Bilim Dünyasında Devrim: Ökaryotlarda Binlerce Programlanabilir DNA Kesici Keşfedildi

Bilim Dünyasında Devrim: Ökaryotlarda Binlerce Programlanabilir DNA Kesici Keşfedildi

Alglerde, salyangozlarda ve diğer organizmalarda binlerce programlanabilir DNA kesici bulundu
Yeni bir araştırma, fanzol adı verilen RNA güdümlü enzimlerin ökaryotlarda yaygın olduğunu ortaya koydu.

Massachusetts Teknoloji Enstitüsü McGovern Beyin Araştırmaları Enstitüsü’ndeki bilim insanlarına göre, salyangozlardan alglere ve amiplere kadar çeşitli organizmalar fanzol adı verilen programlanabilir DNA kesici enzimler üretiyor. Yeni araştırma binlerce fanzol tespit etti. Fanzoller, CRISPR olarak bilinen gen düzenleme sistemini çalıştıran bakteriyel enzime benzer şekilde, DNA’yı belirli bölgelerden kesmek üzere programlanabilen RNA güdümlü enzimlerdir. 27 Eylül’de, yeni tanınan doğal fanzoller Science dergisinde yayınlandı Advances dergisi. Enzimler çeşitlilik gösteriyor ve bilim insanlarına araştırma ve tıp için yeni araçlara uyarlanabilecek geniş bir programlanabilir enzim seti sağlıyor.

“RNA güdümlü biyoloji, kullanımı gerçekten kolay programlanabilir araçlar üretebilir. Bu çok iyi bir fikir,” diyor McGovern Araştırma Görevlisi Jonathan Gutenberg ile birlikte araştırmayı yürüten Omar Abdiye.

CRISPR eski bir bakteriyel savunma sistemidir ve laboratuvar kullanımı için RNA güdümlü enzimlerin uygulanmasının ne kadar yararlı olduğunu açıkça göstermektedir. MIT’de profesör ve McGovern araştırmacısı olan Feng Jiang, Abdier, Gutenberg ve meslektaşları tarafından geliştirilen CRISPR tabanlı genom düzenleme araçları, bilim insanlarının DNA’yı değiştirme şeklini değiştirerek araştırmaları hızlandırdı ve birçok deneysel gen tedavisinin geliştirilmesini sağladı.

O zamandan bu yana araştırmacılar bakteri dünyasında, birçoğu laboratuvarda değerli olmalarını sağlayan özelliklere sahip başka RNA güdümlü enzimler keşfettiler ve RNA rehberliğinde DNA’yı kesme yeteneğine sahip fanzoa’nın keşfi RNA güdümlü biyolojide yeni sınırlar açıyor. Fanzoa, ökaryotlarda bulunan ilk enzimdir. Ökaryotlar, her hücrenin genetik materyalini tutan zara bağlı bir çekirdekle tanımlanan bitkiler, hayvanlar ve mantarları içeren büyük bir organizma grubudur (çekirdeği olmayan bakteriler prokaryotlar olarak adlandırılan bir gruba aittir).

Gutenberg belirtiyor. İnsanlar uzun zamandır prokaryotik sistemlerde ilginç araçlar aramaktadır. Ökaryotik sistemler ise tamamen yeni bir faaliyet alanıdır’.

Abdier ve Gutenberg’e göre, ökaryotlarda doğal olarak evrimleşen enzimler, insanlar da dahil olmak üzere diğer ökaryotik hücrelerde güvenli ve verimli manipülasyon için uygun olabilir. Dr. Chan’in grubu, fanzol enziminin insan hücrelerinde spesifik DNA dizilerini hassas bir şekilde parçalamak üzere manipüle edilebileceğini göstermiştir. Bu çalışmada Dr. Abdiye ve Dr. Gutenberg, bazı fanzollerin insan hücrelerindeki DNA dizilerini optimizasyon olmadan hedefleyebildiğini buldu. Dr. Gutenberg, “Fanzollerin memeli hücrelerinde çok verimli bir şekilde çalıştığını teyit etmek gerçekten harikaydı” diyor.

Bu araştırmadan önce ökaryotlarda yüzlerce fanzol bulunmuştu. Dr. Gutenberg ve Dr. Abdier’in ekibi, laboratuvar üyesi Dr. Justin Lim’in rehberliğinde, bu enzimlerin bilinen çeşitliliğini büyük ölçüde artıran genetik veri tabanında kapsamlı bir araştırma yaptı.

Sonuç olarak, ökaryotlarda ve onları enfekte eden virüslerde bulunan 3.600’den fazla fanzoandan beş farklı enzim ailesini tanımlayabildiler. Bu enzimlerin tam yapılarını karşılaştıran ekip, uzun bir evrimsel geçmişe dair kanıtlar buldu.

Fanzoanlar muhtemelen TnpB adı verilen RNA bazlı DNA parçalayıcı bir bakteriyel enzimden evrimleşmiştir. Aslında, Zhang’ın grubu ile Gutenberg ve Abdiye’nin ekibinin dikkatini ilk çeken, fanzollerin bu bakteriyel enzimlerle olan genetik benzerliğiydi. Gutenberg ve Abdiye tarafından izlenen evrimsel bağlantılar, fanzollerin bakteriyel öncüllerinin ökaryotik hücrelere girmiş ve tekrar tekrar evrimleşmiş olabileceğini düşündürmektedir. Bazıları virüsler, bazıları da simbiyotik bakteriler tarafından aktarılmış olabilir. Ökaryotlar tarafından alınan enzimlerin, DNA’ya erişebilecekleri hücre çekirdeklerine girmek için sinyal vermek gibi yeni ortamlarına uygun işlevler geliştirdikleri de öne sürülmüştür.

Biyomühendislik yüksek lisans öğrencisi Kaiyi Jiang liderliğindeki bir araştırma ekibi, genetik ve biyokimyasal deneyler yoluyla kommensallerin bakteriyel atalarından farklı bir DNA parçalama aktif bölgesi geliştirdiğini buldu: TnpB’nin atası DNA dizilerini in vitro olarak hedeflerken, fanzoa Bölünme sırasında diğer dizileri hedef aldı: enzimi insan hücrelerinin genomunun belirli bölgelerini bölmeye teşvik etmek için RNA rehberliği kullanarak, bazı fanzolaların bu hedef dizileri %10-20 verimlilikle bölebildiğini buldular.

Abdier ve Gutenberg, daha ileri araştırmaların fanzollalardan bir dizi sofistike genom düzenleme aracının geliştirilmesine yol açacağını umuyor. Bu, birçok kabiliyete sahip yeni bir platform.

Tüm ökaryotik dünyayı bu RNA güdümlü sistemlere açarak, pek çok farklı şeyin üstesinden gelebileceğiz” diye ekliyor Abdiye.

Derleyen: Deniz KAFKAS

Kaynak: Bilim Dünyasında Devrim: Ökaryotlarda Binlerce Programlanabilir DNA Kesici Keşfedildi

Bağırsak Kanserini Durdurmanın Anahtarı: Bağışıklık Hücreleriyle Yeni Tedavi Yolu Keşfedildi