Ana sayfa 131. Sayı DNA’nın 3D haritası

DNA’nın 3D haritası

118
PAYLAŞ

Çeviren: Doğa Gündem

Her genom mükemmel bir şekilde paketlenmiştir. Her nasılsa 2 m uzunluğundaki DNA, bir insan hücresinin çekirdeğine sığabilir ve bu karışık yapı, insan vücudundaki görevini yürütebilir. DNA döngülerinin kromozomların uzak parçalarını bir araya getiren ve uyum içerisinde hareket etmelerini sağlayan karmaşık genomik yapısı, detaylı bir şekilde henüz açığa çıkıyor. DNA’nın üç-boyutlu haritalanmasını içeren bu çalışma, hastalıkların genetik sebeplerini anlamaya ve genom fonksiyonlarını açıklamaya yardımcı olabilir.

Genler DNA üzerinde kolyeye dizilmiş boncuklar gibidir. Bir gen etkinleşmek için, genin aktivitesini kontrol eden uygun düzenleyici DNA’ya bağlanmalıdır. Ancak bu DNA kolye üzerinde uzakta, hatta başka bir kolyede olabilir. Bu yüzden, yıllardır araştırmacılar DNA’nın çekirdek içindeki katlanma şeklinin, bu bağlantıları doğru yerde ve doğru zamanda yapmasını sağladığından şüpheleniyordu.

Son zamanlarda, DNA’yı katlanmış halde yakalamak için birkaç biyokimyasal yöntem keşfedildi. Kullanılan ilk teknik, DNA’nın gen gibi tek bir parçasının konumuna bakmayı sağladı. 2009’da ise araştırmacılar, DNA’daki bütün bağlantılara bir kerede bakabilmeyi sağlayan “Hi-C” adında bir metot geliştirdi. Ancak bu metot çok detaylı değildi. Bir milyon baz çözünürlüğüne düşebildiler ki, bu bir genden çok daha büyük bir ölçüttü. DNA’nın iki ayrı parçasını ayırt edilebildiler: Biri aktif DNA, diğeri ise genlerin aktif olmama eğiliminde oldukları kısım. Ne yazık ki bu metot yalnızca DNA’yı çekirdekten çıkararak kullanılabiliyordu ve kesin olmayan sonuçlar veriyordu.

Şimdi, Hi-C metodunun çekirdeği bozmadan nasıl kullanılabileceğinin bulunmasıyla araştırmacılar, derinlere inip daha fazla ayrıntı öğrenmeye başladı. 1000 baz kadar küçük (normal bir genden daha küçük) özellikler tespit edilebiliyor, hatta kanser hücresi ve temel dokular dahil 8 insan hücre dizisi ve bir kanserli fare hücre dizisi için 3 boyutlu DNA haritası çıkarılabiliyor. Örneğin lenf kanserli bir insan hücresinde, DNA parçaları arasında 4,9 milyar bağlantı tespit edilmiş, diğer hücre tiplerinde ise bağlantı sayısı 395 milyon-1,1 milyar arasında değişmekte. DNA parçalarında ne kadar fazla bağlantı varsa, 3 boyutlu halde bu parçalar birbirine o kadar yakın oluyor.

Araştırmacılar gelişmiş bilgisayar programları ile çalışarak, bağlantılara dayalı haritaları çıkarabiliyor. DNA parçalarının bir çiftinin kaç tane bağlantı yaptığını belirliyor ve bu bilgiden yola çıkarak her DNA parçasının DNA’nın geri kalanı ile ilişkisini çiziyorlar.

Yayımlanan rapora göre, DNA’daki bir kıvrım, DNA’nın iki ayrı parçası birbirine yaklaştığında oluşuyor. Her hücre tipinde DNA’nın değişik parçaları yakınlaşır, sonuç olarak farklı kıvrımlar ortaya çıkar. Bu yapı farklılıkları her hücrenin kendi tipini tanımlayan değişik gen aktivite modellerinin ortaya çıkmasını sağlar. Dişi donörlerden gelen hücrelerin X kromozomlarında devasa kıvrımlar fark edildi. Muhtemelen bu kıvrım, aktif X kromozomundaki genlerin düzgün işleyişi için gerekli olduğu gibi, ikinci X kromozomunun susturulmasında da etkili.

Teksas Üniversitesi’nden biliminsanları bu yeniliğin biyolojiye yeni bir bakış açısı sunduğunu söylüyor. Bir bakıma bu haritaların, hücresel bakışla (mikroskopla inceleme) moleküler bakış (dizileme) arasındaki eksik olan bağlantıyı kurduğunu belirtiyorlar.

Bu konuda Google Earth gibi çalışan bir web sitesi tasarlandı. Araştırmacılar kendi favori genlerini buraya yerleştirebiliyor ve DNA bölmelerinden kıvrımlarına kadar detaya inebiliyorlar. Biliminsanları bu çalışmanın daha fazla analiz yapmak için sonsuz bir kaynak olduğunu vurguluyor. Diyabetten şizofreniye kadar insan genomuyla ilgili hastalıklara yakalanma riskini arttıran genleri tespit etmek gibi çalışmalar yapılabilir.