Arkeler DNA’larını Karmaşık Organizmaların Yaptığı Gibi Paketliyor

Başka hiçbir canlı grubunun hayatta kalamadığı kadar uç koşullara sahip ortamlarda bile yaşamlarını sürdürebilen tek hücreli mikroorganizmalar olan arkeler, bitkilerin ve hayvanların genetik malzemele..
Francesca Mattiroli

Başka hiçbir canlı grubunun hayatta kalamadığı kadar uç koşullara sahip ortamlarda bile yaşamlarını sürdürebilen tek hücreli mikroorganizmalar olan arkeler, bitkilerin ve hayvanların genetik malzemelerini paketleme yolunu ilk kullananlar olabilir.

Bakterilere benzeyen, fakat farklı bir grup olan arkelerin, DNA’larını tıpkı karmaşık organizmaların yaptığı gibi, proteinlerin etrafına dolayarak paketledikleri belirlendi. Sonuçları Science dergisinde yayımlanan bir makale ile paylaşılan bu çalışma sayesinde, DNA paketleme işleminin evrimsel kökenlerine ve arkelerin dayanıklılıklarının sırrına ilişkin yeni ipuçları elde edilebilir.

Tüm ökaryotlar (hücrelerinde çekirdek ve organeller bulunan canlılar), genetik malzemelerini, hücrelerinin içindeki “çekirdek” adlı odacıkta depolar. Bu organizmalar, metrelerce uzunluktaki genetik malzemeyi minik hücre çekirdeğine sığdırmayı nasıl başarır? DNA ipliklerini, “histon” adı verilen protein yığınlarının çevresine sararlar. Bu yolla sağladıkları sıkıştırma oranı, iki futbol sahası uzunluğundaki bir ipi, toplu iğne başı kadar bir hacme sığdırmaya eşdeğerdir. “Hangi ökaryota baktığınız fark etmez; ister amip olsun, ister bitki ya da hayvan, hepsi de birebir aynı yapıya sahiptir,” diyor Ohio Eyalet Üniversitesi’nden mikrobiyolog John Reeve.

Yaşam ağacında, ökaryot grubu dışında kalan iki canlı grubu daha var: Bakteriler ve arkeler. Bakterilerden farklı olarak, arkelerden bazılarının histonları olduğu biliniyordu. Fakat bilimciler, arkelerin DNA’larını tam olarak ökaryotlar gibi bu protein bobinlere sarıp sarmadıklarından emin değildi. Bunu açıklığa kavuşturmak için Reeve ve çalışma arkadaşları, x-ışın kristalografisi adı verilen bir görüntüleme tekniğine başvurdu. Böylece ilk kez olarak, arke DNA’sının histonlara ne şekilde bağlandığı anlaşılmış oldu.

Ekip, arke DNA’sının histonların etrafına dolandığını gördü; tıpkı ökaryotlarda olduğu gibi. Arke ve ökaryot DNA’larının paketlenmesindeki benzerlik, bu depolama biçimini kullanan ilk organizmanın, arkeler ile ökaryotların ortak atası olduğuna işaret ediyor. Değilse, ortada ilginç bir “yakınsak evrim” örneği var demektir.

Ancak arke DNA’sının histonların etrafına dolanma biçimi, ökaryot DNA’sında görülenin birebir aynısı değil. Ökaryotlarda bir DNA ipliği, sekiz histondan oluşan bir kümenin etrafında iki ilmek yaparak bir nükleozom oluşturur. Bu nükleozomlar, bir zincire dizilen boncuklar gibi birbirlerine bağlanırlar. Arke DNA’sı da protein tomarlarını birbirine bağlar. Ama ökaryotlar daima sekizli protein yığınlarını bağlarken, arke DNA’sı çok daha fazla histonlu yığınların çevresinde sarmallaşarak, farklı uzunlukta sopa gibi yapılar oluştururlar (bkz. üst görsel). “Yani ökaryotlardaki gibi tekbiçimli değil,” diyor ekipten biyofizikçi Karolin Luger.

Araştırmacılar, ayrıca bu sopa benzeri mimarinin önemini sınamak için bazı bakterilerin histon-DNA yapılarını kurcaladı ve mutant arkelerin farklı koşullarda nasıl davrandıklarını gözlemledi. “Bu organizmaların bazılarının gerçek yaşamda karşılaşabilecekleri çeşitli durumları taklit etmeye çalıştık,” diyor Luger. Örneğin, sülfürlü gaz salan yanardağ ağızlarında yaşayan bazı arkeler, bazen püskürtülerek uzaklaştırılır ve sülfür olmadan hayatta kalmak zorunda kalır. Normal histon-DNA şekillerine sahip arkeler, bu tür bir krizi atlatabiliyor. Ancak ekip mutant arkeleri sülfürsüz bıraktığında, mikroorganizmaların çoğalması duruyor. Mutant arkeler, sülfür yokluğuna uyumlanamıyor; çünkü yapı değiştiğinde DNA’larının paketlerini hemen açamıyorlar.

Kaynak ve İleri Okuma

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv