Yaşam Başlamadan Önce DNA Zaten Organize Olmuş Olabilir
Yaşamın genetik planı kaos içinde doğmaz; ilk anlardan itibaren 3 boyutlu olarak hassas bir şekilde inşa edilir.
Uzun yıllar boyunca araştırmacılar, yeni döllenmiş bir yumurtanın içindeki DNA’nın yapısal bir ‘boş levha’ olarak başladığına inanıyorlardı; embriyo kendi genlerini kullanmaya başlayana kadar şekil almayacak gevşek, düzensiz bir kütle. Bu görüşe göre, düzen ancak genetik program devreye girdikten sonra ortaya çıkıyordu.
Nature Genetics’te yayınlanan yeni bulgular bu varsayımı sorguluyor. Profesör Juanma Vaquerizas ve ekibi, genomun başlangıçta daha önce düşünüldüğünden çok daha organize olduğunu bildiriyor. Bilim insanlarının genomun 3 boyutlu yapısını olağanüstü ayrıntılarla incelemelerine olanak tanıyan Pico-C adlı güçlü yeni bir yöntem geliştirdiler. Bu araçla araştırmacılar, genom tamamen aktif hale gelmeden çok önce -Zigotik Genom Aktivasyonu olarak bilinen bir dönüm noktası- karmaşık bir 3 boyutlu DNA iskeletinin zaten oluşmakta olduğunu buldular. DNA’nın üç boyutlu olarak katlanma şekli kritik öneme sahiptir çünkü gelişim sırasında hangi genlerin aktif hale getirilebileceğini belirler, hücrelerin düzgün çalışmasını sağlar ve gelişimsel bozukluklar ile hastalık riskini azaltır.
Çalışmanın baş yazarı Noura Maziak, “Genomun uyanmasından önceki zamanı bir kaos dönemi olarak düşünürdük,” diye açıklıyor. “Ancak daha önce hiç olmadığı kadar yakından baktığımızda, aslında son derece disiplinli bir inşaat alanı olduğunu görebiliyoruz. Genomun iskeleti, ‘açma’ düğmesi tamamen çevrilmeden çok önce, hassas ve modüler bir şekilde kuruluyor.”
Pico-C ile 3B Genomun Haritalanması
Bu keşif, genetiğin klasik bir model organizması olan meyve sineği (Drosophila) kullanılarak yapıldı. Döllenmeden sonraki ilk saatlerde, bir meyve sineği embriyosu çekirdeklerini hızla bölerek kısa sürede binlerce hücre üretir. Bu hızlı gelişimsel pencere, genomların nasıl organize edildiğini ve düzenlendiğini incelemek için özellikle kullanışlıdır.
Ekip, ultra hassas Pico-C tekniğini kullanarak, meyve sineği genomunun bu en erken aşamalarındaki 3 boyutlu düzenini haritalandırdı. DNA’nın rastgele katlanmadığını buldular. Bunun yerine, modüler bir tasarıma uyan döngüler ve yapılar oluşturarak, belirli düzenleyici sinyallerin genomun farklı bölgelerini kontrol etmesine olanak tanıyor. Bu dikkatlice düzenlenmiş mimari, genetik talimatların tam doğru anda etkinleştirilmeye hazır olmasını sağlıyor.
DNA şeklinin son derece ayrıntılı 3 boyutlu haritalarını sunmanın yanı sıra, Pico-C, geleneksel yaklaşımlara göre çok daha küçük örnekler gerektiriyor – yaklaşık on kat daha az malzeme. Bu verimlilik, DNA katlanmasının gen düzenlemesini nasıl etkilediğini ve bu mimarideki bozulmaların hastalığa nasıl katkıda bulunabileceğini araştırmak için yeni olanaklar açıyor.
Meyve Sineklerinden İnsan Sağlığına
Bu genomik “plan” ilk olarak meyve sineklerinde tanımlanmış olsa da, önemi doğrudan insan biyolojisine uzanıyor. İsviçre’deki ETH Zürih’ten Profesör Ulrike Kutay ve meslektaşları tarafından yürütülen ve Nature Cell Biology’de yayınlanan bir çalışmada, araştırmacılar aynı yüksek çözünürlüklü haritalama yaklaşımını insan hücrelerine uyguladılar.
Genomun 3 boyutlu yapısını stabilize eden moleküler “çapa”ların ortadan kaldırılması durumunda neler olduğunu incelediler. Sonuç çarpıcıydı. Bu yapısal çerçeve bozulduğunda, insan hücreleri bu bozulmayı viral bir saldırı altındaymış gibi yorumluyor. Bu yanlış alarm, doğuştan gelen bağışıklık sistemini harekete geçirerek iltihaplanmaya ve hastalığa yol açabiliyor.
Juanma, “Bu iki çalışma eksiksiz bir hikaye anlatıyor,” diyor. “Birincisi, genomun 3 boyutlu yapısının yaşamın başlangıcında nasıl dikkatlice inşa edildiğini gösteriyor. İkincisi ise, bu yapının çökmesine izin verilirse insan sağlığı için felaket sonuçlarını gösteriyor.”
Kaynak: https://scitechdaily.com
400 Milyon Yıllık Fosil ‘Bilinmeyen Bir Yaşam Formu’ Olarak Nitelendirildi