Sıçrayan Genlere Genel Bir Bakış

Bedenimizdeki her hücre, 3 milyar civarında DNA bazı içerir. Ama bunun sadece %1 kadarı bizim genlerimizdir. Peki geriye kalanı ne oluyor o zaman? Yarıya yakını, 50 yıldan fazla süre önce genetikçi Ba..
Görsel Telif: hywards / Shutterstock

Bedenimizdeki her hücre, 3 milyar civarında DNA bazı içerir. Ama bunun sadece %1 kadarı bizim genlerimizdir. Peki geriye kalanı ne oluyor o zaman? Yarıya yakını, 50 yıldan fazla süre önce genetikçi Barbara McClintock tarafından keşfedilen “gezici genler“den oluşuyor. Gezici genlere ayrıca transpozon, zıplayan genler, atlayan genler, hareketli DNA veya hareketli genetik elemanlar adları da veriliyor.

Transpozonlar, diğer normal genlerden farklı olarak, genom içerisinde bir konumdan diğerine taşınabilen DNA dizilimleridir. Aslında gezici genlerin çoğu, teknik olarak gen değil. Çünkü bu DNA dizilimlerinin çoğu, işlevsel proteinler üreten herhangi bir kod içermiyor. Ancak, diğer genlerin ifadelerini ve eylemlerini etkiledikleri düşünülüyor. Uzun süre boyunca “çöp DNA” olarak görülen bu dizilimlerin önemi, yavaş yavaş bilimciler tarafından anlaşılmaya başlıyor. Öyle ki, gezici genlerin, neden oldukları hastalıklara ek olarak, modern insanı biçimlendirmede önemli rol oynadıklarından kuşkulanılıyor.

Evrimsel Kalıntılar

Bakteriler, gezici genleri sıkça kullanır. Bu sayede, çevresel baskılara kolayca uyum sağlarlar. Örneğin antibiyotik direnci geliştirmelerini çoğu kez gezici genlere borçludurlar. Bakteriler veya virüsler insanları enfekte ettiğinde de gezici genler zıplama yapabilir. Her ne kadar bizim hücrelerimiz böyle olaylara tepki veren mekanizmalara sahip olsa da, bazı hareketli DNA parçaları hücrelerimize yerleşebilir. Bu da genetik çeşitliliğimize katkıda bulunur.

Evrim sürecimizdeki ilk gezici genlerin izini, 600 milyon yıl öncesine, Giardi lamblia parazitine dek sürmek mümkündür. Memeliler sahneye çıktığında, onların genomlarına hareketli DNA’ların yerleşmesi büyük hız kazandı. Bu olaylar, yaklaşık 40 ilâ 12 milyon yıl öncesinde gerçekleşti.

İnsan DNA’sının yarıya yakını transpozonlardan oluşuyor.

Bu antik transpozonların, modern insanın ortaya çıkışına tam olarak nasıl katkıları olduğu açık değil. Ama sonuç olarak şu anda genomumuzun %50’sini oluşturuyorlar. Transpozonlarımızın çoğu inaktif durumda; yani genomda zıplamıyorlar. Bunun nedeni, bazılarının geçirdikleri mutasyon sonucu zıplayamaz duruma gelmesi, bazılarının ise epigenetik savunma mekanizmaları (DNA metilasyonu, kromatin yeniden modellenmesi ve miRNA’lar) tarafından inaktif tutulmaları.

Bilimciler, zıplayan genlerin basamaklı yerleşimlerinin, beyin yapımızdaki karmaşıklığın artmasıyla birlikte ilerlediğini düşünüyor. Büyük olasılıkla, primat evriminde bize kritik avantajlar sağlayan bu değişimlerde önemli payları var.

Gezici Genler ve Hastalıklar

Peki bu yeri değişebilen elemanlar, sağa-sola zıplamaktan başka neler yapıyor? Bir transpozonun ne yapacağı, büyük ölçüde nereye “konduğuna” bağlıdır. Bir genin üzerine zıplarsa, mutasyona yol açar. Örneğin L1 transpozonunun faktör VIII genine yerleşmesi, hemofiliye neden olur (Kazazian et al., 1988). Ayrıca kolon kanseri hücrelerindeki APC genlerinde L1 bulunan insanların, sağlıklı hücrelerindeki APC genlerinde L1 olmadığı saptanmıştır. Bu keşif, memelilerin vücut hücrelerinde L1’in yerinin değişebildiğini ve bu elemanın hastalık gelişiminde payı olduğunu doğrulamıştır (Miki et al., 1992).

Hareketli DNA, aynı kromozomun başka bir yerine veya hücre her bölündüğünde başka bir kromozoma zıplayabilir. Eğer bu olay sperm veya yumurta hücresinde olursa, sonraki nesile aktarılır. Bu tür olayların, doğumların 1/20 ilâ 1/1000 arası bir oranında gerçekleştiği tahmin ediliyor. Zıplamalar, normal gen işlevlerini baltalayabilir. Bunun sonucunda da ani kalıtımsal hastalıklar ortaya çıkar; kan bozuklukları, nörodejenerasyon veya yaşa bağlı maküler dejenerasyon gibi.

Transpozonlar iki farklı şekilde davranabilir: Retrotranspozonlar önce kendilerinin RNA kopyalarını yaparlar. Ardından ters-transkriptaz adlı bir enzim bu RNA kopyalarını tekrar DNA’ya çevirir ve genomda rastgele bir yere yerleştirir. DNA transpozonları ise transposaz ensimini kullanarak, kendilerini DNA’nın geri kalanından ayırırlar ve başka bir yere zıplarlar. (Telif: D. Lisch/Nature Reviews Genetics 2013)

Gezici Genlerin Vazgeçilmez Katkıları

Bugün biliyoruz ki, transpozonlar plasentadaki gelişim açısından çok önemli ve embriyonik gelişimin başlarındaki gen ifadelerini düzenliyorlar. HERVK adı verilen gezici genin, antik bir retrovirüsün neden olduğu bir enfeksiyonun kalıntısı olarak, genomumuza yaklaşık 200.000 yıl önce yerleştiği düşünülüyor. HERVK transpozonu, insanın embriyonik gelişiminin çok erken evrelerinde etkinleşir ve tam bir antiviral yanıt tetikler; üstelik ortada hiç virüs yokken. Araştırmacılar, bu olayın embriyoya bir düzeye kadar viral direnç sağladığını düşünüyor, ki bu hiç de kötü bir şey değil.

Gezici genler ayrıca beyin işlevlerinde de önemli rol oynuyor. Böyle genlerden biri, normal insan beyni gelişimi için önemli olan bir düzenleyici RNA içeriyor. Eğer bu gen mutasyona uğrar ve işini yapamazsa, bebekte ensefalopati (beyin dokusunda hasar) oluyor. Zıplayan genlerin normal beden işlevlerine katkıları olduğunu biliyoruz, ama genlerimizde ciddi zararlara yol açma potansiyeline de sahipler.

Artık biliyoruz ki, insan genomu bir zamanlar sanılandan çok daha karmaşık. Zıplayan genlerin sadece bir parçası olduğu bu bilmecede, bilimciler mikropların bizim biz olmamıza katkılarını araştırmaya devam ediyor.

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