Bitkilerin Genetik Hafızalarını Nasıl Aktardığı Ortaya Çıktı
Epigenetik kalıtım, bitkiler de dahil olmak üzere birçok organizma için çok önemlidir. Bilim insanları bu mekanizma hakkında daha da fazlasını ortaya çıkardılar ve bunun gıda tedariki, tarım ve çevre üzerinde önemli etkileri olabilir.
Bir zamanlar kalıtımın sadece DNA’nın ebeveynden yavruya geçmesi olduğu düşünülüyordu. Ancak durum böyle değildir – bazı organizmalar hücrelere DNA’yı nasıl kullanacaklarını öğretmeye yardımcı olan kimyasal belirteçleri de aktarır. Bu özel belirteçlerin geçişine epigenetik kalıtım denir ve son birkaç on yılda epigenetik alanında, özellikle de çok yaygın olduğu bitkilerde bir patlama olmuştur.
Tek kullanımlık elementler (transpozonlar) uygun bir şekilde “zıplayan genler” olarak adlandırılır, çünkü açıldıklarında hareket edebilir ve diğer genleri bozabilirler. Bu bazen tehlikeli bir mekanizma olabilir, bu nedenle genomu korumaya ve bu genleri susturmaya yardımcı olmak için hücreler, metilasyon adı verilen bir şey yoluyla belirli DNA bölgelerine düzenleyici işaretler ekleyebilir.
Yeni yayınlanan bir makalede, bilim insanları Arabidopsis thaliana’daki (bitki dünyasının ana model organizmalarından biri) DDM1 proteinini araştırıyorlar. DDM1, ilk olarak 30 yıl önce çalışmanın yazarı Rob Martienssen ve eski bir meslektaşı tarafından keşfedilen ve DNA metilasyonunda önemli olan bir proteindir.
Bitki DNA’sı genellikle sıkı bir şekilde paketlenmiş ve kompakttır. Hücreler genellikle DNA’yı paketleme proteinleri olarak adlandırılan histonların etrafına sarar. Ancak histonlar DNA’ya erişimi engelleyebildiğinden, metilasyonun gerçekleşmesi için histonların ya hareket ettirilmesi ya da yoldan çekilmesi gerektiğinden, bu kendi başına sorunlara neden olabilir.
Araştırmacılar, tarihi boyunca DDM1’in metilasyona ihtiyaç duyabilecek tarafları ortaya çıkarmak için paketleme proteinleri boyunca kaymayı sevdiğini keşfettiler. Bilim insanları bunu bir ip boyunca kayan bir yoyoya benzetiyor. Martienssen yaptığı açıklamada, “Histonlar DNA’da yukarı ve aşağı hareket edebilir, her seferinde DNA’nın bazı kısımlarını açığa çıkarabilir, ancak asla düşmez” diyor.
Araştırmacılar şimdi proteinin metilasyonda rol oynayan enzime nasıl yol açtığını tam olarak keşfettiler. Bu çalışmada, DDM1’in tam olarak hangi histonların yerini aldığını belirlemek ve enzimin ilişkili paketleme proteinleri ve DNA ile etkileşiminin görüntülerini yakalamak için biyokimyasal, genetik ve sitro-elektron mikroskobu deneyleri kullanıldı.
Araştırmalar sayesinde DDM1’in belirli histonlara nasıl bağlandığını ve bunun karşılığında paketlenmiş DNA’yı nasıl yeniden şekillendirdiğini gördüler.
Çalışmanın yazarı Leemor Joshua-Tor, “DDM1’i birbirine bağlayan beklenmedik bir bağın, yıllar önce bulunan ilk mutasyona karşılık geldiği ortaya çıktı” diyor.
DDM1’in belirli histonlara karşı bir yakınlığı olduğu da ortaya çıktı, bu da nesiller boyunca önemli epigenetik kontrollerin korunmasına yardımcı oluyor. Sadece polende bulunan bir histon DDM1’e karşı dirençlidir ve aslında hücre bölünmesi sırasında bir yer tutucu gibi davranır.
Martienssen, “Bitki gelişimi sırasında histon nerede olduğunu hatırlıyor ve bu hafızayı bir sonraki nesilde de koruyor” diyor.
Genel olarak, bu keşif sadece bitki temelli olmayabilir, insan dünyasına da geçebilir. İnsanların da DNA metilasyonunu sürdürmek için DDM1 benzeri proteinlere ihtiyacı vardır. Bu yeni çalışma, bu insan proteinlerinin genomlarımızı nasıl işlevsel ve sağlam tutabileceğini ortaya çıkarmaya yardımcı olabilir.
Kaynak: https://www.iflscience.com
Derleyen: Figen Berber