da gelecekte PhiKZ virüsü gibi ölümsüz bir virüs insanlara aracı hayvanlar üzerinden bulaşabilir. Corona virüsü yarasalardan insanlara böyle geçti. Bizim de çocuklarımızı hastalıklardan korumak için en kısa zamanda yeni antiviral ilaç geliştirmemiz gerekiyor. PhiKZ virüsünü inceleyerek insanlara bulaşabilecek ölümcül virüsleri baştan engelleme şansına sahibiz.
Peki Corona virüsü yarasalardan insanlara nasıl bulaştı? Onu da şimdi okuyabilir ve Çin arama motoru Baidu yapay zekasının Covid19’a yol açan Corona virüsü aşısı geliştirmekte nasıl kullanıldığına bakabilirsiniz. Virüslerin hayatın kökeni olup olmadığını inceledikten sonra insan kanı ve bağışıklık sisteminin evrimine nasıl yardım ettiğine görebilirsiniz. Bahar gelirken en sağlıklı günler sizlerin olsun.
Bakterilere bulaşan virüsler
1A bacteriophage nucleus-like compartment shields DNA from CRISPR nucleases
2A jumbo phage that forms a nucleus-like structure evades CRISPR–Cas DNA targeting but is vulnerable to type III RNA-based immunity
3Phikzvirus
4The arms race between bacteria and their phage foes
