Osamu Shimomura: Denizanasından ışık çıkaran kimyager

1961 yazında, Washington'daki Friday Harbor'da, bir Japon kimyager ve Amerikalı mentoru, Puget Sound'dan her gün iki ila üç bin denizanası topladılar ve yaklaşık elli bin hayvanı laboratuvar ortamında inceleyene kadar bu işe devam ettiler. Shimomura, "Laboratuvarımız bir fabrika gibi görünüyordu ve denizanası kokusuyla doluydu," diye hatırlıyordu. On dokuz yaz boyunca bu ritüelin bir versiyonunu tekrarlayarak yüz binlerce örnek topladı. Sonunda bu karışımdan çıkardığı şey, biyolojiye en yararlı lambayı sağladı.

Nagasaki üzerinde bir parıltı

27 Ağustos 1928'de Kyoto'nun Fukuchiyama kentinde, bir Japon İmparatorluk Ordusu subayının oğlu olarak dünyaya geldi ve ailesi Nagasaki vilayetindeki Isahaya'ya yerleşmeden önce babasının görev yerleri olan Mançurya ve Osaka arasında mekik dokudu. 1945 yılının Ağustos ayında savaş tepesine çöktüğünde on altı yaşındaydı. Patlama merkezinden yirmi beş kilometre uzakta, patlamadan önce Bockscar bombardıman uçağının sesini duydu; flaş onu yaklaşık otuz saniyeliğine kör etti ve sonrasında radyoaktif kara yağmur üzerine düştü. Okul hayatı savaş nedeniyle zaten paramparça olmuştu. Onu samuray onuru ve metanet kavramlarıyla yetiştiren büyükannesi, ona sınıfta bulamadığı mizacı kazandırdı.

Onu diplomasız kabul eden kolej

1948'de Nagasaki Eczacılık Koleji onu lise diploması olmadan kabul etti; bu, hayatının geri kalanını belirleyen kurumsal bir merhamet göstergesiydi. 1951'de şu anki Nagasaki Üniversitesi Eczacılık Bilimleri Okulu'ndan eczacılık derecesini aldı ve 1955'e kadar laboratuvar asistanı olarak kaldı; bu, belirgin bir geleceği olmayan bir işti. Her şeyi değiştiren şey, Nagoya Üniversitesi'nden Hirata Yoshimasa (Yoshimasa Hirata) ile tanışmasıydı; o onu yanına aldı ve daha iyi niteliklere sahip kimyagerleri mağlup eden bir sorun verdi: ezilmiş, kurutulmuş deniz ateş böceği (Vargula hilgendorfii) kalıntıları neden ıslandığında mavi parlıyordu.

On ay, bir kristal

Görev onu meşgul etmek içindi. On ay boyunca onu meşgul etti ve sonunda saf kristal lusiferin elde etti; 1957'de, temas edildiği anda oksitlenen kötü şöhretli dengesiz bir özütten izole edilen ışık yayan molekülün kendisi. Bulletin of the Chemical Society of Japan dergisindeki "Kristal Cypridina lusiferini" makalesi, Japonya'nın ötesine yayılan teknik bir başarıydı. Nagoya ona 1958'de organik kimya alanında yüksek lisans, 1960'ta ise deniz ateş böceği lusiferininin yapısı üzerine bir tezle doktora verdi. Liseyle ilgili bir sertifikası olmadan üniversiteye girmiş, doktora derecesiyle ve imkansızı elle yapma konusunda uluslararası bir ünle ayrılmıştı.

Denizanası fabrikası

Princeton'daki Frank Johnson lusiferin makalesini okudu ve onu işe aldı; Shimomura 1960'ta Fulbright bursuyla geldi. Johnson onu, parlayan kenarını kimsenin açıklayamadığı Aequorea victoria (kristal denizanası) üzerine çalışmaya yönlendirdi. Hayvanların doğada yakalanması gerekiyordu, bu yüzden çalışma her yaz Washington Üniversitesi'nin Friday Harbor Laboratuvarları'na taşındı. Ölçek endüstriyeldi ve kimya berbattı; ışık üreten madde hızla bozuluyor ve verim çok az oluyordu.

1962'de emek iki katına çıktı. Shimomura, kalsiyum bağlandığında mavi ışık yayan bir protein olan aequorin'i ve onun yanında yeşil floresan veren ikinci, küçük bir proteini izole etti. Yeşil olan, yıllarca, mavi olanın peşinden koşarken fark edilen bir merak konusu olarak görüldü. Bu, yeşil floresan proteini (GFP) idi.

Kendi lambasını taşıyan protein

Belirleyici içgörü daha sonra, Shimomura 1972'de proteinlerin yapısını haritalandırarak GFP'nin sadece varlığını değil kimyasını da çözdüğünde geldi. GFP'nin ışık yayan kromoforunun kendi peptit zincirine yerleşik olduğunu gösterdi; protein, dış bir substrat, kofaktör veya ödünç alınmış bir molekül gerektirmeden kendi lambasını kendi yapıyordu. Bu tek yapısal gerçek, sonraki her şeyi mümkün kılan şeydi. Işık düzeneği protein dizisinde kodlandığı için, gen klonlanabiliyor ve herhangi bir organizmaya yerleştirilebiliyordu, burada kendi kendine parlıyordu. Martin Chalfie (Martin Chalfie) GFP'yi canlı bir etiket olarak gösterdi; Roger Tsien (Roger Tsien) ise onu genel bir enstrümana dönüştüren renk paletini tasarladı. 2008'de üçü, "yeşil floresan proteini GFP'nin keşfi ve geliştirilmesi" nedeniyle yaklaşık 1.4 milyon dolar değerindeki Nobel Kimya Ödülü'nü paylaştı.

Shimomura ayrıca zorlukla kazandığı malzemesini de paylaştı. Genetik mühendisliği GFP'yi yeniden üretilebilir hale getirmeden önce, özenle topladığı protein stoklarını dünya genelindeki laboratuvarlara ücretsiz olarak dağıttı.

Boston'daki en devamsız profesör

Kariyerinin büyük bir kısmını Woods Hole'daki Deniz Biyolojisi Laboratuvarı'nda kıdemli bilim insanı olarak geçirdi ve Boston Üniversitesi Tıp Fakültesi'ndeki fizyoloji profesörlüğünü bir formalite olarak gördü: üniversitenin kendi kayıtlarına göre 1982 ile 2001 yılları arasında kampüse üç kez ayak bastı ve yöneticiler ancak Nobel duyurusu soruyu zorunlu kıldığında emekli olduğunu fark ettiler. Kendi mümkün kıldığı araçlara geçildikten çok sonra bile biyolüminesans üzerine çalışmaya devam etti ve Biyolüminesans: Kimyasal İlkeler ve Yöntemler adlı standart monografı ve Denizanasından Öğrenmek: Nobel Ödülü'ne Giden Yol adlı Japonca anı kitabını yazdı. Nagasaki'de tanıştığı organik kimyager eşi Akemi, onlarca yıl boyunca araştırma ortağıydı. Oğulları Tsutomu, bilgisayar korsanı Kevin Mitnick'i yakalamaya yardım etmesiyle tanınan bir bilgisayar güvenliği uzmanı oldu; kızları Sachi ise Virginia Commonwealth Üniversitesi'nde orta çağ uzmanıdır.

Osamu neden dahi olarak adlandırılıyor?

Burada sergilenen kalite kavramsal havai fişekler değildir. Bu, neredeyse patolojik bir saflaştırma kapasitesidir; kırılgan, kendi kendini yok eden bir molekülü biyolojik bir çamur okyanusundan çıkarma ve herkesin malzemesi zaten oksitlenmişken bunu defalarca, büyük ölçekte yapabilme yeteneğidir. Başkalarının yıllarca başarısız olmasından sonra deniz ateş böceği lusiferinini on ay içinde kristalleştirmek, önce bir zanaat başarısı, ikinci sırada ise entelektüel bir başarıdır ve Shimomura bunu söyleyen ilk kişi olurdu. Kariyerine dair kendi açıklaması dümdüz bir azimdi: "Öğrendim ki herhangi bir zor problem büyük çabayla çözülebilir."

Entelektüel iddia tek bir şeye dayanır ve bu büyük bir şeydir. GFP'nin peptit zincirinin içinde kendi kromoforunu içerdiğini (başka hiçbir moleküle ihtiyaç duymadığını) kabul etmek, başka kimsenin hiçbir protein hakkında atmadığı kavramsal adımdı ve genin daha sonra klonlanıp evrensel bir raporlayıcı olarak kullanılabilmesinin nedeni budur. Biyoteknoloji dünyasının floresan etiketlerle yaptığı her şey bu gözlemden kaynaklanır.

Dürüst karşı tez, Shimomura'nın bunu kendi başına yaptığıdır. Bir biyolojik işaretleyici "keşfetmeye çalışmadığını veya niyetlenmediğini" defalarca vurguladı ve kendi Nobel ödülünü, pratik bir amacı olmayan temel araştırmaların değerini savunmak için kullandı. Aracı inşa etmedi; Chalfie ve Tsien yaptı. Meslektaşları, şansın ve dayanıklılığın dehadan daha fazla şeyi açıkladığına inanan mütevazı, yumuşak dilli bir adamı tarif ettiler. Buna teorinin değil, ellerin ve amansız dikkatin dehası deyin.

Miras

GFP artık laboratuvarlarda o kadar olağan ki köken hikayesi silikleşti: her parlayan nöron, tümör hücresi ve gen ifadesi analizi, Washington rıhtımındaki denizanası kovalarına dayanıyor. Shimomura ödüllerini geç topladı; 2004'te Pearse Ödülü, 2006'da Asahi Ödülü, 2008'de Japonya Kültür Nişanı, 2012'de Altın Kaz Ödülü, 2013'te ABD Ulusal Bilimler Akademisi'ne seçilme. 19 Ekim 2018'de 90 yaşında Nagasaki'de, çocukken yıkımını izlediği şehirde kanserden öldü.