Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Bu bilgi biyologların yıllardan beri bildiği bir şeydi. Hatta DNA’nin katlanmasından sorumlu olan proteinlerin çoğunu belirlemeyi başardılar.  Ancak şimdi bir grup fizikçi, simülasyonlar kullanarak gizli olan bu bilginin insan evrimini nasıl kontrol ettiği ilk kez gösterilmiş oldu.

Bu konu hakkında yeterli bilgisi olmayanlar için şöyle özet geçelim. Muhtemelen lise yıllarında, Watson ile Crick’in 1953’te DNA diziliminin G,A,C,T harflerinin sırası halinde ve sarmal bir yapı şeklinde keşfettiklerini hatırlıyorsunuzdur. Bugün spiral merdivene benzeyen DNA’nın kendi üzerinde farklı şekillerde katlanarak genleri tek tek kontrol ettiğini biliyoruz.

Bu dizi sırası, hücrelerimizde hangi proteinlerin üretileceğini belirliyor. Yani eğer gözleriniz kahverengiyse, nedeni irisin içinde koyu renk pigmentini üreten bilginin belirli bir harf dizisi şeklinde olmasından ötürüdür.

Vücudumuzda tüm hücreler aynı DNA kodu ile işe başlamalarına rağmen her organın farklı bir işleve sahip olduğu herkesin bildiği bir gerçektir. Örneğin mide hücrelerinizin sindirim enzimleri yapmaları lazım iken kahverengi  göz proteini üretmesi gerekmez.

Peki o halde bu sistem nasıl çalışıyor?

Bilim insanları 80’li yıllardan itibaren bu sistemin böyle olma nedeninin  hücrelerdeki  DNA’nın katlanış biçimi olduğunu  biliyorlardı. Bunun yanısıra çevresel etkenlerin  bu süreci etkilediği ve stresin bazı genleri açık veya kapalı konuma getirebildiği bilinmekte. Ancak asıl kontrol mekanizmasını DNA katlanmasının mekaniği oluşturmaktadır.

Her hücre yaklaşık 2 metre uzunluğunda DNA’sını sığdırabilmek için nükleozom adı verilen bir şekilde paketlenmesi gerekir. Hücrelerde hangi genlerin okunacağı, bu paketlenmeler tarafından yönetilmektedir. Paketin içinde kalan genlerin, dışarıda kalanların ekspresyonunu gerçekleştirmesi sonucunda her hücrenin nasıl farklı işlevler yapabildiğini de açıklıyor.

Kuramsal fizikçilerin bu konuyla olan ilgisi nedir?

Hollanda’da Leiden Üniversitesi’nden bir araştırma grubu, bütün süreci  genom ölçeğinden bakarak DNA’nın katlanış tarzını belirleyen mekanik yolların olduğunu bilgisayar simülasyonları ile doğruladı.

Helmut Schiessel yönetimindeki araştırma ekibi ekmek mayası ve fizyon mayasını alarak bunların genlerini uyardılar. Ve sonrasında bu mayaların DNA’larında katlanma şeklini belirleyen bazı genler için değiştirici ikinci veri katmanını eklediler

Bu veriler sayesinde DNA’nın katlanmasında neyin etkili olduğu ve sonuçta  hangi proteinlerin ifade edileceği  belirlendi. Böylelikle DNA mekaniğinin kodon kadar önemli olduğu anlaşıldı.

Helmut Schiessel bu konu hakkında : “DNA yapısının mekaniği değişerek moleküllerin farklı şekillerde katlanmasını ve DNA’nın farklı moleküllere erişmesini sağlıyor. Bu da bir proteinin ne kadar sık üretileceğini belirliyor.” şeklinde bir açıklamada bulundu.

PLOS One dergisinde  yayınlanan bu çalışma, bilgisayar simülasyonları ile  birlikte DNA’yı biçimlendiren mekanik yönergelerin kontrol edilebileceğini ortaya çıkardı. Böylelikle ileride bir gün istenmeyen genlerin ifadelerinden korunmak için DNA’nın katlanma biçimini değiştirebiliriz.

Kaynak: http://www.sciencealert.com/scientists-confirm-a-second-layer-of-information-hiding-in-dna