Hücrelerin bizim hakkımızda konuştuklarını, gece ve gündüz mikrodünyada gidip gelen milyarlarca fısıl­tıyla ne dediğimiz, ne yaptığımız hakkında yorum yaptıklarını, her hareketimizi kontrol ettiklerini dü­şünmek belki delice. Ancak, bu hücresel "chaf'in, milyonlarca hücrenin işbirliği ve eşgüdümünün ge­rektiği çok hücreli canlılar için yaşamsal olduğu da bir gerçek. Peki, ama hücrelerarası iletişim nasıl gerçekleşiyor? Nasıl oluyor da, gelişen bir embriyoda hücreler nereye gideceklerini, kan hücresi mi, si­nir hücresi mi olacaklarını ve ne zaman çoğalmaya başlayacaklarını biliyorlar? Kas hücrelerine enerji sağlamak için kandan şeker alımı gerektiğini söyleyen pankreas hücreleri hangi dille konuşuyorlar? Da­ha da can alıcısı, davetsiz konuklarla karşılaştıklarında, bağışıklık sisteminin şövalyeleri T lenf hücrele­rine çoğalma komutunu kim veriyor? Elektrikler kesildiğinde, siz elektrik arızayı ararken, bu ve diğer tepkilerinizi sağlayan sinir hücreleriniz kime telefon ediyor?
Hücrelerarası iletişimle ilgili bu uç­suz bucaksız soruların yanıtları, 1950'li yılların sonlarında gün ışığına çıkmaya başlamış. Washington Üniversite-si'nden biyokimyacılar, Edwin G. Krebs ve Edmond H. Fischer'la, Vanderbilt Üniversitesi'nden biyokimyacı Earl W. Sutherland, hücrede ileti aktaran mole­külleri bulmuşlar. Bu keşif, üç bilima-damına Nobel Ödülü getirmiş. Hücreler arasında bilgi aktarımıyla ilgili araştır­malar, 1980'in başlarında ilerleme kay­detmiş. Bugün, hücrelerin plazma za-rıyla birbirlerinden yalıtılmadığını; bir­çok dokuda hücreler arasında, temel olarak silindirik zar proteinlerinden ya­pılmış küçücük geçitler olduğunu bili­yoruz. Bu geçitler, birleşme kanalları olarak adlandırılıyor. Fazla kan şekeri­nin (glukozun) karaciğer hücrelerinde glikojen olarak depolanması ya da ge-
rektiğinde glikojenin glukoza çevrile­rek kan dolaşımına karışması birleşme kanalları aracılığıyla mümkün. Bu ka­nallar, kalp kasında da yaşamsal önem taşıyorlar. Yüklü iyonlar şeklindeki elektriksel uyarıların hücreler boyunca ilerlemesini sağlıyorlar. Sonuç, eşgü­dümlü bir kasılma. Anlaşılacağı gibi, hücrelerarası dil, kimyasal ve elektrik­sel. Bu dilin etkin kullanılması için, hücreden hücreye hem yakına hem uzağa ileti alma ve gönderme yollarıyla birlikte, iletilerin değerlendirilip işlene­ceği bir sistemin olması da gerekli.
Kimyasal iletilerde, üç aşağı beş yu­karı aynı temel mantık geçerli. Küçük moleküllerle kimyasal ileti gönderiliyor. Bu küçük moleküller, "almaç" (resep­tör) olarak adlandırılan daha büyük mo­leküllere bağlanıyorlar. Alıcı moleküller olan almaçlara, hücrelerin penceresi gö-
züyle bakılabilir. Küçük moleküllerin almaçlarla birleşmesi, almaçların şekli­nin değişmesine ya da diğer almaçlarla kümeleşmelerine neden oluyor. Bu, hücre içinde bir dizi protein etkileşimi­ni başlatıyor. Kimi anahtar enzimler ya da yazılım proteinleri etkin hale geliyor ya da etkinlikleri sona eriyor. Yani ileti­lere yeşil ya da kırmızı ışık yakılıyor. Enzimlerin ya da yazılım proteinlerinin etkin hale gelmesiyle, kimi genler de et-kinleşiyor ve bazı proteinlerin üretimi başlatılıyor. Bu da genlerde bulunan ya­pısal ya da işlevsel bilgilerin harekete geçirilmesi demek. Hücre, aldığı iletiye göre davranıyor; bölünüyor, farklılaşı yor ya da ölüyor. Gerçekte, hücreler sü rekli yüzlerce farklı iletinin bombardı manı altında, durmaksızın çevrelerine tepki vermeye ve uyum sağlamaya çalı şıyorlar.
'
BİLİM ve TEKNİK 54 Kasım 2004
ceğini ileri sürmek, herşeyden öte ol­dukça gülünç bir yaklaşım. Linux'un geliştirilme süreci içinde pek çok kişi tarafından denenmesi ve ayrıntılı ola­rak incelenmesi, doğru bir şekilde çalış­masını ve sağlamlığını da pekiştiren bir özellik olarak öne çıkıyor. Bu şekilde ortaya çıkan kaliteli Linux yazılımları kişilerin istekleri doğrultusunda kolay­ca ve hızlı bir biçimde özelleştirilebil-diklerinden, kullanıcılarına ileri düzey­de bir esneklik olanağı da sağlıyor.
Sağladığı tüm avantajlara ve art­makta olan yaygınlığına karşın, eski Windows makinelerini Linux'a dönüş­türecek olan kişi sayısını şimdiden tah­min etmek oldukça güç. Aslında bu so­runun yanıtı, soruyu sorduğunuz gru­ba göre de değişebilir. Bilgisayarlarını temel olarak yazı yazmak, İnternet'te gezinmek, e-posta alıp göndermek ve dijital fotoğraflarını paylaşmak için kullanan ev kullanıcılarının öncelikli beklentisi, bu gereksinimlerini yerine getirmelerini sağlayacak en düşük ma­liyetli makineyi edinmek. Linux taban­lı OpenOffice gibi programlar, bu kate­gorideki kullanıcıları için oldukça et­kin ve ücretsiz bir çözüm sunuyor. Li-nux'a göç etme olasılığı bulunan bir di­ğer grupsa, işyerlerindeki görevlerini yerine getirmek için bilgisayar kulla­nan çalışanlar. Yardım masaları, çağrı merkezleri, bilgi işlem departmanları ya da resepsiyon bölümleri gibi çeşitli mesleklerde yer alan kişilerin gereksi­nim duyduğu tek şey bir internet tara­yıcı ve web tabanlı bir e-posta ve bu da iş hayatındaki kişilerin üçte birinin ko­laylıkla Linux'a geçebileceği anlamına geliyor. Amerika'da yalnızca çağrı mer­kezlerinde çalışan müşteri temsilcileri­nin sayısının 2,9 milyon olduğu gözö-nüne alınırsa, bu üçte birlik oran ol­dukça önemli bir sayı olarak karşımıza çıkıyor.
Özgürleşen Devletler, Özgürleşen Dünya
Yazılım maliyetlerinin şirket yöneti­cileri için bile cezbedici olması, açık kaynak kodlu masaüst yazılımlarını ka­mu kuruluşları için de önemli bir avan­taj haline getiriyor. Brezilya devleti pek çok şehirde Linux ve ücretsiz programları tercih ederek, masaüstü yazılım konuSunda milyonlarca dolar
yükten kurtuluyor. Hükümetlerin Li-nux ve benzeri açık kaynak kdolu yazı­lımlara yönelen ilgisi, bununla sınırlı değil. Geçtiğimiz günlerde Fransa ve Çin hükümetleri, özgür yazılım işletim sistemleri geliştirilmesi konusunda bir işbirliği antlaşması imzaladı. Zaten geçtiğimiz iki yıl içinde Çin hükümeti okullarında ve bakanlıklarında Li-nux'u geniş çaplı olarak kullanmaya başladı. Japonya, Güney Kore ve Çin, Doğu Asya dilleri için gerekli olan dil özelliklerini destekleyen bir Asya Li-nux versiyonu olacak Asianux üzerin­de çalışmalarını sürdürmekte. Dani­marka Maliye Bakanlığı da, kullanmak­ta olduğu farklı sistemler arasındaki veri alışverişini iyileştirmek amacıyla bir özgür yazılım projesine başlıyor.
Münih kenti telif haklan ile ilgili problemlere karşı aöık kaynak kodlu
tim sistemlerine geçiş konusunda çalış­malar başlatılmış durumda. Linux te­melli ulusal bir işletim sistemi gelişti­rilmesi amacıyla TÜBİTAK bünyesinde başlatılmış olan "Uludağ" isimli ulusal dağıtım projesi, bir yılı aşan süredir ha­zırlıkları süren bir girişim. (Bu proje ile ilgili ayrıntılı bilgiyi, "Ulusal Dağı­tım: ULUDAĞ" başlıklı çerçevede bula­bilirsiniz.)
Lisans ücretlerini ortadan kaldırdı­ğı için, korsan yazılıma karşı çözüm olarak da görülen açık kaynak kodlu Linux, bilişim dünyasının kapitalist çarklarının arasına bir çomak gibi gire­rek şimdiye kadar işleyen sistemi kök­ten değiştirebilir. Böylesine güçlü bir iddia sunan Linux'un ne olduğunu görmek ve kendiniz de denemek ister­seniz, öncelikli olarak yapmanız gere­ken şey, kendi ülkenizdeki Linux grup­larıyla iletişme geçmek olabilir. Türki­ye'de Linux kullanıcıları derneği gibi pek çok dernek ve grup, konuyla ilgi­lenen kişileri Linux dünyasıyla tanıştır­mak için pek çok çalışma yürütüyor. Bu gruplar aracılığıyla bir Linux cd'si ve Linux'u kullanmak için gerekli te­mel nilgileri edinip bilgisayarınıza Li-nux işletim sistemi kurduğunuzda, çok da farklı bir görüntü beklememenizi öneririz. Zira Windows alışkanlığına sahip yeni kullanıcılarını şaşırtıp ür­kütmemek için Linux bünyesinde son yıllarda yürütülen çalışmalar sayesin­de, Linux yüklediğinizde karşınıza çı­kan görüntü, Windows masaüstü ara-yüzüne oldukça benzer bir görünüm­de. Öyle ki, ilk anda kendi kendinize "Bu muymuş Linux dedikleri? Ben de çok daha karmaşık ve anlaşılmaz bir şey bekliyordum." diyebilirsiniz. Zaten aslında hepimiz belki de hiç farkında olmadan, bilgisayarlarımızın başına İn-ternet'te gezinirken pek çok kez Li-nux'u kullanıyoruz. Çünkü internet üzerinde çalışan pek çok veritabanı ve sunucu, Linux tabanlı makineler üzeri­ne kurulu. Hatta her gün birçok arama yapmak için bir çoğumuzun başlıca başvuru kaynağı olan Google arama motoru bile, binlerce Linux sunucusu üzerine kurulmuş veritabanlarından oluşuyor.
Ayşenur Topçuoğlu Akman Kaynaklar: Roush, W.; "Linux is finally offering Windows users a real choice.";
Technology Review, Ekim 2004, sayfa 50 - 55. Fişek D.; "Linux Nedir? Yenir mi?"http://seminer.linux.org.tr/semi-
ner-notlari/linux-nedir/
Eren, Murat, A.; "CNU Felsefesi ve Linux işletim Sistemi"; http://www.lkd.org.tr http://www.linux.org.tr http://www.uludag.org.tr
Kasım 2004 53 BlLlM veTEKNlK
işletim sistemi Linux'a geçişi tamamla­mak için sürdürdüğü çalışmalarını ta­mamlamak üzere. Avrupa Birliği yasa­larının öngördüğü yeni telif haklan mevzuatına göre, Linux'un birçok teli­fi ihlal ettiği öne sürülmüş ve bu ne­denle de geçişin gözden geçirileceği açıklanmıştı. Anak Münih kent meclisi, tüm çekinceler karşın açık kaynağa ge­çiş uygulamasını sürdürme kararı aldı­ğını açıkladı. A.B.D hükümeti de Linux ve açık kaynak kodlu çözümler kullan­mayı benimseme yoluna ilerliyor. Baş­ta Savunma Bakanlığı olmak üzere pek çok bölüm, Linux'a yakın olduğu­nu açıkça belirtiyor.
Ülkemizde de bireysel Linux kulla­nıcılarının ve Linux kullanıcıların bira-raya geldiği platformların ve dernekle­rin sayısı, son yıllarda ciddi bir artış göstermekte. Ayrıca Türkiye devleti boyutunda da açık kaynak kodlu işle-
Silindirik zar proteinleri Komşu hücrelerin zarları
iki hücre arasındaki iletişimi birleşme kanalları sağlar.
İletiler için, o iletilere özgü almaç­lar olduğu, iletilerin farklı görevler için gönderildikleri, almaçların bekle­dikleri iletiler dışındakiler! yok saydık­ları da düşünülecek olursa, iletişim ağının olağanüstülüğü ortada. Bir, iki, -bu kadar mı?- onlarca, binlerce, mil­yonlarca hücrenin iletişimiyle koca­man, görünmez bir dünya oluşuyor. Bu dünyada hücre olmak ne demek anlamak istiyorsanız, kendinizi gürül­tülü ve kalabalık bir kafede düşünün. Dikkatinizi yeterince toplayamazsanız, o gürültü içinde arkadaşınızın ne iç­mek istediğinizi sorduğunu duymaya­bilirsiniz. Arkadaşınızın sesi, diğerleri­nin karşılarındakinin dikkatini çekmek için bağırışları arasında kaybolup gi­der. Kafe benzeşimiyle, iletilerin farklı uzaklıklara gönderilebileceği açıklana­biliyor. Kimi iletiler daha uzaklara gönderiliyor. Bunun için "endokrin ile­tiler" kullanılıyor. Bu durumda, östro-jen, testosteron ya da kan şekeri ve ad­renali düzenleyen insülin gibi hormon­lar kana bırakılıyor. Kan yoluyla hor-manlar, tüm vücuda ulaşabiliyor. Bu uzaktan iletişimi, arkadaşınızın ayağa kalkıp siparişleri kafenin öbür tarafın­daki garsona bağırarak haber vermesi­ne benzetebiliriz. Bir de uzun boylu, gizemli bir yabancının kulağınıza eği­lip bir espresso isteyip istemediğinizi sorması meselesi var. Bu da yakından iletişim. "Parakrin iletilerle", hücreler komşu hücrelerle haberleşebiliyorlar. Sinir hücreleri arasında ileti taşıyan nörotransmiterlerle, hücre bölünmesi ve yaraların iyileşmesinde içerilen bü­yüme etkenleri bu şekilde salgılanıyor. Gizemli yabancının etkisinden kurtul­mak için bir bardak su içmeniz gerek­tiğini düşünüp, kafenin tezgâhına yö­neldiğinizde ne olduğunu anlamak isti­yorsanız, "otokrin iletileri" bilmeniz
Bir iletinin mekanizması 3 aşamad
(4) Protein Yazılımı           
Hedef hücre İletinin hedef hücreye ulaşması farklı yollardan olur.
gerekiyor. Otokrin iletilerle, hücrenin kendi kendine iletişimi sağlanıyor. Ba­ğışıklık sisteminde görev yapan T lenf hücreleri, yabancı bir proteinle karşı­laştıklarında vücut savunmasını güç­lendirmek için çoğalıyorlar. İşte, bu ço­ğalmayı bildirmek için otokrin iletiler kullanılıyor. Ancak otokrin iletiler, kanser hücrelerinin hızla çoğalmasına da izin veriyor. Kimi meme kanserle­rinde, hücre bölünmesini hızlandır­mak için östrojen üretiliyor. Bilima-damları, kanser hücrelerinin yavaşla­ması için, tamoxifen adlı bir ilaç geliş­tirmişler. Bu ilaç, östrojen almacını iş­lemez hale getiriyor.
Postacı Moleküller
Endokrin, parakrin ve otokrin ileti­leri gönderen yüzlerce farklı molekül var. Bu moleküller sınırlandırıldığında, bir grubu steroid hormonları oluşturu­yor. Cinsiyet hormonları olan östrojen, testosteron ve progesterondan başka stres hormonu olarak bilinen kortizol da bu grupta. Steroid hormonların ço­ğu susever olduğundan, bileşiminde yağ bulunan hücre zarını kolayca aşa­mıyorlar. Bu özellik, kimyasal iletilerin neden almaçlara gereksinimleri oldu­ğunu gösteriyor. Steroid hormonlar o kadar küçükler ki, susevmez molekül­lerle zardan içeri girebiliyorlar. Hücre içine girdikten sonra da hücre içi al­maçlara tutunuyorlar. Bu almaçlar ger­çekte, yazılım proteinleri. Hormonların bu proteinlere bağlanmasıyla almaçla­rın şekil değiştirmesi, genlerin etkin hale gelmesi ya da etkinliklerinin dur­ması gerçekleşiyor.
Araştırmacıların kimyasal molekül­lerle ilgili olarak şaşırdıkları konu, çö­zünmüş gazların da vücut içinde ileti taşımaları. Asit yağmurlarının baş so-
rumlusu, sigaranın toksik maddesi ola­rak bilinen nitrik oksit (NO), hücrelera­rası iletişimde parakrin ve otokrin ileti­leri taşıyor. Atardamarların iç duvarın­da üretilen NO, difüzyonla kaslara ge­çerek, kasların gevşemesini ve kan da­marlarının açılmasını sağlıyor. Bu, etki­li bir patlayıcı olan nitrogliserinin kalp hastalarına neden verildiğini açıklıyor. Nitrogliserin, vücutta NO'e çevrilerek, kan damarlarının açılmasını sağlıyor. Böylece, yüksek kan basıncı düşüyor ve kan akışı hızlanıyor.
Bir diğer postacı molekül grubu, nö-rotransmiterler. Bunlar, sinir hücreleri­nin birbiri ya da kas hücreleri gibi he­def hücreler arasındaki iletileri taşıyor­lar. Bu küçük moleküller, sinir hücrele­riyle hedef arasındaki "sinaps" denen aralıklarda çalışıyorlar. Sinapslara sinir hücrelerinin bağlantı yerleri olarak da bakılabilir. Sinir hücrelerinde hem elektriksel hem de kimyasal ileti birara-da kullanılıyor. Elektriksel ileti, yüklü iyonların yer değiştirmesiyle oluşuyor. İleti sinir hücresi boyunca ilerleyerek, hücrenin uç kısmına ulaşıyor. Burada nörotransmiterler sinapsa bırakılıyor­lar, yani ileti kimyasal şekle dönüyor. Nörotransmiterler de susever oldukla­rından diğer hücrenin zarını tek başla­rına geçemiyorlar, hücre yüzeyindeki almaçlara bağlanıyorlar. Sürecin işleyi­şini daha iyi anlamak için kas hücrele­rinin nasıl çalıştığına bakalım. Sinir hücrelerinde elektriksel iletileri karşıla­yan almaçlar iki tipte. Bunların bir kıs­mı, hücre zarı boyunca iyon akışını de­netleyen kanalların etkinliğini düzenle­meye yarıyor. Ancak çoğu, şekil deği­şikliğine uğrayarak iyon kanallarının doğrudan açılmasını sağlıyor. Kas hüc­relerinin kasılması, bu tip almaçlar ara­cılığıyla oluyor. Sinir hücrelerindeki elektriksel iletileri, bilimadamlarmca
Kasım 2004 55 BİLİM veTEKNİK
ilk tanımlanan nörotransmiter olan ase-tilkolin, kas hücresine taşıyor. Asetilko-lin kas hücresinde, kendine özgü al­maçlara bağlanıyor. Almaçtaki şekil de­ğişikliğiyle, iyon kanalları açılıyor ve sodyum (Na) iyonları hücre içine akı­yor. Bu da, zar boyunca "aksiyon po­tansiyeli" denen elektrik yükü farkını oluşturuyor. Hücre bu durumu denge­lemek için, hücrede bulunan kalsiyu­mu (Ca) salıyor. Böylece kas hücreleri kasılıyor.
Nörotransmiterler, beyinde de kilit noktalan. Örneğin, serotoninin biyo­kimyasal olarak kaygı gibi baskın duy­gularda önemli rolü olduğu, düşük miktarının depresyona neden olduğu biliniyor. Özellikle "ekstazi" adlı uyuş­turucunun, serotonin düzeyini yükselt­tiği, bunun da kullanıcılarda vücut sı­caklığını artırdığı ve elbette yan etkile­rinin olduğu belirlenmiş. Beyinde, hi-potalamustaki yüksek serotonin düze­yi, böbreklerin boşaltımını durduruyor. Bu, kimi ekstazi kullanıcılarının neden fazla sıvı tüketiminden öldüklerini açıklıyor. Birçok araştırmacı, uzun sü­re bu uyuşturucuyu kullanmanın vü­cutta serotonin üretimine zarar verece­ğini düşünüyor.
Hücrelerarası iletişimi sağlayan mo­leküller içinde en büyük grubu peptid-ler oluşturuyor. Peptidler, birkaç taney­le yüzlerce arasında aminoasitin birbiri­ne bağlı olduğu zincirler. İnsülin gibi hormonlar ve büyüme etkenleri, peptid yapısındalar. Büyüme etkenleri yarala­rın iyileşmesine ve pıhtılaşmaya yar­dımcı oluyorlar. Kimi peptidler de, hüc­renin gelişimini düzenliyor, hücre bö­lünmesini denetliyor ve hücrelere ne olmaları gerektiğini söylüyor. İnterlö-kin, interferon gibi sitokinler, T ve B lenf hücrelerinin farklılaşmasını ve ge­lişmesini düzenliyorlar. Enfeksiyon du­rumunda bağışıklık sisteminde görev yapan hücreler sitokin salgılıyorlar. Ör­neğin AİDS hastalığında, yardımcı T lenf hücrelerinin kaybı, hastanın bağı­şıklık sistemini alabora ediyor.
Prostaglandinleri de içeren ekosa-noidler, ileti moleküllerinden diğer bir grubu oluşturuyor. Bunlar, yağ bile-şimli moleküller ve yaralanmalarda en­feksiyona karşı bağışıklık sisteminin tepkisi iltihaplanma, kanın pıhtılaşması ve düz kasların kasılmasıyla ilgili işlev­lerde etkililer. Bu, ekosanoidlerin üreti­mini engelleyen aspirinin neden kanın
küllerin almaçlanndaki sorunlardan kaynaklandığı ortaya çıkmış.
Bir embriyoda hücreye gelen ileti­lerle, genlerdeki bilgilerin işletimi başlı­yor. Bunu biliyoruz. Her hücrede aynı genetik bilgi saklı. Bunu da biliyoruz. Peki, kas ya da kan dokularının oluşu­munu sağlayacak hücrelerin özelleşme­si nasıl oluyor? Bunun yanıtı, hücreler­de farklılaşmayı sağlayacak farklı ileti­lerin olması ve bu iletilerin, hücrelerin gen havuzunda bulunan farklı gen kü­melerini işletmeleriyle açıklanıyor. Bu bile, vücut içinde hücresel farklılaşma için, hücrelerarası iletişimin ne kadar önemli olduğunu ortaya koymaya ye­terli. İletişimde oluşan herhangi bir terslik canlı gelişimini doğrudan etkili­yor. Bunun nasıl olduğunu, 1960'larda hamile kadınların kullandıkları, talido-mid adlı ilaçtan anlayabiliriz. İlaç, uyku hapı olarak ve sabah bulantılarına kar­şı üretilmiş. Ancak, ilacı kullanan hami­le kadınların bebekleri gelişmemiş kol, bacak ve parmaklarla, göz ve yüz kas­larında sinirsel işlev bozukluklarıyla doğmuşlar. Normalde 4-5. hafta içinde embriyoda, bir bitki gövdesinden dalla­rın gelişmesine benzer şekilde, kollar ve bacaklar tomurcuklanıyor. Kolların, bacakların vücuttan tomurcuklandığı yerdeki hücrelere "fibroblast büyüme etkeni" iletileri gönderiliyor. Bu iletiler­le hücre bölünmesi başlayarak gelişme evresine giriliyor. Hücreler çoğalmaya devam ettikçe daha yaşlı olanlar, doğal olarak tomurcuklanma yerinden uzak­ta kalıyor. Bu sırada fibroblast büyüme etkenleri daha yakın bölgelere dağılı­yor. Bunun anlamı şu: Hücreler, iletile­ri alma sürelerinin uzunluğuna göre farklılaşıyorlar. En uzun uyarının alın­dığı yerde el ve ayak oluşuyor. Bu bil­gilerden, bilimadamlarının talidomidle ilgili olarak çıkardıkları sonuç, ilacın gelişim evresinde hücre bölünmesini durdurduğu. Hücre bölünmesi durun­ca, tüm hücreler uzun süre fibroblast büyüme etkeni uyarısı alıyorlar ve fark-lılaşarak, sanki herşey normalmiş gibi ancak tomurcuklanma yerine yakın, bulundukları yerde kollan ya da bacak­ları oluşturuyorlar. Bu da, bebeğin kısa kollu ya da bacaklı olmasına neden olu­yor.
Araştırmacılar, hücrelerin nasıl fark­lılaştığını çözümlemenin kanseri anla­mada da önemli bir anahtar olacağını düşünüyorlar. Kanser, bir hücre hasta-
Sinir hücrelerinde elektriksel ve kimyasal iletiler birarada kullanılır.
pıhtılaşmasını ve damar tıkanmalarını engellediğini açıklıyor. Böylece kan akışı artabiliyor ve hücrelerin kan ge­reksinimi daha kolay karşılanabiliyor.
Araştırmalar Hangi Aşamada?
Geçen 15 yıla bakıldığında, insan hücreleri arasındaki iletişimle ilgili iki kolda ilerlendiği görülüyor. Biri, hücre­sel iletilerin hastalıklarda nasıl rol oy­nadığı hakkında. Bilimadamları, kan­ser, şişmanlık, şeker gibi hastalıklarda hücrelerin nasıl davrandığını inceliyor­lar. Diğeri de gittikçe önemi artan bir diğer araştırma alanı, gelişim biyolojisi­ne odaklı. Gelişen bir embriyoda hücre­lerin nasıl iletişime geçtikleri, bu ileti­şim bir şekilde kesilirse neler olacağı anlaşılmaya çalışılıyor. Bu çalışmalarda diğer canlıların hücresel iletişimi de in­celeniyor. Bir meyve sineğinin ya da bir solucanın, yani basit yapılı bir canlının hücresel iletişimini anlamak ne işe ya­rayabilir diye düşünebilirsiniz. Ancak, evrimsel benzerliklerimizi ve farklılıkla­rımızı bulmak, önemli bilgilere ulaşma­mızı sağlıyor. Genetik haritası tama­men çıkarılmış meyve sineğini ele ala­lım. Bilimadamları küçücük kıllarla kaplı meyve sineklerinin embriyosunda kanat ve bacakların gelişimini incele­miş ve kanat gelişimini kontrol eden ileti moleküllerini bulmuşlar. Meyve si­neklerinde kanat, tıpkı insanlardaki kollar ve bacaklar gibi bir organ. Sinek-lerdeki kanat gelişimini uyaran benzer moleküllerin, insan vücudunda kol ve bacak gelişiminde etkili oldukları bu­lunmuş. Üstelik bu moleküller, hücre bölünmesinde de görevli. Daha da il­ginci, bir tür deri kanserinin bu mole-
BİLİM ve TEKNİK 56 Kası m 2004
lığı. Hücre farklılaşması ve bölünmesi­nin kontrolden çıkmasıyla ortaya çıkı­yor. Araştırmacılar, hücre kansere ya­kalanana kadar birçok kontrol meka­nizması olduğunu düşünüyorlar. An­cak, hücre bölünmesinin kontrolden çıkmasıyla tümör kitlesinin oluştuğunu da biliyorlar. Bunu sağlayan birçok et­ken var. Bunlardan birinde, hücresel iletinin işletimindeki proteinler, mutas-yon sonucu zarar görüyorlar. "Ras" de­nilen bir proteinin bölünmeyi tetikledi-ği biliniyor. Normalde Ras proteini, be­lirli büyüme etkenlerinden bölünme için uyarı aldığında etkin hale geliyor. Ancak, çoğu kanser türünde Ras pro­teini, düğmesi açık unutulmuş bir oda­da ışığın yanmaya devam etmesi gibi çalışıyor ve hücreyi, bölünmeye devam etmesi için sürekli uyarıyor. Bir de kan­ser hücrelerinde etkili korsan iletiler var. Hücreler, kan yoluyla besin ve ok­sijen sağlıyorlar. Tümörün büyümesi için, oluşan yeni hücrelere elbette be­sin ve oksijen gelmesi gerekli. Bunun için de yeni kan damarlarının oluşması­na gereksinim var. Bu gereksinim, da­marsal endotel büyüme etkeninin ileti-siyle işleme konuyor. Bilimadamları, kanser hücrelerinin çevreleriyle iletişi­mini çözerek, bu iletileri engelleyecek yeni ilaçlar geliştirmek istiyorlar.
Farklılaşma dışında ilginç bir konu da hücre ölümü. Hücreler dünyasında kimi hücreler şanslı, onlara kolaylıkla yaşlarını sorabilirsiniz. Ama tüm hücre­ler aynı yaşta değiller. Deri, sindirim sistemi ve bağışıklık sistemi hücreleri sürekli yenileniyorlar. Bu nedenle gençler. Bu yenilenmeyi sağlayan, ge­netik olarak programlı hücre ölümü (apoptosis). Her gün binlerce hücremi­zin öldüğünü düşünmek zor olsa da, bu yaşamın devam etmesi için kaçınıl­maz. Hücreler, yaşlandıkları, biyolojik işlevlerini tamamladıkları ya da zarar gördükleri için kendi kendilerini yoke-diyorlar. Bu yok etme süreci embriyo dönemimizden başlıyor ve ölene kadar devam ediyor. Embriyoda beynin gelişi­mi sırasında oluşan fazla sinir hücresi ve sinapslar, programlı hücre ölümüyle yok ediliyorlar. Diğer yandan, embriyo­nun gelişiminin başlangıcında, arası ka­palı olan el ve ayak parmaklan prog­ramlı hücre ölümüyle birbirinden ayrı­lıyor. Programlı hücre ölümünü başla­tan, hücreyi ayakta tutan büyüme et­kenlerinin üretimlerinin durması ya da
hücre zarında azalmaları. Bu uyarılarla hücrede kimi değişimler oluşuyor. Hüc­re, aldığı iletilerle büzülüyor ve çekir­değindeki DNA zincirleri parçalanıyor. Bundan sonra parçalanmakta olan hüc­reyi yutup yok etmek, komşu hücrelere ya da bu işe özgü hücrelere (makrofaj-lara) kalıyor. Programlı hücre ölümü her zaman bu şekilde işlemiyor. Vücu­dumuz enfeksiyona yakalanıp hasta ol­duğumuz zamanlarda, bağışıklık siste­mini güçlendirmek üzere farklı bir yol izleniyor. Her zaman anormal hücre nöbetindeki öldürücü T lenf hücreleri, hastalık etkenlerinin bulaştığı hücrele­ri kolaylıkla tanıyabiliyorlar. Çünkü, hastalık etkeni bulaşan hücre içinde, yabancı protein sentezi bir "imdat ileti­sine" dönüşüyor. Bu iletiyi alan T lenf hücreleri, hedef hücrenin "ölüm" al­maçlarına bağlanarak, "öl" emrini ve­ren bir protein salgılıyorlar. Protein yı-kımıyla parçalanan hücre, yine komşu hücreler ya da makrofajlar tarafından yok ediliyor.
Programlı hücre ölümünün canlı sağlığını korumayı sağlamasına karşın, günümüzün yaygın hastalığı şişmanlık söz konusu olduğunda işlerin karıştığı da görülmüş. Araştırmacılar, Avrupa ve ABD'deki verilerden, şişmanlığın gele­ceğin önemli sağlık sorunlarından biri olacağını farketmekte gecikmemişler. Elbette, bu sorunu çözmek için, hücre­sel iletişimle ilgili mekanizmalara yö­nelmişler. Çünkü konu şişmanlık oldu­ğuna göre, hedef de yağ hücreleri. Vü­cudumuzda yağ depolanmasında anah­tar rol oynayan hormonun leptin oldu­ğu biliniyor. Yemek yedikten sonra yükselen "leptin" düzeyi, sonraki yeme­ğe kadar derece derece düşüyor. An-
çak, yağ hücrelerinden kan dolaşımına bırakılan leptin miktarı, bir insanda de­polanan yağ miktarına göre değişiyor. Beynin, iştahımızı kontrol eden hipota-lamus bölgesindeki hücreler dahil, vü­cuttaki birçok hücrede, leptinin bağlan­ması için almaçlar bulunuyor. Bağışık­lık ve üreme sistemleriyle ilgili bölge­lerdeki hücrelerde bile bu almaçlardan var. Bu bölgelerde neden leptin almacı olduğunu inceleyen araştırmacılar, vü­cutta leptin düzeyi düştüğünde neler olduğuna bakmışlar. Vücut düşük lep­tin düzeyini, bir kriz olarak algılıyor. Kriz, açlık! Bu durumda, bağışıklık sis­temi ve üreme sistemiyle ilgili etkinlik­ler askıya alınabiliyor. Örneğin, böyle bir kriz anında kadınların adet döngü­sü duruyor. Bu, balerinler, atletler gibi vücudunda yağ miktarı düşük kadınla­rın düzensiz adet döngüleri olmasını açıklıyor. Şişman hastalarda leptinin düzeyi ayarlanamıyor. Bunun bir nede­ni, leptin almaçlarının ya da iletinin iş­letimi sırasında kullanılan diğer mole­küllerin doğru çalışmaması. Araştırma­cılar, şişmanlığın genetik altyapısı ne­deniyle bunun zarar görmüş genlerden kaynaklanabileceğini düşünüyorlar. İletinin işletimiyle ilgili mekanizma ça­lışmıyorsa, ortamda ne kadar leptin ol­duğu da önemli değil. Bu nedenle ge­netik etkenleri keşfetmek isteyen araş­tırmacılar, İnsan Genom Projesi'ndeki gelişmeleri izliyorlar. Bu projeyle ileti moleküllerinin hangi genleri etkin hale getirdiği, bu genlerin hangi işlevleri gerçekleştirildiği ortaya çıkacak. Şimdi­den genlerimizin %20'sinin hücresel iletişimde kullanıldığını biliyoruz.
Bunca bilgiye karşın, birçok bilim dalında olduğu gibi, hücrelerarası ileti­şim de emekleme aşamasında. Ancak insan aklını zorlayan iddialar da var. Kimi kimya mühendisleri, yaşayan hüc­relerden bilgisayar yapılabileceğini söy­lüyorlar. California Üniversitesi'nden araştırmacılarsa, akıllı biyolojik devre­ler tasarlamaya çalışıyorlar. Hücreler arasındaki iletişim, yapay olarak kuru­labilirse birçok hastalık tedavi edilebi­lecek, ortopedik özürlere yönelik pro­tezler üretilebilecek. Bilimadamlarının umutları, sınır tanımıyor.
Tuğba Can
Kaynaklar
www.blauen-institut.ch/Tx/tP/tpT/SecretLanguage.pdf biology.dos.umt.edu/bioll01/ lecture/Westphal/westphal_chap terli.ppt
Kasım 2004 57 BİLİMveTEKNİK