Gen Teknolojisi Yöntemleri
1970 yılında rastlantı sonucu, çok ilginç bir bakteri enzimi bulundu. Bu, belli kesinti noktalarında parçalara ayırdığı DNA'yı yıkar. Bugün 100'den daha fazla böyle RESTRİKSİYON ENZİMİ bilinir. Bunlar DNA çift dizininde 4-6 baz çiftlik dizin tanır. Bunlar da birbirinin simetriğidir. Baz çifti öne veya arkaya doğru okunması halinde bile aynıdır.
Bazı restriksiyon enzimleri kesinti noktalarını, DNA fragmanlarının kısa tek di-zinli uçları geride kalıncaya kadar değiştirerek ayırır. Eğer bir uç AATT sırasını gösterirse, diğer dizin TTAA şeklindedir. Birbirine uygun olan tek dizinin bölünmeleri tekrar bir araya gelme eğilimi gösterdiğinden bunlara yapışkan uçlar (sticky ends) denir.
Restriksiyon enzimleri gen operatörlerinin kullandığı aletlere benzer. Burada farklı kökenden olan izole DNA'lar bir restriksiyon enzimi ile muamele edilir. Yapışık uçlu, bağırsak bakterisi ya da kurbağadan elde edilmiş olabilen DNA parçaları meydana gelir. Karışımda bakteri ve kurbağanın DNA fragmanlarının tesadüfi olarak birikmiş olması mümkündür. Bu parçalar "DNA-ligaz enzimi" ilavesi ile yeni kombine edilmiş DNA'ya sıkıca bağlanır.
Gen teknolojik yöntemler, sanayi ürünlerinin üretiminde de kullanılır. Günümüzde İNSÜLİN ve İNTERFERON gibi insan proteinleri, tam bir saflıkta bakteri kültürlerinden elde edilir. İnsan genini bakteriye aşılamak için bakteriyel PLAZMİD' ler kullanılır. Bunlar küçük DNA halkaları olup, az sayıda gen taşır ve hücre mem-branmdan rahatça içeri girebilir. Plazmidler izole ve restriksiyon enzimi ile muamele edilir. Açılan plazmidlere yapışkan uçlu insan geni verilir ve bağlayıcı DNA-ligaz enzimi eklenir. Böylece rekombine edilmiş insan geni içeren bir plazmid oluşur.
Dokuya Özel Plazmojen Aktivatörü (Gen Teknolojisinin Bir Ürünü)
İnsan kanı PLAZMİNOJEN proteini içerir. Bu, kan pıhtısını çözebilen PLAZ-MİN adlı enzime dönüşebilir. Bu arada pıhtılaşmada oluşan fibrin molekülleri hidro-litik olarak parçalanır.
Plazminojenin plazmine dönüşümüne çeşitli dokuların salgıladığı "tisue (=do-ku) Plasmojen Aktivatörü (tPA) etki yapar. Bu dönüşüm sadece pıhtının tek tek fibrin dizinlerinde olduğu için kanın genel pıhtılaşma özelliği zarar görmez.
Venlere tPA enjeksiyonu ile trombozlar çözünebilir ve böylece enfarktüslü hastalarda kalp damarlarındaki tıkanıklık giderilir. Ama yeterli miktarda tPA elde olmadığından, bunun plasenta dokusundan veya konserve kandan izole edilip temizlenmesi gerekir. Plazmojen-aktivatörü kompleks bir GLİKOPROTEİN'du. 527 aminoasitten oluşur ve üç bağ noktası yanında, ilaveten bir karbonhidrat zinciri de taşır. Yani kimyasal olarak sentezi mümkün değildir.
Bu yüzden çok basamaklı bir yöntemle tPA'nın gen teknolojik olarak üretimine çalışılır. Önce tPA miktarı yüksek olan bir insan hücre kültürü aranır ve bu hücrelerden mRNA izole edilir. Bu RNA'dan REVERS TRANSKRIPTAZ enzimi yardımı ile cDNA (copy DNA) üretilir.
DNA kopyalan gen operatörlüğü yardımı ile bir Plazmide yerleştirilip E. coli' ye aşılanır. Çeşitli yöntemlerle, örneğin plazmojen-aktivatörüne karşı özel bir antikor kullanılarak tPA geni içeren bakteriler bulundu. Bu bakteriler plazmojen-aktiva-törünün peptid zincirini üretiyorlardı; ama prokaryont olarak, işlevsel ökaryont gliko proteinleri yapamıyorlardı. Bu yüzden şeker bileşenlerini de tPA'ya bağlayan bir bi-yosentez bulunmalıydı. Bu nedenle bakterilerdren tPA geni izole edilip kobay hücrelerine enjekte edildi. Ökaryotik hücre kültürleri, santrifüjle tPA'nın ayrılıp kromo-tografik olarak temizleneceği proteinler üretildi. Şu anda tPA'nın gen teknolojik yöntemler kullanılarak çok yoğun bir şekilde üretimi yapılmaktadır.
Gen Teknolojisinin Kullanıldığı Alanlar için bazı örnekler
GEN TEKNOLOJİSİ canlıların genetik materyallerinin amaçlanan bir şekilde yeni kombinasyonlarını mümkün kılan, tüm metodları kapsar. Farklı türden organizmalar arasındaki genetik bilginin taşınım mekanizması da buna dahildir. Gen teknolojisinin gelecekte toplumdaki etkisi tartışılır, çünkü bu yeni teknoloji kullanımı bir yandan fayda sağlamakta; ama bazı tehlikeleri de beraberinde getirmektedir. Burada üzerinde en çok durulan nokta, gen teknolojik müdahalelerle yapılan değişikliklerin, organizmaların yeni özellikler kazanıp hastalık yapıcı veya çevre bozucu etki yapıp yapmayacağıdır.
Bununla birlikte gen teknolojisinin özellikle tıp, kimya endüstrisi ve tarım alanında sağladığı faydalar inkar edilemez.
Hammadde İşlemede Bazı Örnekler
Bitkilerdeki selüloz ve nişasta ham maddesi, artan bir şekilde önem kazanıyor. Dünyadaki bitkilerden yıllık nişasta üretimi bir milyon ton civarındadır. ABD'deki mısır nişastası, biyoalkol üretiminde kullanılır. Yalnız nişastanın bir ön muameleden geçirilmesi şarttır, zira Saccharomyces cerevisie adlı maya nişastayı direkt olarak mayalamaz. Onda nişasta yıkıcı bir enzim olan AMİLAZ yoktur. Bu yüzden bakterilerden amilaz için bir gen izole edilmiştir. Eğer bu gen, mayaya işlev yapacak şekilde aşılanabilirse, ideal bir mikroorganizma elde edilecektir, yani nişasta yıkımı ve alkol üretimi böylece aynı anda olacaktır.
Hayvan Islahı İle İlgili Örnekler
Günümüzde gen teknolojisinin pratik önemi hayvan ıslahında kendini gösterir. ABD'nde seksenli yıllardan beri kullanılan sığır büyüme hormonları bovine Growth Hormone (=bGH), E. coli kültüründen elde edilir. bGH bakteriye gen teknolojik olarak enjekte edilmiştir. Hergün hormon enjekte edilen ineklerde, % 40 oranında süt artışı sağlanır. Bu arada sütteki hormon kalıntılarının, insan organizmasında yol açacağı olumsuz etki de göz ardı edilmemelidir. Bu nedenle bGH kullanımı çeşitli ülkelerde yasaktır, zira kalıntıların kanserojen madde taşıdığı bilinir. Burada gen teknolojik müdahalede ürünün artırılması bakımından bir fayda sağlanmış olsa bile, hormon kalıntısının insanda yol açacağı kötü sonuçlar nedeniyle gerek hayvan ve gerekse bitki üretiminde hormon kullanımı, ya yasaklanmalı ya da etkin bir biçimde kontrol edilmeli ve hormonun tamamı çözünüp insanda kanser ve diğer hatalıklara yol açmaması sağlanmalıdır.
Buz Minus Bakterileri
Kaliforniya'da 1987 yılı ilkbaharında genetik olarak değiştirilen organizmalarla doğada ilk defa bir deney yürütüldü. Orada erken ilkbahar gece donları ile ürün kaybı olmaktaydı. Dona duyarlı bitkilerdeki su, normal olarak -5 ile -8°C de donar ve zarar görür. Ora bitkilerinin yüzeyinde çok sayıda bakteri vardır. Bunlardan Pseudomo-nas syringae çok yoğundur. Bu bakteri, yüzeyinde belli bir protein yapar. Bu yüzden bitkideki çiğ tanecikleri 0°C'nin hemen altında donar. Meydana gelen buz iğneleri dokuya girip onu tahrip eder.
Gen teknikerleri Pseudomanas syringae'de yüzey proteini genini saptayıp ondan bir DNA dizinini uzaklaştırdılar. Böylece yüzeyinde protein olmayan BUZ MINUS BAKTERİSİ elde ettiler. Bunlar Psedomonas syringae'nin rakibi olarak bitkiye BUZ ARTI BAKTERİ'sini sokabildiler.
Laboratuvar deneyleri "buz" eksi bakterisi serpilmiş test bitkilerinin -l°C'den zarar görmemesine karşın, muamele edilmeyen kontrol bitkilerinin hepsinin zarara uğradığı görülmüştür.
Nisan 1987'de deneme alanındaki çileklere buz-minus-bakterileri serpildi. Bu olay birçok grubun protestosuna yol açtı, zira bunlar gen teknolojisi kullanılarak değiştirilen bakterilerin serbest bırakılma tehlikesini çok büyüttüler. Buz minus bakterilerinin diğer bitkilere de yayılacağı ve buz-artı-bakterilerinin yerini alacağından korktular. Gerçekten de kontrollü ve bilinçli kullanılmama sonucunda çeşitli bitkilerin de bundan etkilendiği görülmüştür.
