Geri Dönüşümün DNA’mızda Olduğuna İşaret Eden Hücresel Aktivite Keşfedildi
Her ne kadar onları takdir etmeseniz ya da adlarını bile duymamış olsanız da, vücudunuzun her yerinde spliceosomes adı verilen sayısız mikroskobik makine harıl harıl çalışmaktadır.
Siz oturup okurken, onlar, haberci RNA’larınızın hücrelerinizin ihtiyaç duyduğu doğru proteinleri üretebilmesi için “intron” adı verilen dizileri çıkararak genlerinizdeki kırık bilgileri sadakatle ve hızla bir araya getiriyorlar.
İntronlar belki de genomumuzun en büyük gizemlerinden biridir. Bunlar, genlerinizdeki mantıklı protein kodlama bilgisini kesintiye uğratan ve “eklenmesi” gereken DNA dizileridir.
İnsan genomunda gen başına yaklaşık 7 veya 8 olmak üzere yüz binlerce intron bulunur ve her biri “spliceosome” adı verilen özel bir RNA protein kompleksi tarafından çıkarılır, bu kompleks tüm intronları keser ve ekzon adı verilen kalan kodlama dizilerini birbirine ekler. Bu kırık genler ve spliceosome sisteminin genomlarımızda nasıl evrimleştiği bilinmemektedir.
UC Santa Cruz’un seçkin moleküler, hücresel ve gelişimsel biyoloji profesörü Manny Ares, uzun kariyeri boyunca RNA eklenmesi hakkında olabildiğince çok şey öğrenmeyi kendine misyon edinmiştir.
Ares, “Ben tamamen spliceosome ile ilgiliyim,” dedi. “Spliceosome’un yaptığı her şeyi bilmek istiyorum – bunu neden yaptığını bilmesem bile.”
Genes and Development dergisinde yayınlanan yeni bir makalede Ares, spliceosome hakkında bize farklı türlerin evrimi ve hücrelerin garip intron sorununa nasıl adapte oldukları hakkında daha fazla bilgi verebilecek şaşırtıcı bir keşfi bildiriyor.
Yazarlar, spliceosome’un mRNA’yı birleştirmeyi bitirdikten sonra aktif kaldığını ve çıkarılan intronlarla başka reaksiyonlara girebileceğini gösteriyor.
Bu keşif, spliceosomların bir intronun genoma başka bir yerde yeniden yerleştirilebileceğine dair şu ana kadar sahip olduğumuz en güçlü göstergeyi sağlıyor.
Bu, daha önce spliceosomların sahip olduğuna inanılmayan, ancak öncelikle bakterilerde var olan spliceosomun uzak kuzenleri olan “Grup II intronların” ortak bir özelliği olan bir yetenektir.
Spliceosome ve Grup II intronların, intronların genom boyunca yayılmasından sorumlu olan ortak bir atayı paylaştığına inanılıyor, ancak Grup II intronlar kendilerini RNA’dan çıkarıp doğrudan DNA’ya geri ekleyebilirken, çoğu üst düzey organizmada bulunan “spliceosomal intronların” ekleme için spliceosome’a ihtiyaç duyduğuna ve DNA’ya yeniden yerleştirilemediğine inanılıyordu.
Ancak Ares’in laboratuvarının bulguları, spliceosome’un bugün hala intronları genoma yeniden ekliyor olabileceğini gösteriyor. Bu, dikkate alınması gereken ilgi çekici bir olasılıktır çünkü DNA’ya yeniden eklenen intronlar genoma karmaşıklık katar ve bu intronların nereden geldiği hakkında daha fazla bilgi edinmek organizmaların nasıl evrimleşmeye devam ettiğini daha iyi anlamamıza yardımcı olabilir.
İlginç bir keşif üzerine inşa ediliyor
Bir organizmanın genleri, dört bazın, adenin (A), sitozin (C), guanin (G) ve timin (T), vücudun ihtiyaç duyduğu belirli proteinlerin nasıl yapılacağı gibi biyolojik talimatları kodlayan diziler halinde sıralandığı DNA’dan oluşur.
Bu talimatlar okunmadan önce, DNA transkripsiyon olarak bilinen bir süreçle RNA’ya kopyalanır ve daha sonra bir ribozomun onu gerçek proteinlere çevirebilmesi için RNA’daki intronların çıkarılması gerekir.
Spliceosome, intron RNA’sının uçlarından birinin ortasına bağlanmasıyla sonuçlanan iki aşamalı bir işlem kullanarak intronları çıkarır ve bir kovboyun “kementi” veya kementi gibi görünen kuyruklu bir daire oluşturur.
Bu görünüm, intronların “kement intronları” olarak adlandırılmasına yol açmıştır. Yakın zamanda, Brown Üniversitesi’nde bu lariatlardaki birleşme yerlerinin konumlarını inceleyen araştırmacılar garip bir gözlemde bulundular – bazı intronlar aslında lariat şeklinde değil daireseldi.
Bu gözlem Ares’in hemen dikkatini çekti. Bir şey, şekillerini değiştirmek için RNA dizisinden çıkarıldıktan sonra lariat intronlarla etkileşime giriyor gibi görünüyordu ve spliceosome onun ana şüphelisiydi.
Ares, “Bunun ilginç olduğunu düşündüm çünkü intronların nereden geldiğine dair bu eski, eski fikir” dedi. “Spliceosome’un RNA parçalarının, snRNA’ların, Grup II intronlarla yakından ilişkili olduğuna dair pek çok kanıt var.”
Ekleme için kimyasal mekanizma, spliceosomes ve uzak kuzenleri olan Grup II intronları arasında çok benzer olduğundan, birçok araştırmacı, kendi kendine ekleme sürecinin Grup II intronlarının kendi başlarına güvenilir bir şekilde tamamlanması için çok verimsiz hale geldiğinde, bu intronların parçalarının spliceosome olmak için evrimleştiğini teorize etti.
Grup II intronlar kendilerini doğrudan DNA’ya geri ekleyebilirken, spliceosomların yardımına ihtiyaç duyan spliceosomal intronların DNA’ya geri eklenmediği düşünülüyordu.
“Aklımda bu hikayede eksik kalan sorulardan biri, modern spliceosome’un hala bir lariat intronunu alıp genomda bir yere yerleştirebilmesi mümkün mü?” Ares şöyle dedi. “Hala ata kompleksinin yaptığı şeyi yapabiliyor mu?”
Bu soruyu yanıtlamaya başlamak için Ares, kuyruklarını çıkarmak için lariat intronlarında değişiklik yapanın gerçekten de spliceosome olup olmadığını araştırmaya karar verdi.
Laboratuvarı, maya hücrelerindeki ekleme sürecini yavaşlattı ve spliceosome’un intronları eklemeyi bitirdiği mRNA’yı serbest bıraktıktan sonra, intron lariatlarına asıldığını ve onları gerçek daireler halinde yeniden şekillendirdiğini keşfetti.
Ares laboratuvarı, insan hücrelerinden elde edilen yayınlanmış RNA dizileme verilerini yeniden analiz edebildi ve insan spliceosomlarının da bu yeteneğe sahip olduğunu buldu.
Ares, “Bu konuda heyecanlıyız çünkü bu dairesel RNA’nın ne yapabileceğini bilmesek de, spliceosome’un hala aktif olması, lariat intronunun genoma geri eklenmesini katalize edebileceğini gösteriyor” dedi.
Eğer spliceosome intronları DNA’ya yeniden yerleştirebiliyorsa, bu durum spliceosome ve Grup II intronların uzun zaman önce ortak bir atayı paylaştığı teorisine de önemli bir ağırlık katacaktır.
Bir teoriyi test etmek
Ares ve laboratuvarı, spliceosome’un atalarının yaptığı gibi intronları varsayımsal olarak DNA’ya geri yerleştirmek için katalitik yeteneğe sahip olduğunu gösterdiğine göre, bir sonraki adım araştırmacıların bir DNA ipliğini hala bir lariat intronuna bağlı olan bir spliceosome’a “besledikleri” yapay bir durum yaratmaları ve bu teori için “kavram kanıtı” sunacak olan intronun bir yere yerleştirilmesini gerçekten sağlayıp sağlayamayacaklarını görmeleridir.
Eğer spliceosome intronları genoma yeniden ekleyebiliyorsa, bu muhtemelen insanlarda çok seyrek görülen bir olaydır, çünkü insan spliceosome’larına inanılmaz derecede yüksek talep vardır ve bu nedenle çıkarılan intronlarla harcayacak fazla zamanları yoktur.
Bununla birlikte, spliceosome’un bu kadar meşgul olmadığı diğer organizmalarda, intronların yeniden yerleştirilmesi daha sık olabilir. Ares, geçtiğimiz yıl Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) dergisinde yayınlanan, intron içeren tüm türlerin mevcut genomlarında yeni intronlar için sistematik ve kapsamlı bir ava liderlik eden UCSC Biyomoleküler Mühendislik Profesörü Russ Corbett-Detig ile yakın bir şekilde çalışıyor.
PNAS’taki makale, evrimsel tarihin çok gerisindeki intron “patlama” olaylarının, bir genoma bir kerede binlerce intron sokmuş olabileceğini gösterdi.
Ares ve Corbett-Detig şimdi bir patlama olayını yapay olarak yeniden yaratmak için çalışıyorlar, bu da onlara genomların bu olduğunda nasıl tepki verdiğine dair fikir verecek.
Ares, Corbett-Detig ile disiplinler arası ortaklığının, birleşik uzmanlıkları olmadan tam olarak anlamaları muhtemelen imkansız olan intronlarla ilgili en büyük gizemlerden bazılarını gerçekten araştırmaları için kapıları açtığını söyledi.
“Bir şeyler yapmanın en iyi yolu bu,” diyor Ares. “Aklında aynı tür sorular olan ama farklı yöntemleri, bakış açıları, önyargıları ve tuhaf fikirleri olan birini bulduğunuzda, bu daha heyecan verici oluyor. Bu da size çok karmaşık olan böyle bir sorunu çözebileceğinizi hissettiriyor.”
Derleyen: Feyza ÇETİNKOL
Kaynak: Geri Dönüşümün DNA’mızda Olduğuna İşaret Eden Hücresel Aktivite Keşfedildi
Sibirya’daki Yeraltı Dünyasına Açılan Kapı Parçalanarak Açılıyor
/Geri Dönüşümün DNA’mızda Olduğuna İşaret Eden Hücresel Aktivite Keşfedildi/Geri Dönüşümün DNA’mızda Olduğuna İşaret Eden Hücresel Aktivite Keşfedildi