Aziz Sancar

Savur’dan moleküler biyoloji laboratuvarına uzanan eğitim yolu

Aziz Sancar, 8 Eylül 1946’da Mardin’in Savur ilçesinde, sekiz çocuklu bir ailenin yedinci çocuğu olarak doğdu. İlk ve orta öğrenimini Savur ve Mardin’de tamamladı. 1969’da İstanbul Üniversitesi Tıp Fakültesi’nden birincilikle mezun oldu. Bu bilgi, onun başlangıçta doğrudan biyoloji araştırmacısı olarak değil, hekimlik eğitimi alarak bilimsel kariyerine yöneldiğini gösterir.

Mezuniyetinden sonra iki yıl Savur’da doktorluk yaptı. Daha sonra araştırma ağırlıklı bir kariyer için ABD’ye gitti. Teksas Üniversitesi Dallas’ta moleküler biyoloji alanında doktora eğitimi aldı ve 1977’de doktorasını tamamladı. Doktora sonrası Yale Üniversitesi’nde DNA onarımı üzerine araştırmalar yürüttü. 1982’de Kuzey Carolina Üniversitesi’nin Biyokimya ve Biyofizik bölümünde öğretim üyesi olarak çalışmaya başladı.

Kronolojiyi yorumlarken iki nokta önemlidir: 1969 tıp fakültesi mezuniyeti, 1977 moleküler biyoloji doktorası ve 1982’deki akademik görev başlangıcı aynı türden başarılar değildir. İlki mesleki tıp eğitimini, ikincisi araştırma alanındaki uzmanlaşmayı, üçüncüsü ise üniversitede bağımsız akademik çalışma dönemini ifade eder.

DNA hasarı neden hücre için bir onarım problemidir?

DNA, genetik bilgiyi taşıyan moleküldür; ancak hücre içindeki süreçler ve çevresel etkenler DNA’nın yapısında hasar oluşturabilir. Mevcut makalede özellikle ultraviyole ışınlarının neden olduğu hasar vurgulanır. Hasarlı bir DNA bölgesi doğru biçimde onarılmazsa, genetik bilginin okunması veya kopyalanması aksayabilir. Bu nedenle DNA onarımı, hasarı yalnızca ortadan kaldırmak değil, doğru genetik dizinin korunmasını sağlamak anlamına gelir.

Burada bir sınırlandırma gerekir: DNA hasarı ile kanser veya yaşlanma arasında ilişki bulunması, her DNA hasarının doğrudan bu sonuçlara yol açtığı anlamına gelmez. Sonuç; hasarın türüne, hücrenin onarım kapasitesine, hasarın kalıcı olup olmadığına ve başka biyolojik süreçlere bağlıdır. Sancar’ın çalışmaları bu geniş konunun özellikle belirli onarım mekanizmalarının nasıl işlediğini açıklamaya odaklanmıştır.

DNA onarımını anlamak için temel zincir şöyledir: hasar oluşur; hücre hasarlı bölgeyi tanır; hasarın türüne uygun enzimler devreye girer; bozuk bölüm ya doğrudan düzeltilir ya da kesilip çıkarılır; eksik kısım doğru nükleotidlerle tamamlanır. Bu basamaklardan biri aksadığında onarım süreci tamamlanamayabilir.

Fotoliyaz enzimi: ultraviyole hasarını ışık enerjisiyle düzeltmek

Sancar’ın erken dönem önemli çalışmalarından biri, bakterilerde ultraviyole ışınlarının neden olduğu DNA hasarını onaran fotoliyaz enzimi üzerinedir. Fotoliyazın ayırt edici yönü, hasarlı DNA’yı onarmak için ışık enerjisinden yararlanmasıdır. Bu, hasarlı bölgenin kesilip atılması yerine doğrudan onarılabildiği bir mekanizmaya örnek oluşturur.

Bu mekanizmayı nükleotid kesim onarımıyla karıştırmamak gerekir. Fotoliyaz, belirli ultraviyole hasarlarının ışık kullanılarak düzeltilmesiyle ilişkilidir. Nükleotid kesim onarımında ise hasarlı DNA bölgesi kesilerek uzaklaştırılır ve ortaya çıkan boşluk yeniden doldurulur. Dolayısıyla iki süreçte hem hasarın ele alınma biçimi hem de kullanılan biyokimyasal yol farklıdır.

Fotoliyaz çalışmaları Sancar’ın DNA onarımını yalnızca genel bir hücresel özellik olarak değil, belirli enzimlerin tanımlanabildiği ve adımları deneysel olarak incelenebildiği bir süreç olarak ele almasına katkı sağladı. Bu ayrım, biyoloji sorularında ‘DNA onarılır’ ifadesini mekanizmasız bırakmamak açısından önemlidir: hangi hasar türü, hangi enzim ve hangi onarım yolu sorulmalıdır.

NER mekanizmasında hasarlı bölümün çıkarılması ve yeniden doldurulması

Aziz Sancar’ın en çok tanınan katkılarından biri nükleotid kesim onarımıdır; İngilizce adıyla nucleotide excision repair, kısaca NER. Bu mekanizmada hücre, DNA’nın yapısını bozan belirli hasarları tanır. Ardından hasarlı bölgenin çevresindeki DNA zincirinde kesimler yapılır ve bozuk kısmı içeren bölüm uzaklaştırılır. Sonraki aşamada oluşan boşluk, doğru nükleotidlerin eklenmesiyle tamamlanır.

Süreci öğretici bir şema gibi düşünebiliriz:

1. Hasarlı DNA bölgesi belirlenir.
2. Hasarlı kısmın iki yanında kesim yapılır.
3. Hasarlı parçayı içeren bölüm çıkarılır.
4. Çıkan bölümün bıraktığı boşluk doğru nükleotidlerle doldurulur.
5. DNA omurgasındaki bütünlük yeniden sağlanır.

Sancar’ın katkısı, bu sürecin moleküler basamaklarının ve görev alan enzimlerin anlaşılmasına dayanır. Ancak bu açıklama, NER’in bütün DNA hasarlarını onardığı anlamına gelmez. NER, özellikle DNA’da yapısal bozulma oluşturan ve mevcut içerikte ultraviyole hasarıyla ilişkilendirilen belirli hasar türleri için anlatılan bir mekanizmadır. Farklı hasarlar için başka onarım yolları görev yapabilir.

NER sistemindeki bozuklukların Xeroderma Pigmentosum gibi kalıtsal hastalıklarla ilişkilendirildiği belirtilir. Buradaki karar kuralı şudur: bir hastalığı NER ile ilişkilendirmek için yalnızca ‘DNA hasarı var’ demek yeterli değildir; hastalığın, bu onarım yolunun bileşenlerindeki bozuklukla bağlantısı gösterilmelidir.

2015 Nobel Kimya Ödülü’nün anlamı ve bilimsel sınırı

Aziz Sancar, Tomas Lindahl ve Paul Modrich ile birlikte 2015 Nobel Kimya Ödülü’ne layık görüldü. Ödülün dayanağı, DNA onarımının mekanizmaları üzerine yaptıkları çalışmalardır. Sancar’ın katkısı özellikle ultraviyole hasarının onarılması, fotoliyaz ve nükleotid kesim onarımı çevresinde şekillenir.

Nobel Ödülü’nü yorumlarken ‘kanseri tedavi etti’ demek bilimsel olarak doğru değildir. Sancar’ın çalışmaları, hücrelerin DNA hasarını nasıl yönettiğini anlamak için temel bilgi sağlamıştır. Bu bilgi, kanser araştırmalarında ve DNA’yı hedefleyen kemoterapi ya da radyoterapi uygulamalarının etkilerinin incelenmesinde kullanılabilecek bir bilimsel çerçeve sunar; fakat tek başına belirli bir hastayı iyileştiren klinik tedavi olarak tanımlanamaz.

Aynı şekilde, DNA onarımı ile yaşlanma ve genetik hastalıklar arasında araştırma ilişkileri bulunması, Sancar’ın bu süreçlerin tüm nedenlerini açıkladığı anlamına gelmez. Bilimsel katkının doğru ifadesi ‘mekanizmaların anlaşılmasına temel oluşturdu’ biçimindedir.

Çözümlü örnek: Sancar’ın kariyerindeki tarihleri doğru sıralama

Verilenler: 1946’da doğum; 1969’da İstanbul Üniversitesi Tıp Fakültesi mezuniyeti; mezuniyet sonrasında iki yıl Savur’da doktorluk; 1977’de Teksas Üniversitesi Dallas’ta moleküler biyoloji doktorasının tamamlanması; 1982’de Kuzey Carolina Üniversitesi’nde göreve başlama; 2015 Nobel Kimya Ödülü.

Çözüm adımları:

1. Olayları tarih sırasına dizeriz: 1946, 1969, 1977, 1982, 2015.
2. 1969 ile 1977 arasındaki dönemde iki yıllık Savur’daki doktorluk deneyimini ayrıca belirtiriz. Bu deneyim, doğum veya doktora tarihi gibi tek bir takvim yılıyla verilen bir olay değildir.
3. Eğitim türlerini ayırırız: 1969 tıp fakültesi mezuniyeti, 1977 araştırma alanındaki doktora derecesidir.
4. 1982’yi akademik görev başlangıcı, 2015’i uluslararası bilim ödülü olarak sınıflandırırız.

Sonuç: Sancar’ın kariyer çizgisi tıp eğitimi → hekimlik deneyimi → moleküler biyoloji doktorası → DNA onarımı araştırmaları → üniversite akademisyenliği → Nobel Ödülü şeklinde özetlenebilir. Bu sıralama, ‘tıp fakültesinden mezun oldu, ardından doğrudan Nobel aldı’ biçimindeki hatalı kısaltmayı önler.

Çözümlü örnek: Fotoliyaz ile NER’i ayırt etme

Verilen durum: Bir soruda, bakterilerde ultraviyole ışığının oluşturduğu DNA hasarının ışık enerjisinden yararlanan bir enzimle düzeltildiği anlatılıyor. Başka bir durumda ise hasarlı DNA bölgesinin kesilip çıkarıldığı ve boşluğun doğru nükleotidlerle doldurulduğu belirtiliyor.

Çözüm adımları:

1. İlk durumdaki ayırt edici ifadeyi buluruz: ışık enerjisi kullanılması ve enzimin doğrudan onarım yapması.
2. Bu özellik fotoliyaz enzimiyle eşleşir.
3. İkinci durumda ayırt edici işlem hasarlı parçanın kesilip çıkarılmasıdır.
4. Kesme, çıkarma ve boşluğu doldurma adımları nükleotid kesim onarımını, yani NER’i gösterir.
5. İki mekanizmayı ‘ikisi de DNA’yı onarır’ ortaklığıyla sınıflandırabiliriz; fakat işlem basamakları aynı değildir.

Sonuç: Işık enerjisiyle doğrudan düzeltme fotoliyazı; hasarlı bölgeyi kesip çıkararak yenileme ise NER mekanizmasını işaret eder. Soruda ‘bakteriler’ veya ‘insan hücresi’ bilgisi verilmesi yardımcı olabilir; ancak asıl belirleyici, onarımın nasıl gerçekleştiğidir.