Ana sayfa Bilim Gündemi Genomun işlevsel açıdan önemli kısımlarını hesaplayan yöntem

Genomun işlevsel açıdan önemli kısımlarını hesaplayan yöntem

82
PAYLAŞ

admin

İnsan genomunda 3 milyon baz var ve biliminsanları bu bazların ne kadarının fonksiyonel olduğunu tartışıyor. Bu bazlardan bazıları, kalıtım bilgilerimizi oluşturan genleri ve hücrelerin bu genleri nasıl kullanacağı bilgilerini bulunduruyor. Ama bu diziler DNA bazlarının bir kısmını oluşturuyor. Geri kalan kısmın ne kadarının veya hangi parçasının işe yarayıp yaramadığını biliminsanları uzun zamandır tartışıyor. Bazı biliminsanları protein üretmeyen bu parçalara “çöp DNA” diyor.
Nature Genetics’te yayımlanan makaleye göre, Cold Spring Harbor Laboratory’de (CSHL) çalışan araştırmacılar insan genomundaki hangi bazların fonksiyonel olarak önemli olduğunu belirlemek için sayısal bir yöntem geliştirdi. “fitCons” isimli bu bilgisayar programı, DNA bazındaki değişiklikleri yalnız alakalı olduğu türlerle değil, fakat aynı zamanda aynı türün farklı bireyleriyle de kıyaslıyor. Sonuçlara göre, insan genomunun türler arası süregelen zamanda, hatta birbirinden farklı insanlar arasında bile ne kadar azının korunduğu görülmüştür.
CSHL’de çalışan biliminsanları maya, sinek gibi model organizmalar üzerinde mutasyonlar yaparak DNA dizilerinden hangi bazların belli bir gen fonksiyonu için önemli olduğunu belirlemeye çalışıyor. Bu yöntemi insanlar üzerinde uygulayamasalar da, benzer deneyi, geniş skalada düşünüldüğünde, doğanın kendisinin türler evrimleştikçe yaptığını belirtiyorlar. Genom üzerinde mutasyonların rastlantısal olarak gerçekleştiğini, ancak önemli bazların doğal seleksiyonla korunduğunu, diğerlerininse organizmaya bir zarar vermeden değişmekte serbest olduğunu söylüyorlar.
Araştırmacılar, analizlerinin temel noktası olarak bu fikirden yola çıkarak, ENCODE Projesi gibi geniş çaplı birlik projelerinden faydalanmış ve genomların fonksiyonları hakkında bilgiler edinmiş. Diğer gruplarsa pek çok insan ve insan olmayan primatların gen dizisini çıkarmış, bu sayede pek çok veri elde ederek geniş ve oldukça detaylı bir şekilde genomdaki biyokimyasal aktiviteleri incelemeyi ve DNA dizilerinin nasıl zamanla değiştiğini gözlemleyebilmiş.
Araştırma grubu öncelikle ENCODE birliğindeki verileri, herhangi bir pozisyondaki aktiviteleri gösteren biyokimyasal belirteçlere göre sıralamış. İncelemelerinde sadece dizileri değil, ayn zamanda DNA genomunun tamamının nerede okunduğu ve biyokimyasal belirteçlerle modifiye olduklarını da araştırmış. Bu farklı incelemeler sonucunda, genom üzerinde potansiyel farklı aktivitelere sahip olabilecek yüzlerce farklı genom alanları tespit edilebilmiş.
Araştırmacılar daha sonra, önceden geliştirdikleri sayısal bir bilgisayar yöntemi olan INSIGHT adlı programla, kısa ve uzun evrimsel süreçte bu dizilerin sınıflar içerisinde nasıl çeşitlendiklerini analiz etmişler. Bu çeşit analizler genellikle farklı türleri -insan, köpek, fare gibi- kıyaslamada kullanıldığından, uzun zaman aralıklarında olan değişiklikler gözlemlenebilmekteydi. Ancak INSIGHT modeli sayesinde yüzlerce insan ve yakın akrabaları -şempanze gibi- incelenebilmiş ve kısa zaman aralıklarındaki evrimsel süreç gözlemlenebilmiştir.
Yapılan araştırmaların sonucuna göre, insan genomunu bazlarının en az yüzde 7’si fonksiyonel olarak önemlidir. Bu sayının oldukça küçük olması araştırmacıları şaşırtmıştır. ENCODE verilerindeki bazı analizlerde yüzde 80’e kadar fonksiyonel genomlar bulunduğu halde, bu araştırmadaki evrimsel analizler durumun farklı olduğunu göstermektedir. Araştırmacılar, geniş çaplı ENCODE esaslı tahminlerin, insan nesli üzerinde yeni fonksiyonel dizi kazanımı olması mantığıyla açıklanamayacağını belirtiyor. Buna istinaden, ENCODE tarafından biyokimyasal olarak aktif olduğu belirtilen pek çok dizinin insanlar için evrimsel olarak önemli olmadığını düşünmekteler.
Hastalıklarla ilgili araştırmalarda, fonksiyonel olarak önemli dizileri analiz etme yönteminin önemli olabileceği düşünülmektedir. Pek çok genom çalışması çok geniş alanları içerdiğinden, hastalığı incelemede binlerce baz göz önüne alınmakta; ancak bu araştırmalardaki analizler doğrultusunda dizilerde fonksiyonel olma ihtimali daha yüksek olan bazların bulunması sağlanarak hastalığın incelenmesinde yardımcı olacağı düşünülmektedir. Böylece, araştırmacılar hastalığın genetik boyutunu daha güçlü bir kaynak sayesinde inceleyebilecekler.

Çeviren: Selen Özkan
İTÜ Moleküler Biyoloji ve Genetik Blm

Kaynak: http://phys.org/news/2015-01-harnessing-nature-great-evolutionary.html