L1 Sıçrayan Geninin Embriyo Gelişimi İçin Gerekli Olduğu Keşfedildi

Araştırmacıların uzun süredir ya genetik çöp ya da sinsi bir asalak olarak değerlendirdiği bir “zıplayan gen“in, aslında embriyonik gelişimin ilk aşamalarının kritik bir düzenleyicisi oldu..
Görsel Telif: Ramalho-Santos lab / UCSF

Araştırmacıların uzun süredir ya genetik çöp ya da sinsi bir asalak olarak değerlendirdiği bir “zıplayan gen“in, aslında embriyonik gelişimin ilk aşamalarının kritik bir düzenleyicisi olduğu keşfedildi. Kaliforniya Üniversitesi San Francisco (UCSF) bilimcileri tarafından fareler üzerinde yapılan çalışmanın ayrıntıları, 21 Haziran 2018 tarihli Cell dergisinde yayımlandı.

İnsan genomunun %2‘den az bir bölümü protein kodlar. Araştırmacılar, geri kalan %98 küsurluk bölümün ne işe yaradığı hakkında epeydir tartışıyordu. Protein kodlamayan bu bölgelerin çoğunun, gen etkinliğini yöneten önemli düzenleyici elemanlar içerdiği de biliniyordu. Yine de diğer kısımların evrimsel çöpler olduğu düşünülüyordu ve bunları temizlemek genom için büyük dertti.

Örneğin bizim DNA’mızın yarısı “yeri değişebilen elemanlar“dan yani transpozonlardan oluşur. Bunlar virüs benzeri genetik malzemeler olup, kendilerini çoğaltmak ve genomun farklı noktalarına kopyalarını yerleştirmek gibi özel becerilere sahiptir. Bu yüzden bilimciler onlardan genetik asalaklar olarak söz etmeye başlamıştır. Evrim süreci içerisinde, bazı transpozonlar kendilerinin yüzlerce, hatta binlerce kopyasını genomun her yanına saçmışlardır. Bu kaçak yolcuların çoğu hareketsiz ve inaktif olarak düşünülse de, bazıları hücrelerin normal genetik programlarını değiştirerek kargaşa yaratır. Dolayısıyla bazı kanser türleri gibi hastalıklarla da ilişkilendirilirler.

UCSF ekibinin çalışmasında, en yaygın görülen transpozon olan LINE1‘in bir beleşçi ya da asalak olmaktan çok uzak olduğunu ve tek başına insan genomunun %24‘ünü oluşturan bu zıplayan genin, aslında embriyoların iki hücrelik aşamayı geçip gelişebilmesi için gerekli olduğu ortaya kondu.

Ekibin kıdemli üyesi Miguel Ramalho-Santos, kendi laboratuvarını kurduğu 2003 yılından beri transpozonlarla ilgileniyor. O ve çalışma arkadaşları, embriyonik kök hücrelerin ve erken aşamalardaki embriyoların, yüksek düzeyde LINE1 (L1) ifade ettiklerini gözlemledi. Tehlikeli ve hastalığa yol açan bir asalak olarak görülen bir gen için bu çelişkili bir duruma benziyordu. “Transpozonlara standart bakışı düşünürsek, bu erken evre embriyoları hakkaten ateşle oynuyordu,” diye düşündüğünü anımsıyor Ramalho-Santos. Kendisine bunun hiç mantıklı gelmediğini ve ortada başka bir şeyler olup olmadığını merak ettiğini ekliyor.

Proje, Michelle Percharde’nin 2013 yılında laboratuvara doktora sonrası araştırmacı olarak katılmasıyla başlayıp, kısa sürede L1 çelişkisini kapsamına aldı. “Gelişen hücrelerin çekirdeğinde bulunan tüm o LINE1 RNA’larını gördüğümde, bir rol oynuyor olması gerektiği konusunda hemfikir oldum. Eğer tehlikeliyse veya hiçbir işe yaramıyorsa, neden hücrelerinizin bu RNA’dan bu kadar çok yapmasına izin veresiniz ki?” diyor Percharde.

Fare embriyolarında yüksek düzeyde görülen L1 RNA ifadesinin gerçekten de hayvanın gelişimi için önemli olup olmadığını belirlemek amacıyla, Percharde fare embriyonik kök hücrelerinden L1 RNA’sını atacak deneyler gerçekleştirdi. Şaşırtıcı şekilde, bu hücrelerdeki gen ifadesi şablonlarının değiştiğini buldu. Bunlar, döllenmiş yumurtanın ilk bölünmesinden sonraki iki hücrelik embriyoda görülen şablona dönmüştü. Ekip, döllenmiş yumurtalardan L1’i elimine etmeyi denedi ve embriyoların iki hücrelik aşamayı geçme becerilerini bütünüyle yitirdiklerini saptadı. “LINE1 RNA’sını kaldırdığımızda hücrelerin kimlik değiştirdiğini gördüğümüzde, bu doğru iz üstünde olduğumuzu gösteren bir “İşte!” anıydı,” diye anlatıyor Percharde.

Sonrasında yapılan deneyler, L1 geni erken evredeki embriyoda ve kök hücrelerde ifade edilmesine karşın, rolünün kendini genomun başka bir yerine yerleştirmek olmadığını açığa çıkardı. Aslında onun RNA’sı hücre çekirdeğinin içine sıkışmıştı ve burada gen düzenleyici proteinler olan Nükleolin ve Kap1 ile bir kompleks oluşturuyordu. Bu kompleks, embriyonun iki hücreli durumunu yöneten baskın genetik programı (Dux geni tarafından kontrol edilir) kapatmak ve embriyonun hücre bölünmelerini sürdürüp gelişmesinde gereken hücrelerin açılması için gerekliydi.

Araştırmanın meyvelerini toplamak için çalışılan beş yıllık süre zarfında, Percharde’nin transpozonlar üzerinde çalışmak için birkaç yeni teknik geliştirmesi gerekti. Sonuç olarak, elde ettikleri bulgular sayesinde, diğer araştırmacıları, zıplayan genlerin işlevsel rolleri konusuna dikkatlerini vermeleri için ikna etmeyi umuyorlar.

“Bu genler milyarlarca yıldan beri bizimle ve yüz milyonlarca yıldır da genomumuzun büyük bölümünü oluşturuyorlar. Bence %1,5 oranındaki protein kodlayan genlerin kaçak yolcu olup olmadığını sorsak yeridir,” diyor Ramalho-Santos.

Ramalho-Santos, LINE1 gibi transpozonların, gelişimin kırılgan başlangıç evrelerini, tam da her yana yayılmış oldukları için daha sağlam hâle getiriyor olabileceğini tahmin ediyor. LINE1 genomda binlerce kez yinelendiğinden, bir mutasyonun onun işlevini bozması neredeyse imkansız: Eğer kopyalardan biri bozulursa, onun işini yapabilecek binlercesi daha kalmış olacak.

 

 

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