Veriu Portal Lifestyle Shëndeti, Seksi ne cift, Psikologjia, Mjeku pergjigjet “Rebelimi” i kodit gjenetik

“Rebelimi” i kodit gjenetik

Publikuar me 14 Sht 2008

“Rebelimi” i kodit gjenetik

Candida albicans nuk është vetëm një mikrob që shkakton mbi 85% të infeksioneve vaginale dhe të fytit. Në të njëjtën kohë është edhe një gjallesë që ka arritur diçka të konsideruar të pamundur; ka ndryshuar kodin e saj gjenetik. Normalisht një qelizë që pëson një ndryshim të tillë nuk pritet të jetojë më, lëre pastaj të mund të “riparojë” vetveten. Por, ajo ç’ka ndodhur me mikrobin Candida albicans është fakt dhe ndoshta është koha të rishkruhen tekstet e biologjisë në lidhje me këtë temë.

Manuel Santos, nga Universiteti i Aveiero-s në Portugali, pohon se ka zbuluar organizma të tjerë që kanë ndryshuar kodin, të cilët jetojnë rreth nesh për bukuri. Kjo është në kundërshtim me dogmën e cila thotë se kodi gjenetik është gjuha e përbashkët e të gjithë gjallesave.

Misteri i mikrobit C. albicans sugjeron se kodi gjenetik nuk është i pandryshueshëm, por që kanë ndodhur ndryshime dhe prapë mund të ndodhin. Këto “herezi” kanë implikime afatgjata n.q.s. vërtetohen plotësisht. Gobind Khorana, biologu që u laurua me çmimin Nobel për punën e tij në deshifrimin e kodit gjenetik në 1968-ën, pohon se s’ka arsye që t’i vihet kapak evolucionit. Në qoftë se diskutojmë rreth kësaj pas një milion vjetëve ka mundësi që të flasim për një kod tjetër nga ai i sotmi, shton ai.

Struktura e ADN-së u zbulua para 50 vjetëve dhe konsiston në një zinxhir që përbëhet nga katër baza ose “germa”, adeninë (A), citozinë (C), guaninë (G) dhe timinë (T). Pyetja pas kësaj ishte se çfarë kuptimi kanë këto “germa” apo kombinimet e tyre. Kjo punë zgjati rreth 20 vjet deri sa u gjet përgjigja. “Germat” kombinohen në triplete, ose kodone, dhe këto kombinime “përkthehen” në proteina.

Kodi është i thjeshtë. Fjalori përbëhet nga 64 kodone të mundshme, 61 prej të cilëve kodojnë për 20 aminoacide, prej kombinimit të të cilave formohen të gjithë proteinat (disa aminoacide kanë më shumë se një kodon), kurse tre “stop” kodone sinjalizojnë për ndalimin e prodhimit të proteinave.

Tejçimi i informacionit nga një gjen ADN-je fillon me prodhimin e kopjes, mARN-së (messenger ARN), me anë të enzimave. Sekuenca lineare e mARN-së lexohet nga tARN-të (transfer ARN). Secili tARN transporton një aminoacid të veçantë dhe lidhet pas një kodoni specifik, duke mundësuar kështu formimin e një zinxhiri aminoacidesh (d.m.th. proteinën) sipas udhëzimeve në gjenin e përmendur më lart.

Nga kjo nuk është e vështirë të kuptohet se ndryshimet në kod janë pothuajse të patolerueshme. Një mutacion, ndryshim në një nga “germat” (bazat) çon në ndryshimin e kodonit përkatës. Ky kodon do mundësojë inkorporimin e një aminoacidi të gabuar në zinxhir, duke shkaktuar çaktivizimin e proteinës. Kjo më vonë rezulton në dëmtimin ose vdekjen e qelizës.

Për këtë arsye dhe të ngjashme, kur u zbulua se organizmat që nga bakteret, bima e duhanit apo njerëzit ndajnë të njëjtin kod gjenetik, nga fundi i viteve ’60 të shekullit të kaluar u arrit në përfundimin se të gjitha gjallesat përdorin të vetmin KOD, dhe ndryshimi apo devijimi qe i pamundur (sepse qe letal, vdekjeprurës).

Pati përjashtime, por këto u panë si nga ato përjashtime që provojnë rregullin, p.sh. mitokondritë, fabrikat e energjisë në qelizë, kanë shpesh kode të ndryshme gjenetike. Por ky gjenom në mitokondri kodon vetëm për një numër të vogël gjenesh, çfarë do të thotë se ndryshimet janë të tolerueshme, diçka e pamundur në një gjenom kompleks me mijëra gjene.

Universaliteti i kodit gjenetik sugjeron se ai ka shumë kohë që ka mbetur i pandryshuar. Last Universal Common Ancestor (LUCA) do të thotë “i fundmi paraardhës i përbashkët universal”, dhe kjo LUCA qelizë besohet të jetë në rrënjë të pemës së jetës në tokë. Në qoftë se kodi gjenetik ka evoluar qysh prej formimit të LUCA-s, atëherë mund të pritet që të gjinden organizma me versione primitive të kodit, p.sh. një kod vetëm me 19 aminoacide. Por organizma të tillë akoma s’janë zbuluar. Kodi duhet të jetë fiksuar që në kohën e LUCA-s. Dhe n.q.s. nuk ka ndryshuar për miliarda vjet s’ka të ngjarë që mund të ndryshojë.

Por pyetjet kanë filluar të pyeten dhe e sfidojnë haptazi këtë teori. Michael Syvanen në Universitetin e Kalifornisë shtron pyetjen nëse LUCA ka pasur këto 20 aminoacide që janë edhe sot, apo disa prej tyre janë shtuar me kalimin e kohës. Kjo pyetje lindi nga një analizë gjenetike e rrugëve biokimike të sintetizimit të dy aminoacideve, arginines dhe triptofanit, e cial sugjeron që këto rrugë nuk janë formuar më përpara se dy miliardë vjetë (Trends in Genetics, vol. 18, fq. 245).

Kjo është sa gjysma e moshës së kodit (d.m.th. rreth katër miliard vjet), dhe shpesh është raportuar si gabim statistik. Por sasia e këtyre “gabimeve” statistike është rritur, dhe Syvanen thotë që kjo çështje duhet të merret më seriozisht. Këto rezultate mbështesin atë që kodi pësoi një ndryshim të madh kur kishte rreth dy miliardë vjet që qelizat banonin në planetin tonë. Pyetja është se si këto aminoacide të vonuara hynë në kodin e çdo organizmi?

Syvanen mendon se këto aminoacide u kanë dhënë organizmave që i adaptuan avantazhe të rëndësishme. Arginina ka një aftësi të veçantë biokimike; aminoacidi mund të kapet fort pas ARN-së pa e thyer atë. Triptofani mund të ketë ndonjë karakteristikë të veçantë dhe unike por që akoma nuk është krejt e qartë. Të dy aminoacidet duhet të kenë qenë novacione shumë të rëndësishme sa u përhapën shpejt mes specieve të tjera. Ato specie që humbën shansin e këtij rinovimi të kodit duhet të kenë qenë në disavantazh të dukshëm aq sa u zhdukën nga faqja e tokës.

Ta zëmë se biologu Syvanen ka të drejtë, d.m.th. kodi ka ndryshuar në “rininë” e tij. A është prapë ky kod i aftë për rinovime të tilla sot?

Deri vonë përgjigja ka qenë “Jo”, sepse nuk pritet që lindja e një aminoacidi tëri do të sjellë ndonjë avantazh. Repertori prej 20 aminoacideve duket më se i mjaftueshëm për të prodhuar çfarëdo lloj proteine.

Por kjo teori u lëkund me zbulimin e aminoacidit të 21-të natyror, selenocisteinës. Ky aminoacid duket se është i koduar në gjenomin e shumë orgnizmave, përfshirë edhe njerëzit. Në kodin universal kodoni i selenocysteinës UGA, është një “stop” kodon. August Bock nga Univeristeti i Mynihut, tregon se qelizat kanë metoda të komplikuara që këtë aminoacid ta rreshtojnë në mARN dhe ta vendosin në “xhepet “ e kodoneve të veçanta (jo “stop”) UGA. Enzimat që kanë selenocisteinë janë 400 herë më aktive se ato që kanë aminoacidin e ngjashëm, cisteinën.

Megjithë këtë fakt selenocisteina ka status dytësor në panteonin e aminoacideve. Bock pohon se nuk e kupton mëdyshjen e biologëve që të zgjerojnë listën e aminoacideve në 21. Ai thotë që për dy vjet ai vetë nuk i kishte besuar rezultateve. Prania e një aminoacidi të ri thjesht nuk duhet të ishte e mundur.

Por një skenar i ngjashëm ndodhi edhe vjet. Jozef Krzycki, në Universitetin e Ohio-s, me kolegët e tij zbuluan një aminoacid që e quajtën pyrrolyzine, në një proteinë që i përkiste Methanosarcina barkeri-t, një bakteri që jeton në ujë të ndenjur (Science, vol. 296, fq. 1462). Si selenocisteina, ky aminoacid përdor një “stop” kodon, këtë radhë UAG-në. Prishja e rrugës së sintetizimit të aminoacidit çoi në çrregullimin e aftësinë e tretjes së metylaminës në organizimn e mikrobit. Si duket pyrrolyzina i jep aftësi të veçanta kimike proteinave.

A janë selenocisteina dhe pyrrolyzina shtesa të mëvonshme të kodit? Me shumë mundësi që jo; selenocisteina gjendet në mikrobe, por jo në bimë. Bock thotë se mund të jetë një shtesë e hershme në kod. Kodi mund të ketë pasur 21 aminoacide dhe me kalimin e kohës selenocisteina është tërhequr në periferi. Gjithashtu pyrrolyzina gjendet vetëm në disa specie që thithin metylalaminë.

Edhe pse e rrallë, prezenca e këtyre aminoacideve e sfidon teorinë e një kodi të vetëm. Prania e tyre në organizma tregon se natyra formon “dialekte” n.q.s. ato përshtaten më mirë në disa “krahina” të veçanta. Fakti i anashkalimit të pranisë së pyrrolyzinës sugjeron se aminoacide të tjera mund të jenë “trajtuar” në këtë mënyrë nga shkencëtarët.

Numri total i aminoacideve në kod varet nga sa është e vështirë për qelizat pë të gjetur mënyra që të inkorporojnë këto aminoacide. Deri para pak viteve kjo dukej diçka mjaft e vështirë. Puna kërkimore e shkencëtarëve si ajo e kimistit Peter Schultz të Institutit kërkimor Scripps në La Jolla, Kaliforni, provon se mund të prodhohen dhe inkorporohen artificialisht aminoacide të reja në qeliza (New Scientist, 30 September, p. 32). Ai me grupin e tij arritën të inkorporojnë me sukses aminoacidin, të përftuar në mënyrë sintetike, O-metyl-L-tirozinë në “stop” kodonin UAG në bakterin Escheria coli (Science, vol 292, p. 498). Të ndryshosh kodin nuk qe ndonjë vështirësi e madhe, thotë ai, por çështja është tejtërkund: pse vetë natyra nuk prodhon aminoacide të reja vazhdimisht?

Në rastin e pyrrolyzinës kemi të bëjmë me ripërdorimin e “stop” kodoneve për aminoacide të reja, dhe vetë kjo kufizon potencialin e ndryshimit (“stop” kodonet janë vetëm tre).

Kurse me mikrobin C. albicans është diçka tjetër. Kodoni CUG, kodi universal për leucinën, është shndërruar në kod për një aminoacid tjetër prej 20 aminoacideve standarde, serinën. Kur ky ndryshim i çuditshëm u raportua në fillim të viteve ’90, shkencëtarët sugjeruan se ky shndërrim dramatik duhet të jetë mundësuar nga ndonjë karakteristikë e veçantë e vetë mikrobit. Ky ndryshim nuk ishte vetëm në Candida albicans, por edhe në specie të tjera të llojit Candida, duke lënë të kuptohet se ky shndërrim ka ndodhur në mënyrë të pavarur më shumë se një herë.

Analizat tregojnë se në fillimet e transformimit kodoni CUG kodonte për të dy aminoacidet, dhe se kjo situatë është toleruar për 100 milion vjet, derisa transport ARN-ja për kodonin CUG të leucinës u zhduk. Nuk dihet se pse mund të jetë shkaktuar ky ndryshim, cila forcë është pas këtij shndërrimi.

A mundet që diçka e tillë të ndodhë prapë? Ndryshimi te Candida tregon se kodi gjenetik është elastik. Askush s’mund ta dijë se çfarë mundësie apo potenciali ka ai të bëjë në një milion vjetët që vijnë.

Biologu Carl Woese nga Universiteti i Illinois-it në Urbana-Champaign thotë se do të ishte gabim të mendohet se ditët e kodit universal janë të numëruara për faktin se po zbulohen përjashtime. Natyra është e mbushur plot me gjëra interesante pa ndonjë domethënie të veçantë, shton ai, dhe zbulimi i përjashtimeve nuk është një shenjë madhore se kodi është në ndryshim e sipër.

Patrick Keeling nga Universiteti i Kolumbisë Britanike në Vancouver, studjues i organizmave me kode alernuese, është i një mendimi me atë që u tha më lart. Kodi është një nga veçoritë më të konservuara të jetës, dhe të kuptojmë ndryshimet do të thotë që do të na ndihmojë të kuptojmë më mirë elementet në qelizë që e ruajnë këtë kod me aq “fanatizëm”, shpjegon ai.

Keeling e pranon që shtrirja e kodit universal është akoma e paqartë dhe thekson faktin se njohuria jonë mbi shumicën e bakterieve është minimale dhe se ka akoma shumë për t’u zbuluar.

Prapë ka njëfarë ironie n.q.s. ka njerëz që nuk janë të gatshëm të pranojnë idenë se një kodi gjenetik që ndryshon, thotë Syvanen. Organizmat shumëqelizorë nuk ekzistonin kur shtresa argininë/triptofan u bë globale. Cikli i ngadaltë i shumimit i kafshëve dhe njerëzve do të thotë që organizmat tonë janë më të paaftët në adoptimin e një kodi të ri. Kështu që herën tjetër kur të ndodhë ndryshim kodi gjenetik në biosferë, ne nuk do mund të përfitojmë apo adoptohemi, përfundon me qesëndi Syvanen.

Fatos Kopliku
Biolog molekular
Universiteti i Michigan-it