Skip to content Skip to navigation

Biyolojik Moleküller, Topoloji ve Yapay Zekâ

Dr. Mahir E. Ocak

Thom Leach/Science Photo Library

Proteinler ve DNA gibi biyolojik moleküllerdeki düğümler üzerine çalışmalar yapan araştırmacılar, yüz yıldan uzun bir süredir çözülemeyen bir matematik problemiyle karşı karşıya kalıyor. Son bilimsel çalışmalar, yapay zekânın bu sorunun çözümünde de yararlı olabileceğini gösteriyor.

Proteinler, binlerce atomdan oluşan makromoleküllerdir. Amino asitlerin art arda eklenmesiyle oluşan bu biyolojik moleküller önce düz bir zincir biçiminde sentezlenir daha sonra katlanarak karmaşık geometrik şekillere girer. Sahip oldukları bu karmaşık yapılar, proteinlerin vücutta kimyasal tepkimeleri hızlandırma, molekülleri bir yerden başka bir yere aktarma ya da uyaranlara tepki verme gibi işlevleri yerine getirmelerini sağlar. Her ne kadar proteinler katlanıp şekil alırken amino asit zincirinin farklı bölgeleri birbirine dolansa da düğümler oluşması beklenen bir durum değildir. Ancak 1970’lerde yapılan bilimsel çalışmalar, pek çok proteinin yapısında düğümler olduğunu gösterdi. Bugün Protein Veri Bankası’nda yer alan proteinlerin yaklaşık %1’inin düğümlü yapıda olduğu biliniyor.

Düğümlerin varlığı proteinlerin katlanma sürecine, kararlılığına ve işleyişine olumlu ya da olumsuz etki edebilir. Örneğin, düğümlü proteinlerin düğümsüz proteinlere kıyasla aşırı sıcaklıklara daha dayanıklı olduğunu gösteren çalışmalar var. Ancak düğümlü proteinlerin katlanma süreci muhtemelen daha yavaş gerçekleşiyor ve bu süreçte hataların ortaya çıkma ihtimali daha yüksek oluyor.

Proteinlerin yapılarındaki düğümlerin nasıl ve neden oluştuğu bugün tam olarak bilinmiyor. Ayrıca düğümlerin, proteinlerin biyolojik işlevleri üzerindeki etkilerinin ne olduğu da hâlâ açıklanmayı bekliyor. Bu ve benzeri sorulara cevap bulabilmek için yapılması gerekenlerin başında proteinlerin yapılarındaki düğümleri sınıflandırmak geliyor. Bu durum da araştırmacıları yüz yıldan uzun bir süredir cevap bulunamayan bir matematik problemiyle karşı karşıya bırakıyor: Farklı düğümlerin  birbirinden ayırt edilmesini sağlayacak bir topolojik değişmezin keşfedilmesi.

Devamını okumak için TÜBİTAK Yayınlar web sitesini ziyaret ederek abone olabilirsiniz.