İnsan Genomunda Zıplayan Genlerin Rolü Ortaya Çıkıyor

İnsanlık, 1869 yılında İsviçreli doktor Friedrich Miescher’in DNA’yı ilk kez izole etmesinin ardından genom bilimi konusunda büyük aşamalar kaydetti. Bu süreçteki önemli gelişmelerden biri, 1940’larda sitogenetikçi Barbara McClintock’un tanıttığı “zıplayan genler” olarak bilinen hareketli genetik unsurların (transposable elements, TE) keşfi oldu.

Yıllar geçtikten sonra, İnsan Genomu Projesi, bu hareketli genetik öğelerin insan genomunun yüzde 45’ini oluşturduğunu belirledi. Bu yapılar, milyonlarca yıl süresince “kopyala-yapıştır” yöntemiyle genomda yayılma başarısını elde etti.

Günümüzde ise araştırmacılardan oluşan bir grup, zıplayan genleri derinlemesine inceleyerek insan genomunu etkileyen "hayalet kodları" keşfetti.

ÇÖP DNA’LARIN ÖNEMİ

Zıplayan gen dizileri, benzerlikleri ve sık tekrar eden yapıları nedeniyle uzun bir süre "çöp DNA" olarak tanımlanmış ve eski virüslerden kalma genetik artan kalıntılar olarak görülmüştü.

Ancak son yıllarda bu bakış açısı değişim göstermeye başladı. Araştırmacılar, zıplayan genlerin genom işlevi, kromozom evrimi, türleşme ve genetik çeşitlilik açısından önemli roller oynayabileceği görüşündeler.

Bilim dünyasında büyük heyecan uyandıran uluslararası bir çalışmada bu sıradışı dizileri analiz etmek için yeni bir yöntem geliştirilmiştir. İşte bu yöntem, gen ifadesinden sorumlu gizli kalıpları ortaya çıkarmıştır. Araştırmanın sonuçları, hakemli bilimsel dergi Science Advances’ta yayımlanmıştır.

Kyoto Üniversitesi'nden çalışmanın ortak yazarı Fumitaka Inoue, “Genomumuz uzun süre önce dizilendi ama birçok bölümünün işlevi hâlâ bilinmiyor." diyerek, zıplayan genlerin anlaşılmasının genetik biliminin en büyük sırlarından birini açığa çıkarabileceğini belirtti.

YENİ BİR YAKLAŞIM

Araştırma ekibi, zıplayan genleri daha iyi anlamak amacıyla onları sınıflandırmada yenilikçi bir yöntem geliştirdi. Geleneksel yöntemler yerine, bu dizileri hem evrimsel bağlamlarına hem de primat genomundaki koruma düzeylerine göre gruplandırdılar.

Özellikle MER11 adlı zıplayan gen ailesine odaklanan bilim insanları, bu dizileri MER11_G1'den G4'e kadar dört alt grupta sınıflandırdı. G1 en eski evrimsel dizileri, G4 ise en genç olanları temsil etti.

MER11 ailesine bu yeni yaklaşımla bakan ekip, bu grupların genom içinde düzenleyici işlevler üstlenebileceğini ortaya koydu. Yani, söz konusu diziler, özellikle insan gelişiminin başlangıç aşamalarında gen ifadesini açıp kapayan mekanizmalar görevi görebilir.

Gen ifadesini açıp kapamak, bir genin aktif ya da pasif hale gelmesini kontrol etmek anlamına gelir. Gen ifadesi açıksa, gen aktifleşir ve dolayısıyla o genin talimatlarına göre bir protein sentezlendiği söylenebilir. Eğer gen ifadesi kapalıysa, gen devre dışı kalır ve protein üretimi gerçekleşmez.

EN GENÇ GRUP EN GÜÇLÜ ETKİYE SAHİP

Araştırmacılar, "lentiMPRA" adı verilen özel bir teknik kullanarak, insan kök hücreleri ve erken dönem sinir hücreleri üzerinde 7 bin MER11 dizisini test ettiler.

Sonuçlar, MER11_G4 grubunun gen ifadesi üzerinde en güçlü etkiye sahip olduğunu gösterdi. Araştırmaya göre bu grup, gen gelişimini ve genin tepkisini etkileyen kısa DNA dizileri, yani “düzenleyici motifler” kullanıyor.

Bu grubun evrimsel bağlamını inceleyen bilim insanları, eski virüslerden miras alınan DNA dizilerinin hâlâ primat genomunun şekillenmesinde ve işlemesinde aktif görevler üstlenebildiğini ortaya koydular.

İnsan genomunu anlama yolculuğu 150 yılı aşkın bir süredir devam etmesine rağmen, her yeni keşif şaşkınlık yaratmaya devam ediyor.