Kromozom Düzenlemedeki Yeni Gelişme, Sağlık Sorunlarına Çözüm Olabilir mi?
Bir hayvanın sahip olduğu kromozom sayısının değişiminin, doğada evrim süreci boyunca gerçekleşmesi, milyonlarca nesil sürebilir. Şimdi bilim insanları, aynı değişiklikleri laboratuvar farelerinde göz açıp kapayıncaya kadar yapabildiler.
Kök hücreleri ve gen düzenlemeyi kullanan yeni teknik, büyük bir başarıdır ve ekibin umduğu şey, kromozomların yeniden düzenlenmesinin hayvanların zaman içinde evrimleşme şeklini nasıl etkileyebileceği hakkında daha fazla şey ortaya çıkaracaktır.
Kromozomlarda -hücrelerin içindeki protein ve DNA dizilerinde- genlerimizi buluyoruz, onları ebeveynlerimizden miras alıyoruz ve bizi biz yapmak için bir araya geliyoruz.
Fareler ve biz insanlar gibi memeliler için kromozomlar tipik olarak eşleşir. Seks hücreleri gibi istisnalar vardır.
Döllenmemiş embriyonik kök hücreler, genellikle DNA ile uğraşmak için en iyi başlangıç noktasıdır. Bununla birlikte, bir sperm hücresi tarafından sağlanan bu ek kromozom setinin olmaması,bir vücut inşa etmek isteyen bilim insanlarını, hangi genlerin aktif olarak işaretleneceği gibi önemli bir adımı müzakere etmekten mahrum bırakır.
Damgalama adı verilen bu süreç, genomun büyük parçalarını yeniden yapılandırmaya hevesli mühendisler için bir engeldi.
Çin Bilimler Akademisi’nden biyolog Li-Bin Wang, “Genomik damgalama sıklıkla kaybolur, yani haploid embriyonik kök hücrelerde hangi genlerin aktif olması gerektiği bilgisi kaybolur, bu da onların pluripotensi ve genetik mühendisliğini sınırlar.” diyor.
“Son zamanlarda, üç damgalanmış bölgeyi silerek, hücrelerde sabit bir sperm benzeri damgalama modeli oluşturabileceğimizi keşfettik.”
Doğal olarak damgalanmış bu üç bölge olmadan, kalıcı kromozom füzyonu mümkündü. Araştırmacılar deneylerinde iki orta boy kromozomu (4 ve 5) ve en büyük iki kromozomu (1 ve 2) iki farklı yönde birleştirdi ve bu, üç farklı düzenlemeyle sonuçlandı.
Üreme normalden daha yavaş olmasına rağmen, kromozom 4 ve 5’in füzyonu, genetik kodun fare yavrularına aktarılması açısından en başarılı olanıydı.
1 ve 2 füzyonlarından biri fare yavruları üretmedi, diğeri ise 4 ve 5 kromozomlarının füzyonundan daha yavaş, daha büyük ve daha endişeli fare yavruları üretti.
Araştırmacılara göre, doğurganlıktaki düşüşler; normal şekilde gerçekleşmeyen hizalamadan sonra kromozomların nasıl ayrıldığına bağlı. Bu, kromozomal yeniden düzenlemenin, üreme izolasyonu- türlerin evrimleşebilmesi ve ayrı kalabilmesinin önemli bir parçası- için çok önemli olduğunu gösteriyor.
Yine Çin Bilimler Akademisi’nden biyolog Zhi-Kun Li, “Laboratuvar ev faresi, 100 yılı aşkın yapay üremeden sonra standart bir 40 kromozomlu karyotipi – veya bir organizmanın kromozomlarının tam resmini – korudu.” diyor.
“Ancak, daha uzun zaman dilimlerinde, kromozom yeniden düzenlemelerinin neden olduğu karyotip değişiklikleri yaygındır. Kemirgenler milyon yılda 3,2 ila 3,5 yeniden düzenlemeye sahipken, primatlar 1,6’ya sahiptir.”
Bunu bağlam içine koymak için, kromozomal yeniden düzenlemedeki nadir sıçramalar, kendi atalarımızın evrim yollarını yönlendirmeye yardımcı oldu. Örneğin, gorillerde ayrı kalan kromozomlar, insan genomumuzdaki tek bir kromozomda kaynaştırılır.
Bu tür değişiklikler birkaç yüz bin yılda bir meydana gelebilir. Burada laboratuvarda yapılan genetik düzenlemeler nispeten küçük ölçekte olsa da işaretler, ilgili hayvanlar üzerinde bazı dramatik etkileri olabileceği yönünde.
Daha çok erken – bu her şeyden önce bilimsel bir şey – ancak daha ileride, insan kan hatlarındaki yanlış hizalanmış veya hatalı biçimlendirilmiş kromozomları düzeltme fırsatı olabilir. Bireylerde kromozom füzyonlarının ve yer değiştirmelerinin, çocukluk çağı lösemisi de dahil olmak üzere sağlık sorunlarına yol açabileceğini biliyoruz.
Li, “Kromozomal yeniden düzenleme olayının, tür evriminin arkasındaki itici güç olduğunu ve üreme izolasyonu için önemli olduğunu deneysel olarak gösterdik, memelilerde büyük ölçekli DNA mühendisliği için potansiyel bir yol sağladık.” diyor.
Araştırma Science dergisinde yayınlandı.
Kaynak: https://www.sciencealert.com/
Derleyen: Simge Kara