İnsan DNA'sında gizli bir ikinci katman bulundu!

İnsan DNA'sıyla ilgili heyecanlandıran keşif Hollanda'da bir grup bilim insanı tarafından gerçekleştirildi!

İnsanın kim olduğuna dair bilginin sadece DNA'da taşınan informasyondan ibaret olmadığı ve gizli ikinci bir DNA katmanında da bilgi taşındığı doğrulandı.

Hollanda Leiden Üniversitesi'nden Helmut Schiessel liderliğindeki bir grup fizikçi, bilgisayar simülasyonlarını kullanarak uzun süredir tartışma konusu olan DNA ile ilgili bir gerçeği ortaya çıkardı.
Hollandalı bilim insanları, ekmek mayası ve siyom mayasının genom dizilimini bir bilgisayar simülasyonu aracılığıyla inceledikten sonra her iki mayanın genomlarına da ikinci düzey bir DNA bilgisi atadı.
Sonunda insan DNA'sının mutasyonunu etkilemenin tek bir yolu olmadığı, birden fazla yöntemi olduğu doğrulandı. Bunlardan biri DNA'daki harfleri değiştirmek. Diğeri ise DNA'ların katlanışını belirleyen mekanik yönergeleri de değiştirmek.

DNA'NIN KATLANMA ŞEKLİ HER ŞEYİ DEĞİŞTİREBİLİR
Başlangıçta karmaşık birer bilimsel anlatım gibi gelen bu ifadeleri anlayabilmek için konuyu şöyle ifade edelim.
Öncelikle DNA nedir?
DNA (Deoksiribo nükleik asit); karbon, hidrojen, oksijen, azot, fosfat atomlarından oluşan ve hücrenin bütün hayati fonksiyonlarında rol alan dev bir molekül. İnsana ait bir DNA molekülünde bu atomlardan milyarlarca bulunur ve her insanda kişinin kendisine özel bir biçimde düzenlenmiştir.
Nükleik asitler, vücudumuzun sadece yüzde ikisini oluştursa da son derece önemli bileşiklerdir. Nükleik asitlerin temel yapı birimi ise "nükleotid"lerdir. Nükleotidlerden 6 milyar kadarı kimyasal olarak çifte sarmal şeklinde birleşerek DNA'yı meydana getirirler.
1953 yılında yapılan bir keşfe göre insanların kimliğini belirleyen DNA kodu, 4 harfin dizilim sıralamasından kaynaklanıyor. G (guanin), A (adenin), S (sitozin) ve T (timin) bu dört harfi temsil eder.
Sarmal şeklinde bir merdiven yapısına sahip olan DNA molekülü, şaşırtıcı bir mimari düzene sahiptir. Merdivenin yan tarafları, farklı türdeki "şeker" ve "fosfat"tan oluşan DNA molekülünün omurgasıdır. Basamaklar ise "baz" adı verilen ve birbirine bağlanan dört kimyasal madde çiftinden meydana gelmektedir: Adenin, timin, sitozin ve guanin. Bazlar karbon, oksijen, hidrojen ve nitrojen içeren 12 ila16 atomdan meydana gelen moleküllerdir. Bu kimyasallar da DNA sarmalı üzerinde özel bir dizilime sahiptir. Bunların dizilimi sadece iki türde eşleşme ile mümkündür: Adenin (A) daima timinle (T) ve sitozin (C) daima guaninle (G) bağlanmaktadır.

Guanin, adenin, sitozin ve timini simgeleyen bu harflerin sıralaması, hücrelerimizde hangi proteinlerin üretileceğini belirler. Yani eğer gözleriniz kahverengiyse, bunun nedeni DNA’nızda irisinizin içinde koyu renk pigment üretecek bir proteini kodlayan belli bir harf dizisi olmasıdır.

bedeninizdeki tüm hücreler tıpatıp aynı DNA kodu ile işe başlıyor olmasına rağmen, her organ başka bir işleve sahip oluyor. Örneğin mide hücrelerinizin kahverengi göz proteini üretmesi gerekmez, ama sindirim enzimleri yapmaları lazımdır. Peki bu nasıl oluyor?

80’li yıllardan beri bilimciler bu süreci kontrol edenin, DNA’nın hücrelerimiz içindeki katlanış biçimi olduğunu biliyor3. Çevresel etkenlerin de bu süreçte payı olabiliyor. Mesela stresin epigenetik yoluyla bazı genleri açık veya kapalı konuma getirebildiği biliniyor. Fakat asıl kontrol mekanizması DNA katlanmasının mekaniğinden kaynaklanıyor. Bedenimizdeki herbir hücre yaklaşık 2 metre uzunluğunda DNA taşıdığında, sığabilmek için DNA’nın nükleozom adı verilen bir öbek biçiminde sıkıca paketlenmesi gerekiyor.

İşte DNA’nın bu paketlenişi, hücre tarafından hangi genlerin okunacağını yönetiyor. Paketin içinde kalan genler proteinler tarafından ifade edilmiyor; sadece dışta kalanların ekspresyonu gerçekleşiyor. Bu durum, aynı DNA’yı taşıyan hücrelerin nasıl olup da farklı işlevleri olabildiğini açıklıyor.

Son yıllarda biyologlar DNA’nın katlanış yöntemini belirleyen mekanik yönergeleri ortaya çıkarmaya başladı. Gelelim kuramsal fizikçilerin bu konuyla ne ilgisi olduğuna… Hollanda’da bulunan Leiden Üniversitesi’nden bir ekip, bir adım geriye gidip sürece genom ölçeğinden bakarak, bu mekanik yönergelerin de aslında DNA içinde kodlanmış durumda olduğunu bilgisayar simülasyonları ile doğruladı.

İSTENMEYEN GENLERE KARŞI BİLGİSAYAR SİMULASYONU OLASILIĞI!
Helmut Schiessel liderliğindeki fizikçiler, ekmek mayasının ve fisyon mayasının genomlarını simüle etti ve sonra onlara tüm mekanik yönergeleri içeren rastgele ikinci düzey DNA bilgisi atadı. Bu yönergelerin DNA’nın nasıl katlanacağını etkilediğini ve hangi proteinlerin ifade edileceğini belirlediklerini gördüler. Böylece DNA mekaniğinin de DNA’nın içinde gizli olduğu ve evrimsel açıdan kodun kendisi kadar önemli olduğu anlaşılmış oldu. Bunun anlamı, DNA mutasyonlarının canlıyı etkilemesinin birden fazla yolu olduğu demek oluyor. DNA’daki harfler değiştirilerek de farklılık yaratılabilir, DNA’nın katlanışını belirleyen mekanik yönergeler değiştirilerek de farklılık yaratılabilir.

İşin heyecan verici yanı, bilgisayar simülasyonlarının devreye girmesiyle birlikte DNA’yı biçimlendiren mekanik yönergelerin kontrolünde bilimcilere yeni olasılıklar doğmuş olması. Örneğin bir gün istenmeyen genlerin ifadelerinden korunmak için DNA’nın katlanma biçimini değiştirme olasılığı gibi.