BİLİYOR MUYDUNUZ?

Kaliforniya Üniversitesi bilimcileri tek bir DNA molekülünün nasıl kendini eşlediğini yakından gösteren bir kayıt yaptı. Yaşamın bu en temel bileşeninin geçirdiği bu sürecin, sanılandan çok daha fazla rasgelim içerdiği görüldü. Çift sarmallı DNA, birbirine dolanmış durumda iki genetik malzeme iplikçiğinden oluşur. Helikaz adı verilen enzimin bu iplikçikleri ayırır; ardından Primaz adı verilen başka bir enzim, iplikçiklerin her birine bir “primer” takarak devam eder. Daha sonra DNA Polimeraz enzimi bu primerlere tutunur ve ipliklerdeki bazların karşına uygun bazlar yerleştirerek, her birinden birer çift sarmal oluşturur.

Çift sarmallar, birbirlerine ters yönlü yerleşen iki eş iplikten oluştuğu için bunlardan birine “öncü iplik” denir. Diğerine ise “gecikmeli iplik” adı verilir. Bilimciler uzun süredir öncü iplik ve gecikmeli ipliklerdeki DNA polimerazların, eşlenme süreci boyunca bir şekilde birbirleri ile koordineli olduklarını varsayıyorlardı. İki iplikçiğin eşlenme süresi hemen hemen eşit oluyor. Fakat işin ilginç yanı; süreç boyunca birbirlerinden bağımsız şekilde davranan iplikler, şaşırtıcı durma ve devam etmeler yapabiliyor. Bazen gecikmeli iplik sentezlemeyi bırakıyor ama öncü iplik büyümeye devam ediyor. Bazen de ipliklerden biri normal hızının 10 katı hızda eşleme yapmaya başlıyor ve görünüşe bakılırsa bunu yapmasının herhangi bir nedeni de yok.

Bu durumda, genetik eşlenmenin mutasyonlar olmadan nasıl gerçekleştiği konusunda en baştan düşünmemiz gerekecek. Ekip üyelerinden Stephen Kowalczykowski; “Bu gerçek bir paradigma kayması (doğru sanılanları değiştirici durum) ve ders kitaplarında yazanların çoğunu sarsıyor” açıklamasıyla dikkat çekiyor.

Kowalczykowski, yaptıkları çalışmalar sonucunda eşlenme sırasında iki DNA iplikçiği arasında koordinasyon olmadığını ortaya koyduklarını belirtiyor. Ayrıca bu koordinasyon yokluğundan dolayı, DNA çift sarmalında bir “güvenlik düğmesi” olması gerektiği anlaşıldı; devreye girdiğinde helikazın daha fazla açma yapmasını durdurup, polimerazın yetişmesini bekliyor. Bilindiği üzere kleptogenez üreme biçiminde dişi, erkeğin genlerini alıp yalnızca bir kısmını tutar ve gerisini kullanmaz. Yani bu üreme biçimi erkek donörlerden genetik materyal hırsızlığı olarak da tanımlanabilir. Konumuzda bahsi geçen canlı çok eşli dişi semender, genetik devamlılığı için şu basit genetik formülü kullanır: Birden fazla erkek ile birlikte olarak, her partnerinin genetik materyalinden eşit parçalar kullanarak yavrusu için genomik başarı şansını artırmak.

Iowa Üniversitesi biyologları tarafından gerçekleştirilen araştırmada, sadece dişi yavrular üreten Ambystoma semenderinin genetik analizi yapıldı. Ambystoma laterale, Ambystoma texanum ve Ambystoma tigrinum adları ile bilinen üç ayrı semender türünden farklı erkek bireyler ile çiftleşen dişinin yavrusunda üç türden de dağılım olarak eşit oranda genetik profil izine rastlandı. Araştırmacılardan Iowa Üniversitesi biyologlarından Maurine Neiman’a göre evrimsel olarak başarılı olmuş bireylerin gen ekspresyonu seviyesi ve kualifikasyonları (yeterlik, nitelik) büyük benzerlik göstermektedir. Genome Biology and Evolution‘da yayımlanan araştırmaya göre, bu denge belirli bir hibrid soyunun sürekli bir başarıya sahip olması için gerekli bir parametre olabilir.

Ohio Üniversitesi’nden H. Lisle Gibbs önderliğinde, laboratuvar örnekleri alınarak yaklaşık 3.000 genin analizi sonucu “triploid” yani üç farklı genoma sahip olan dişinin genetik analizi yapıldı. Analizlere göre totalde %72’lik bir gen topluluğunun üç farklı semender türünün erkeğinden geldiği bulundu. Diğer bir deyişle tüm dişi semenderler yaklaşık olarak her bir semender türünden eşit oranda geni bünyesinde bulunduruyor.

Peki, tüm bu genler hangi mekanizmalar ile seçilerek başarılı bir hibrid bireyi meydana getiriyor ve bu genler neye göre seçiliyor? Adli tıpçılar sivrisineklerin karınlarındaki insan kanına ait DNA’nın eşleştirilmesi ve bu yolla kimin ısırıldığını belirlemek üzerine çalışmaya devam ediyorlar. Bu teknik polisin suç mahallinde bulunanları belirlemesine de yardımcı olabilir. Bunu gerçekleştirebilmek için cevaplanması gereken sorulardan birisi sivrisineklerin insan kanını sindirmesinin ve DNA’nın tespit edilemez hale gelmesinin ne kadar sürdüğü idi. Japonya’daki Nagoya Üniversitesi’nden adli tıpçı bilim insanları PLOS’ta yayınladıkları araştırmaları ile bu soruya cevap verdiler.

Araştırmacılar 7 gönüllüden sivrisineklerin kendilerini ısırmalarına izin vermelerini istediler ve iki farklı sivrisinek türünü kanı sindirmesi için belirli süreler boyunca beklettiler. (0, 1, 2, 3, 4, 6, 8, 12, 18, 24, 36, 48 veya 72 saat) Ardından insan DNA’sı izole edildi, PCR tekniğiyle belirli DNA parçaları çoğaltılarak miktarları ölçüldü ve genotip analizleri yapıldı.

Ekip böylece sivrisineklerde beslendikten sonra hangi sürelerde ne kadar DNA kaldığını ve gönüllülerden önceden alınmış tekil kan örnekleri sayesinde de DNA’ların kime ait olduklarını tespit etmiş oldu. İki güne (48 saat) kadar olan sürelerde DNA’lar elde edilebilir ve kimlik belirlenebilirken yaklaşık üç günden (72 saat) sonra sineklerin kanı tamamen sindirdiği ortaya koyuldu.

Metotlarını geliştirmeleri ve daha fazla veriyle daha kesin sayısallaştırmalar yapmaları gerektiğini düşünen ekip lideri Toshimichi Yamamoto çalışmalarının suç mahallinde inceleme yapanlara yardım etmesi ve davalarda ek bir kanıt olarak kullanılabilmesini umuyor.

Nobel ödüllü bilim adamı Prof. Dr. Aziz Sancar önderliğinde UNC Tıp Fakültesi’nden bir ekip sigaranın sebep olduğu genetik hasarları ortaya çıkardı. Sigara içmenin DNA hasarına, akciğer kanserine ve daha birçok organın deformasyonuna yol açtığı onlarca yıldır bilinen gerçeklerdi fakat ilk kez Prof.

Dr. Aziz Sancar ve UNC Tıp Fakültesi Biyokimya ve Biyofizik dalından Prof. Sarah Graham Kenan, bu kanserojen maddenin DNA hasarını genomda yüksek çözünürlükte haritalamak için bir yöntem geliştirdi.

The National Academy Of Sciences’ın Bildiriler Kitabı’nda yayınlanan çalışmada, Sancar ve ekibi sigara dumanında yüksek oranda bulunan kimyasal kanserojen benzo [α] pirenin (BaP) neden olduğu tüm hasarları haritalamak için kullandılar. BaP Nedir? Benzo [a] piren; basit, sağlam, karbon açısından zengin bir hidrokarbon ve polisiklik aromatik hidrokarbonlar ailesinin bir üyesidir. Tütün bitkileri gibi yanan organik bileşiklerin bir yan ürünüdür. Normalde toksik bir hidrokarbon, kişiye solunum yolu ile veya yemek yiyerek ulaştığında kandaki enzimler tarafından daha küçük, daha güvenli moleküllere parçalanırlar. BaP için de bu durum geçerlidir ancak koruyucu reaksiyonlar aynı zamanda benzo [α] piren diolepoksit (BPDE) adı verilen bir bileşik üretir. BPDE, DNA ile kimyasal reaksiyona girerek guanin bazı ile çok sıkı bir bağ oluşturur. Bu bağ genlerin artık uygun proteinleri üretemediği ve DNA’nın hücre bölünmesi sırasında düzgün şekilde kopyalanamayacağı anlamına gelir. Bu süreç mutasyon temelli hastalıklarla sonuçlanabilir.

Aziz Sancar, 2015 yılında Nobel ödülü aldığı çalışmasında ortaya koymuştu. Nükleotid eksizyon tamiri olarak bilinen bu mekanizma, DNA’nın hasarlı kısımlarını çıkarıp, özel proteinler ile tamir edilmesini içeriyor. “Bu yeni yöntem, nükleotid eksizyon tamiri ile ilgili her türlü DNA hasarına uygulanabilir” diyen Sancar, Li ve meslektaşları; diğer çevresel toksinler ile ilişkili DNA hasar onarımını haritaya koymak için yeni tekniği kullanıyor. Son olarak, UNC Lineberger Kapsamlı Kanser Merkezi’nin üyesi olan Sancar’a göre, ABD’de kanser ölümlerinin yaklaşık %30’unu oluşturan bir kanserojen ve biz artık genom üzerinde neden olduğu hasarın geniş bir haritasına sahibiz.