Baharın gelmesi ile beraber tüm kültürler yavaş yavaş doğuş veya yeniden doğuşu kutlamaya başladılar. Nevruz, Hıdırellez, paskalya ve hamursuz bayramlarının aslında en önemli ortak motifi yeniden doğuştur. Bu mevsimde anneler ve babalar günlerini de kutluyoruz. Yeniden doğuşu her kültür kendi geçmişine ve efsaneleriyle harmanlanmış bir şekilde anlatır, kendi ataları kahramanlarıdır. Yeniden doğuş, yani canlıların offspringlerinin ortaya çıkması, bir önceki nesilden aldıkları kalıtımsal özelliklerle hayat bulmalarıdır. Bir önceki nesli kopyalamaları, ama bununla beraber yeni bir dokunuş katmalarıdır. Bunun özünde ise genetik materyalin kopyalanması ve ikinci kopyanın bir sonraki nesle aktarımı vardır.
Canlılar aleminde yeniden doğuşun temeli olan hücrelerin genel olarak iki tip hücre vardır. Bunların evrimsel olarak daha eski olanı, hücre içinde herhangi bir fiziksel bariyer ile bölümlere ayrılmadan tüm organelleri tek bir hücre içinde tutan prokaryotlardır. İkincisi ve daha yeni tipi ise hücre içinde lipid moleküller vasıtası ile fiziksel bariyerler kullanarak organelleri görevlerine göre bölümlere ayırmış olan ökaryotlardır. Ökaryot hücreleri aynı zamanda insanların da hücre tipidir. Bu hücrelerde genetik materyal hücrelerin içinde saklanır ve büyük çoğunluğu çekirdek içinde muhafaza edilir, kontrol edilir ve hücrenin geri kalanına bu bölgeden etki eder. Genetik bilginin ve yüzde 99’dan fazlası çekirdek içindedir. Ancak küçük bir kısmı mitokondriya denilen başka bir organel içindedir ve bu organel boyuna göre çok büyük işlere kalkışır. Özetle, hücrenin DNA’sı tabiri ile bildiğimiz genetik materyal iki ayrı yerde saklanır ve iki benzer ama değişik kurallar grubuna tabidir.
Bugün yeniden doğuşun önemli mimarı mitokondriya organeline odaklanacağım çünkü bu yazı anneler gününde yazılıyor. Mitokondriyanın en ilginç özelliği insanlar dahil olmak üzere organelin ve içindeki DNA’nın anne tarafından offspring’e iletilmesidir. Sadece mitokondriyanın geçmişini takip edersek nesiller öncesinden anneannemizin kim olduğunu, nereden geldiğini ve de toplumların aslında kimlerle karıştığına dair daha iyi bir bilgi edinebiliriz.
Ancak mitokondriya geçmişimizle ilgili bilgi vermekten çok daha fazla ve ilginç şeyler yapıyor. Mitokondriya hücrenin metabolizması için de çok önemli bir merkez. Hücrenin sınırlarını çizen lipidler, proteinlerinin yapıtaşı olan amino asitlerden bazıları ve çekirdek içindeki DNA’yı yönlendiren kromatini etkileyen metabolitlerin bir kısmına kadar bir sürü temel yapıtaşı mitokondriyadan geliyor. Mesela kromatinlerde bulunan histon molekülleri DNA’nın yönlendirilmesinde başrol oynarlar. Bu histon molekülleri de başka modifiye edici moleküller vasıtası ile aktif veya inaktif hale getirilir. Aktif hale getiren moleküllerden biri ise AcetylCoA adı verilen Acetyl Coenzyme A adlı moleküldür. Genelde bu molekül ile kimyasal bir şekilde etiketlenen histon molekülleri çekirdek DNA’sının bazı bölgelerinin aktif hale gelip, hücre fizyolojisine etki etmesine neden olur. AcetylCoA mitokondriyada üretilen bir metabolittir. Bu durumda çekirdeğin sağlıklı bir şekilde işleyebilmesi, yani kendi içindeki DNA’sını kontrol etmesi önemli ölçüde mitokondriyanın sağlıklı işleyişine bağlıdır.
Mitokondriya, komik bir ifade ile, sinirlendirilmeye de gelmiyor. Mitokondriyanın kendi DNA’sının olmasının önemli etkileri var. Evrimsel olarak mitokondriyanın bir bakteri olduğu düşünülmektedir. Bu bakteri endosimbiyoz adı verilen uzun ve yavaş bir sürecin sonunda muhtemelen bakteri gibi olan başka bir prokaryot hücre tarafından evcilleştirilmiş ve kendi fizyolojisine entegre edilmiştir. Bu evcilleştirilme süresinde DNA’sının çoğunluğu çekirdek içine geçmiş ve kendisinde çok küçük ama önemli bir miktar DNA kalmıştır. Bu DNA hem mitokondriye kendi kimliğini vermektedir hem de strese maruz kaldığında hücrenin geri kalanına ciddi etki etmesine sebep olmuştur. Nörolojik hastalıklarda bu kendini daha net göstermektedir. Bu yıl çıkan çalışmalara göre mitokondri Parkinson hastalarında daha fazla strese maruz kalıyor. Bu stres hücrenin gere kalan bölgelerinin tam anlaşılamayan sebeplerden dolayı mitokondride olması gerekenden daha çok protein olduğu bunun ise normalde mitokondride olmaması gereken proteinler tarafından tetiklendiği görülmüştür. Proteinler ait olmadıkları yere gittiklerinde ya tekrar yönlendirilirler ya da o bölgede parçalanıp yok edilirler. Mitokondriler de bu parçalayıp yok etme kabiliyetine sahipler. Ancak sistemi normalden fazla zorlandığında başka fizyolojik görevlerinde aksaklıklar yaşayıp, hücrenin genel sağlığına zarar vermektedir.
Mayalarda bu durumda biraz daha iyi anlaşılmıştır. Daha önceki yazılarımda bahsettiğim gibi mayalar ökaryotik hücre biyolojisi ve genetik problemleri için çok elverişli model organizmalardır. Mayalarda mitokondri, mitokondri harici proteinlerle doldurulduğunda, hücrelerin ömrü kısalmıştır, kendi mitokondri DNA’sını muhafaza edemeyip kaybetmişlerdir ve ayrıca hücrenin çekirdeğinde bulunan kromozomların sağlıklı işleyişi ciddi derecede sekteye uğramış ve o hücrelerde kromozomal anomaliler ortaya çıkmıştır. Bununla beraber strese maruz kalan mitokondriler radikal molekül diye tabir edilen, kimyasal tepkimelere çok kolay girip birçok molekül tipine zarar veren reaktif oksijen türleri de yayarlar. Bu uzun bir süre yaşlılığın temel sürükleyicilerinden biri olarak düşünülmüş, ancak mitokondri biyolojisi daha iyi anlaşıldıkça, birçok etkenden sadece biri olduğu anlaşılmıştır.
Son olarak mitokondri DNA’sı çekirdek DNA’sından farklı mutasyona uğrama oranına sahip olduğu için her bölünme ile içsel bir farklılaşma geçirir. Bu farklılaşma neticesinde hücreler yeni oluşan koşullara uyum sağlamak zorunda kalır ve yeni özellikler edinir. Mito-nükleer çatışma (İngilizcesi mito-nuclear conflict) olarak bilinen bu fenomenin cinsiyetin ortaya çıkmasının bir sebebi olduğu ve hatta mitokondri DNA’sının hep anneden offspring’e geçmesinin de evrimsel nedeni olarak görülür.
Bu yazıda mitokondrinin hücrenin en önemli ve en verimli enerji kaynağı olduğundan bahsetmedim. Lisede ilk öğrendiğimiz bu bilgi mitokondrinin ilk anlaşılmış ve en popüler özelliğidir. Bence onunla beraber, yukarıda saydıklarım gibi birçok heyecan verici ilginç özellikleri vardır.
Bu vesile ile bana mitokondrimi veren annemin de anneler gününü kutluyorum! İyi ki var! Mitokondrisi bana çok iyi geliyor J.
