Genomun Ötesindeki Sır: DNA’mızda Gizli Bir Yazılım Katmanı mı Var?
Yeni keşfedilen bir hücresel sistem, genetik kodlamadaki ince varyasyonları izleyerek, genlerin nasıl ifade edildiği üzerinde gizli bir kontrol düzeyine işaret ediyor.
İnsan DNA’sı, yaşam için talimatları yalnızca dört nükleotitten oluşan dizilerde saklar. Bu talimatlar, kodon adı verilen üç harfli gruplar halinde okunur ve her kodon, hücreye bir protein oluştururken hangi amino asidi ekleyeceğini söyler. Birkaç kodon aynı amino asidi belirtebildiğinden, bu alternatif yazımların bir zamanlar çoğunlukla birbirinin yerine geçebileceği düşünülüyordu.
Bu görüş değişti. Bilim insanları artık bu eş anlamlı kodonlardan bazılarının haberci RNA’nın (mRNA) kararlı kalmasına ve verimli bir şekilde çevrilmesine yardımcı olduğunu, diğerlerinin ise yardımcı olmadığını biliyor. Aslında, iki genetik dizi aynı proteini kodlayabilir, ancak yine de bir hücre içinde farklı davranabilir.
Optimal olmayan kodonlar bakımından zengin mRNA’lar daha az verimli bir şekilde çevrilir ve genellikle daha hızlı parçalanır, ancak insan hücrelerinin bu farkı tespit etmek için kullandığı mekanizma belirsizdi.
Kyoto Üniversitesi ve RIKEN’den Osamu Takeuchi ve Takuhiro Ito liderliğindeki araştırmacılar, bu bilmeceyi çözmek için yola çıktılar. Çalışmaları, hücrelerin bu gizli genetik bilgi katmanını okumak için kullandığı sistemin önemli bir parçası olarak DHX29 adlı bir proteine işaret ediyor.
Moleküler Mekanizmanın Görselleştirilmesi
Ekip, kodon bağımlı gen ekspresyonunda yer alan faktörleri aramak için genom çapında bir CRISPR taramasıyla başladı. Bu arama, RNA bağlayıcı protein DHX29’u merkezi bir düzenleyici olarak tanımladı. Takip eden RNA dizilemesi, DHX29 kaybolduğunda, optimal olmayan kodonlar bakımından zengin mRNA’ların biriktiğini gösterdi; bu da proteinin normalde bu transkriptleri kontrol altında tutmaya yardımcı olduğunu gösteriyor.
Ekip, kriyoelektron mikroskopi kullanarak DHX29’un 80S ribozomuyla doğrudan nasıl etkileşim kurduğunu gözlemledi. Ayrıca, DHX29 ile ilişkili ribozomlar tarafından hangi kodonların okunduğunu belirlemek için seçici ribozom profilleme yöntemini uyguladılar.
DHX29 aracılı, optimal olmayan kodonlar bakımından zengin mRNA’ların düzenlenmesinin modeli. (Kaynak: Kyoto Üniversitesi / Masanori Yoshinaga)
Sonuçlar, DHX29’un optimal olmayan kodonları deşifre eden ribozomlara bağlanma eğiliminde olduğunu gösterdi. Proteomik analizler ayrıca, DHX29’un, optimal olmayan kodonlar bakımından zengin mRNA’ları seçici olarak baskılayan GIGYF2•4EHP protein kompleksini işe aldığını ortaya koydu.
“Bu bulgular, eş anlamlı kodon seçimi ile insan hücrelerinde gen ekspresyonunun kontrolü arasında doğrudan bir moleküler bağlantıyı ortaya koymaktadır,” diyor eş yazar Masanori Yoshinaga.
Biyoloji ve Hastalıklar İçin Daha Geniş Kapsamlı Etkiler
Bu bulgular, bilim insanlarının insan hücrelerinde gen ekspresyonunun düzenlenmesinde kodon seçiminin rolünü anlama biçimini değiştiriyor. DHX29 güdümlü mekanizma, hücre farklılaşması, hücresel homeostaz ve kanser gelişimi gibi önemli biyolojik süreçleri etkileyebilir ve geniş kapsamlı bir öneme sahip olabilir. Araştırmacılar şimdi DHX29’un sağlık ve hastalık üzerindeki etkilerini incelemeyi planlıyorlar.
Ekip lideri Osamu Takeuchi, “Hücrelerin genetik kodun içine gömülü gizli bilgi katmanını nasıl yorumladığı bizi uzun zamandır büyülemişti, bu nedenle insan hücrelerinin bu gizli kodu okumasını ve yanıt vermesini sağlayan moleküler faktörü keşfetmek özellikle tatmin edici oldu” diyor.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Yaşamın Kıvılcımı: Küçücük Bir RNA Molekülü Dünya’daki Hayatı Başlatmış Olabilir