Moleküler Biyoloji Nedir?
İçinde bulunduğumuz COVID-19 pandemisiyle birlikte ismini sıkça duyduğumuz ve popülerliği gittikçe artan Moleküler Biyoloji ve Genetik nedir? Moleküler Biyologlar hangi mesleklerde çalışabilir? Moleküler Biyoloji günümüze gelene kadar hangi evrelerden geçmiştir?
Moleküler Biyoloji terimi ilk olarak 1938 yılında Rockefeller Vakfı’ndan Warren Weaver tarafından hayatın ideal fiziksel ve kimyasal tanımını yansıtmak için kullanıldı. Moleküler Biyoloji, makromolekülleri ve bu makromolekül mekanizmalarının canlı organimazlarda oluşumunu inceleyen bilim dalıdır. Başlıca protein ve enzimlere odaklanan Biyokimya’nın aksine Moleküler Biyoloji genlerin yapısı ve fonksiyonlarına odaklanır. Bunlar; genin moleküler doğası, gen replikasyonu, mutasyon ve ekspresyon olarak sıralanabilir.
Moleküler Biyologlar Ne İş Yapar?
Moleküler Biyoloji’nin iş imkanları çok geniştir. Moleküler Biyoloji bölümünden mezun olanlar akademisyen, hastanelerde klinik araştırma görevlisi, endüstriyel ve devlet kurumlarında laboratuvar teknisyeni, gıda muayene ajanslarında yardımcı biyolog, özel okullarda öğretim asistanı veya öğretmen, biyofarmasötik endüstrisinde kalite kontrolcü, genetik test servislerinde laboratuvar asistanı olabilir, ilaç ve tıbbi malzeme üretimi de dahil birçok meslek alanında yer alabilir.
Moleküler Biyoloji Tarihi
1930 ve 1940 arasında ortaya çıkan Moleküler Biyoloji, 1950 ve 1960’larda hız kazanan bir alana dönüştü. Moleküler Biyoloji’nin konu alanı klasik genetik olsa da, bu bilim dalının ortaya çıkışı genetikçiler, fizikçiler ve yapısal kimyagerlerin ortaklaşmasını temsil eder. Kristalograf, biyofizikçi, biyokimyacı ve genetikçi olan Francis Crick de kendini Moleküler Biyolog olarak tanımlamıştır.
Mendel’in ‘Kalıtımda Kromozom Teorisi’ ile sunduğu gelişmelerle birlikte Atom Teorisi ve kuantum mekaniği ile birlikte bazı şeyler açıklığa kavuştu. Niels Bohr ve Erwin Schroedinger gibi bilim insanları, dikkatlerini biyolojik spekülasyona çevirmişken fonlar ile teşvik edilen Weaver ve bazı diğer bilim insanları biyoloji, kimya ve fiziğin ortak noktalarını araştırdı. Ancak 1930 ve 1940’lı yıllar arasında bu bilimlerin ortak noktasını çalışmanın meyve verip vermeyeceği kesin değildi.
Kolloid kimyası, Biyofizik ve Radrasyon Biyolojisi, Kristalografi ve diğer gelişen alanları çalışmak umut verici görünüyordu. Kimyagerler tarafından incelenen hücre çekirdeği veya kromozomlar gibi optik mikroskop altında görülebilen küçük yapılar arasında gizlenen bir bölge olduğunu ortaya çıkarıldı. Kimyasal fizikçi Wolfgang Ostwald, bu bölgeyi ‘’göz ardı edilen boyutların dünyası’’ olarak adlandırdı.
Moleküler Biyoloji’nin Tarihsel Gelişimi
1929 yılında Rockefeller Enstitüsü’nden Phoebus Levene şeker üzerine araştırmalar yaparak deoksiriboz şekerini keşfetti ve DNA’nın bileşenleri olan bazları nükleotit olarak tanımladı. DNA bileşenlerinin fosfat-şeker-baz şeklinde bağlandığını buldu.
1940 yılında George Beadle ve Edward Tatum genler ve proteinler arasında bir ilişki olduğunu kanıtladı. 1953 yılında James Watson ve Francis Crick DNA’nın çift sarmallı bir yapıda olduğunu keşfetti.
1958 yılında Meselson-Stahl deneyi DNA’nın yarıkorunumlu eşlendiğini kanıtladı. 1961 yılında Francois Jacob ve Jacques Monod hipotezi DNA ve onun protein ürünü olan mesajcı RNA arasında bir arabulucunun varlığını keşfetti. 1961 yılında genetik kod deşifre edildi. 64 kodonun 54 tanesinin şifresi kırıldı.
Yakın geçmişe baktığımızda, moleküler biyoloji arayüzü ve biyoinformatik bilgisayar biliminde önemli ilerleme sağlandı. 2000’li yılların başında gen yapısı ve fonksiyonları ile birlikte moleküler genetik çalışmaları moleküler biyolojinin en önemli alt alanlarından biri haline geldi. Gelişen diğer biyoloji dalları da moleküllere direkt ve dolaylı yoldan odaklanmaya başladı. Örnek olarak, hücre biyolojisi ve gelişim biyolojisi verilebilir. Dolaylı yoldan ise moleküler biyoloji tekniklerinin popülasyonların veya türlerin tarihsel niteliklerini incelemesi, evrimsel biyoloji, popülasyon genetiği çalışmaları örnek gösterilebilir.
Tüm bunlara ek olarak, protein yapısı ve katlanması moleküler biyolojinin uzun zamandır yoğun olarak ilgilendiği bir konu başlığı. Protein katlama çalışmaları 1910 yılında Henrietta Chick ve CJ Martin tarafından ünlü bir makale ile başladı. Çalışmada, bir proteinin flokülasyonunun iki farklı süreçten oluştuğunu gösterdiler: Proteinin çözeltiden çökeltilmesi evresi ve proteinin çok daha az çözünebilir hale gelip enzim aktivitesinin azaldığı denatürasyon evresi.
Moleküler Biyoloji bölümü Türkiye’de ilk kez 1995 yılında Bilkent Üniversitesi’nde kuruldu. Daha sonra 1996 yılında ODTÜ ve 1999 yılında İTÜ’de de hayata geçerek binlerce öğrenciyi bilim dünyasına kazandırılmıştır.
