Genlerimizin Derinliklerinde Gizlenen Antik Virüsler
Bilim insanları yıllarca DNA’mızın bazı kısımlarının işe yaramaz olduğunu, yani hiçbir işe yaramayan eski virüslerden arta kalanlar olduğunu düşündüler. Ancak yeni bir uluslararası çalışma bu fikri tamamen değiştirdi.
Araştırmacılar, milyonlarca yıl önce virüslerden miras kalan bu sözde “çöp” DNA dizilerinin, özellikle insan gelişiminin ilk aşamalarında genlerimizin nasıl davrandığını kontrol etmeye yardımcı olduğunu keşfettiler. Bu viral parçalardan bazıları genler için açma-kapama düğmesi gibi davranıyor ve hatta insanları diğer türlerden farklı kılan şeyleri açıklamaya bile yardımcı olabilir. Anlaşılan o ki, eski virüslerin hayaletleri bugün hala hayatımızı şekillendiriyor.
Eski Viral DNA’nın Gizli Güçleri
DNA’mızın bazı bölümleri, aslen eski virüslerden gelen ve transpozon elementler (TE’ler) olarak bilinen tekrarlanan dizilerden oluşuyor. Milyonlarca yıl boyunca bu viral parçalar, genetik materyalimizde kopyala-yapıştır işlemiyle çoğaldı. Bugün, tüm insan genomunun neredeyse yarısını oluşturuyorlar. Bilim insanları daha önce bu dizilerin işe yaramaz olduğuna inanıyordu ancak yeni araştırmalar bazı TE’lerin “genetik anahtarlar” gibi davranarak hücre tipine bağlı olarak yakındaki genleri açıp kapattığını öne sürüyor.
Bu elementleri incelemek zorlu bir süreçti çünkü neredeyse aynı görünüyorlar ve genom boyunca birçok kez tekrarlanıyorlar. MER11 adı verilen aile gibi daha genç TE ailelerinin analizi özellikle zordu ve mevcut genetik veri tabanlarında yeterince etiketlenmemişlerdi. Bu durum, araştırmacıların aslında ne yaptıklarını anlamalarını zorlaştırdı.
Bu sorunu çözmek için bilim insanları, TE’leri sıralamak ve sınıflandırmak için yeni bir yöntem geliştirdiler. Alışılmış açıklama araçlarına güvenmek yerine, MER11 dizilerini zaman içinde ne kadar yakın ilişkili olduklarına ve primatlarda ne kadar tutarlı bir şekilde ortaya çıktıklarına göre gruplandırdılar. Bu yaklaşımla, MER11A, B ve C’yi en eskiden en yeniye doğru sıralanmış MER11_G1’den G4’e kadar açıkça tanımlanmış dört alt aileye yeniden sınıflandırdılar.
Yeni bir uluslararası çalışma, genomumuza gömülü olan ve uzun süredir genetik “çöp” olarak görülen antik virüs DNA’sının, gen ifadesini düzenlemede güçlü roller oynayabileceğini öne sürüyor. Kaynak: ASHBi/Kyoto Üniversitesi
Epigenetik İçgörüler İşlevsel Rolleri Ortaya Çıkarıyor
Bu güncellenmiş sınıflandırma ile ekip, daha önce gözden kaçan kalıpları ortaya çıkardı. Yeni tanımlanan bu MER11 gruplarının, gen aktivitesini düzenlemeye yardımcı olan DNA üzerindeki kimyasal etiketler ve ilişkili proteinler olan epigenetik belirteçlerle nasıl eşleştiğini incelediler. Sonuçlar, yeni sınıflandırmalarının, bu elementlerin oynadığı gerçek biyolojik rolleri önceki yöntemlere kıyasla daha iyi yansıttığını gösterdi.
MER11 dizilerinin gen aktivitesini doğrudan etkileyip etkilemediğini test etmek için araştırmacılar, lentiMPRA (lentiviral masif paralel raportör testinin kısaltması) adı verilen bir teknik kullandılar. Bu yöntem, bilim insanlarının binlerce DNA dizisini hücrelere yerleştirerek ve her birinin gen ifadesini ne kadar güçlü bir şekilde artırdığını ölçerek aynı anda incelemelerine olanak tanıyor. Ekip, lentiMPRA’yı kullanarak insanlardan ve diğer primatlardan yaklaşık 7.000 MER11 dizisini test ederek, bunların hem insan kök hücrelerinde hem de erken sinir hücrelerinde gen davranışını nasıl etkilediğini gözlemledi.
MER11_G4’ün Gücü ve Eşsizliği
Sonuçlar, MER11_G4’ün (en genç alt aile) gen ifadesini aktive etme konusunda güçlü bir yetenek sergilediğini gösterdi. Ayrıca, genlerin ne zaman aktif hale geleceğini kontrol eden proteinler olan transkripsiyon faktörleri için bağlanma noktası görevi gören kısa DNA parçaları olan belirgin bir düzenleyici “motif” kümesine sahipti. Bu motifler, genlerin gelişimsel sinyallere veya çevresel ipuçlarına nasıl tepki verdiğini önemli ölçüde etkileyebilir.
Daha ileri analizler, insanlarda, şempanzelerde ve makaklarda MER11_G4 dizilerinin her birinin zaman içinde biraz farklı değişimler biriktirdiğini ortaya koydu. İnsanlarda ve şempanzelerde, bazı diziler insan kök hücrelerinde düzenleyici potansiyellerini artırabilecek mutasyonlar kazanmıştır.
Genç MER11_G4, belirgin bir transkripsiyon faktörü kümesine bağlanır ve bu da bu grubun dizi değişiklikleri yoluyla farklı düzenleyici işlevler kazandığını ve türleşmeye katkıda bulunduğunu gösterir, diye açıklıyor baş araştırmacı Dr. Xun Chen.
Evrimde “Çöp” DNA’yı Yeniden Düşünmek
Çalışma, “çöp” DNA’nın nasıl önemli biyolojik rollere sahip düzenleyici elementlere dönüşebileceğini anlamak için bir model sunuyor. Araştırmacılar, bu dizilerin evrimini izleyerek ve işlevlerini doğrudan test ederek, antik viral DNA’nın primatlarda gen aktivitesini şekillendirmede nasıl kullanıldığını gösterdiler.
Eş yazar Dr. Inoue, “Genomumuz uzun zaman önce dizilendi, ancak birçok parçasının işlevi hala bilinmiyor,” diyor. Transpoze elementlerin genom evriminde önemli roller oynadığı düşünülüyor ve araştırmalar ilerledikçe önemlerinin daha da netleşmesi bekleniyor.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Antik Virüsler Beyin Evrimine ve Omurgalı Gelişimine Nasıl Yardımcı Oldu?