Ana sayfa 119. Sayı Bilgisayarda protein kıvırma savaşları

Bilgisayarda protein kıvırma savaşları

237
PAYLAŞ

Zeynep Hülya Gümüş

Princeton Üniversitesi’nde doktoraya başladığımda bana bir masa verdiler; yanımda pek konuşmayan, efendi, yarım Avusturyalı, yarım ABD’li bir çocuk oturuyordu. İsmi John Klepeis. Zamanla anladık ki John sessiz sakin duruyor ama aklı sürekli fikir üretiyor, inanılmaz yetenekli bir insan. Zaten üniversiteyi dünyanın en iyilerinden

Massachusets Teknoloji Enstitüsü (M.İ.T.)’de okuyup gelmiş doktoraya.

Biz kitaplar arasında boğulmuş daha araştıracak konu düşünürken, o makale ardına makale yazıp Princeton Üniversitesi’nin en başarılı doktora öğrencilerine verdiği Ogden Jacobus bursunu da kolayca kapıvermişti. Hal böyle olunca doktorasını bitirdiğinde hangi meşhur üniversitenin profesörlük teklifini kabul edeceği hepimizin merak konusu olmuştu. Ama bizim süperzeka John, en iyi üniversitelerin tekliflerini elinin tersiyle iterek o zaman adını daha önce hiç duymadığımız özel bir şirkete girdi. Sebebi: Anton.

Anton yüksek hızla moleküler simülasyonlar gerçekleştirecek.

Anton, bir insan değil, bir süperbilgisayar; isim babası mikrobiyoloji alanının öncülerinden Anton van Leuwenhoek. Oldukça riskli, özel, biraz da gizemli bir girişimin ürünü. Biyofizik alanında Anton’un namı o kadar büyük ki, onu üreten ve John’u işe alan şirket D. E. Shaw’a dünyanın en iyi üniversitelerinden mezun doktoralı biliminsanlarından başvuranların belki yüzde biri kabul ediliyor. Sadece “dahi”leri alıyorlar şirkete yani. Ben ürktüm ve başvurmadım, kaçtım. Maksat karizmayı bozmamak.

Peki Anton ne yapıyor? Açıklamak için önce çok kısa temel bilim… Düşünün ki kağıttan harfleri yan yana dizip kelimeler oluşturdunuz. Kelimeler de eğilip bükülerek fiyonkvari şekiller aldılar; alınan şekiller harflerin dizilimine göre değişik olacaktır. Vücudumuzdaki proteinlerin üç boyutlu şekillerini alışları da böyle. Amino asitler harfler gibi birleşip proteinleri oluşturuyorlar; proteinler de kelimeler gibi kıvrılıp çeşitli şekiller alıyorlar. Bir protein ancak kıvrıldıktan sonra işlevsel oluyor, çünkü işlevini üç boyutlu yapısı belirliyor.

Anton’un amacı da amino asitlerin diziliminden yola çıkarak ve sadece fizik teorilerini kullanarak bir proteinin kıvrılma yolculuğunu, kıvrılmış bir proteinin bir ilaca bağlanmasını ya da iki proteinin birbirlerine hangi atomik güçlerle bağlandığını hesaplamak. Anton sayesinde protein, DNA, hücre zarı şekilleri henüz laboratuvarlarda mümkün olmayan ince detaylarına kadar tahmin edilecek; deney tüpünde ömür törpüsü ile değil bilgisayar başında…

Bir proteinin üretildikten sonra kıvrılması, 1 milisaniye civarında oluşuyor. Oysa günümüzün en yüksek teknolojisiyle ancak çok çok daha küçük zaman dilimlerindeki kıvrılmalar hesaplanabiliyor. Anton, milisaniyelik hesapları yapabilecek, çok özel bir bilgisayar.

Anton’u bütünleyici başka çalışmalar da var. Cornell Üniversitesi Tıp fakültesi, 1,2 milyon dolarlık mağara (CAVE) ismini verdikleri bir oda kurdu. Biliminsanları bu karanlık odada 7-8 insanın rahatça sığabileceği bir karakutunun (ya da mağaranın) içerisinde bir proteinin devasa, üç boyutlu sanal yapısına çeşitli yönlerden bakıp, evirip çevirebilir, yakınlaştırıp uzaklaştırabilir, ya da sanal yapının içinde dolaşabilir.

Tamam, kıvrımları hesapladık ve görselledik de ne olacak? Şu anda biyoloji, kimya ve tıp alanlarında çözülmeye çalışılan en önemli sorunlara, bu kıvrım hesapları ışık tutabilir. Anton’la hesaplanan bir proteinin yapısı ve zaman içinde kıvrılımı gerçeğe çok daha yakın olacak; bir de mağarada bu üç boyutlu proteinin içine girebildiğinizi düşünün… Proteinin yapısına göre ilaç tasarlayıp, tabiri yerindeyse elinizle koymuş gibi proteinin hangi kıvrımına, nasıl şekilde yerleştirebileceğinizi bulabilirsiniz. Yani ilaç tasarlayabilirsiniz! Yatırım kaynakları da buradan geliyor işte.

Anton’un yatırımcısı dolar milyarderi David Shaw. Columbia Üniversitesi’nde profesörken doksanlı yıllarda Wall Street’e geçip bilgisar bazlı borsa stratejileri ile sahip olduğu müthiş servetinin bir kısmını bu araştırmalara yatırmış. Araştırmalar henüz bir kuruş bile kazanmış değil. Şimdilik!

Tabii bütün bu anlattıklarım teorik. Bakalım Anton ya da ‘mağara’ bu milyonlarca dolarlık yatırımlara layık buluşlara imza atabilecekler mi? Anton gurubu Nobel alabilir mi? Göreceğiz. Çok önemli bir ilaç geliştirebilirlerse, neden olmasın? O zamana kadar John ve grubundaki dahiler hâlâ canla başla çalışacak görünüyor.

‘Anton Tapınağı’nda bir gün

Hani, derler ya, “En kötü günümüz böyle olsun!” Bu gün de öyle bir gündü işte. Süperbilgisayar “Anton”un açılışına gittik. Anton’u yaratan David Shaw, aynı zamanda D. E. Shaw yatırım şirketinin sahibi. D. E. Shaw bu korkunç Wall Street ortamında bile kâr edebilen çok başarılı bir şirket. Yani Anton üzerine çalışan biliminsanlarının hem maaşı iyi, hem de durumu.

Anton, proteinlerin atom-seviyesinde simülasyonlarını tüm bilgisayarlardan çok daha hızlı yürütmek için özel olarak tasarlanmış bir süperbilgisayar. Makine, algoritma, yazılım programları ve biyofizik modelleri henüz test halinde olsa da, zamanla çeşitli biyolojik olayların şekilsel değişimlerini daha önce hem teorik hem deneysel olarak mümkün olmayan bir şekilde gözlemlemeye yarayacak.

Manhattan’ın ortasında Times Square’de, her yılbaşı milyonlarca insanın (nedendir hiç anlayamadığım) saatlerce düşmesini bekledikleri elma’ya bakan süper lüks bir gökdelenin 39. katındayız. Tabii burası New York olunca, gözlerim göklerde. Sağa sola çaktırmadan bakıyorum, yaklaşmakta olan bir uçak var mı? “Çıkış” işareti nerede? Bulunduğumuz oda meşhur bir tasarımcının elinden çıkmış, tamamen bembeyaz. Garsonlar ıstakoz, istiridye servisi yaparken şampanyamı yeniliyorum. Gözüm çikolata kaplı çileklerde oysaki.

New York’un meşhur biyofizik profesörleri buradaydı bu akşam. Beraberlerinde aç bakışlı doktora öğrencileri. Duvardaki geniş ekranda Anton’un dünyadaki tüm bilgisayarlardan daha çabuk, daha uzun ve daha gerçeğe yakın simüle edebildiği bir proteinin kıvrılma filmi. Protein açılıyor, kapanıyor, açılıp kapandıkça kıvrılıyor. Kıvrıldıkça etrafındaki su içerisinde nasıl bir şekle gireceği belirginleşiyor. Belirginleştikçe bu proteinin işlevlerini geliştirebilecek ya da önleyebilecek ilaç şeklini nasıl tasarım edebiliriz sorusunun çözümüne daha çok yaklaşıyoruz. Yaklaşıyoruz ama henüz varmış değiliz.

Asansörle kokteylden 32. kata iniyoruz. Sanki bir köşede uyuyan varmış gibi karanlık, sessiz, tasarım harikası başka bir oda; pencereden Times Square’in çılgın ışıkları sızarken, cam bir kafesin içerisinde, kendi mavi ışıkları ile parlayan Anton var! Eee, Anton, sonunda tanıştık. Bugün Anton’un günü. Açılış günü. Dünyanın en hızlı protein simülasyonu bilgisayarı. Kansere, Alzheimer’e şifa olabilecek ilaçlara ulaştıracak belki de bizi.

Anton’un tapınaklaştırılmış odasından sonra biliminsanlarının ofislerini geziyorum. Bu kadar yukarıdan bakınca, Times Square’i dolaşan turist seli karıncaları andırıyor. Biliminsanları ile sohbete dalıyoruz.

Çıkarken mıknatısla çekilir gibi, Anton tapınağının yanından tekrar geçmeye karar veriyoruz. Davetliler dağılmış, sadece bir aile kalmış. Anne baba, iki çocuklarını tutmuşlar, cam kafesine dayanarak usulca onlara Anton’u gösteriyorlar. “Ne sevimli” diyorum içimden; sonra bir ampul yanıyor kafamda. Çocuğunu kucaklayan baba, bu şirketin, gökdelenin ve Anton’un sahibi David Shaw. New York Columbia Üniversitesi’nde bilgisayar mühendisliği profesörü iken yatırımda kâr getirecek bir bilgisayar yazılımı geliştiren, bu yazılımla bu şirketi kuran, ama kârının okkalı bir kesimini kendi ‘mirası’ olarak algıladığı Anton’a adayan Shaw.

Hâlâ orada. Bu nasıl bilim sevgisidir. Ne tür bir meraktır.

Çıkışta fotoğraf çeken turistler, ‘bira parası’ isteyen dilenciler. Gökdelenler arasında esen hafif bir rüzgar. Bugün bilim için güzel bir gündü. Bilime saygının olduğu, aç doktora öğrencilerinin ılık pizza değil ıstakoz ve şampanya ile doyduğu enteresan, ama umutlu bir gün. Umutluyuz, insanın kalbindeki merak, hâlâ diri diye. David Shaw, Anton’u şanına yaraşır bir şekilde açmış. Nitekim ıstakoz ve şampanya, New York kültüründe “kurbanlık inek” babındadır. 32. kattan yılbaşı ‘elma’sını seyreden, sessiz, mavi ışıklı Anton, dünyamıza hayırlı, uğurlu olsun!