Mitokondriyal DNA, Çekirdeksel DNA’yı Etkileyebiliyor

Güney Kaliforniya Üniversitesi’nde yapılan bir çalışmada, hücre içinde yaşamsal önem taşıyan genetik bilginin aktarımının, eskiden düşünüldüğü gibi tek yönlü bir telegrafa benzemediği, mitokondr..
Görsel Telif: Jay Reimer

Güney Kaliforniya Üniversitesi’nde yapılan bir çalışmada, hücre içinde yaşamsal önem taşıyan genetik bilginin aktarımının, eskiden düşünüldüğü gibi tek yönlü bir telegrafa benzemediği, mitokondriyal DNA’nın çekirdeksel DNA’dan aldığı emirleri yerine getirmekten fazlasını yapabildiği keşfedildi. Bu sonuç, çeşitli hastalıkların anlaşılması için yeni yollar sağlayabilir ve potansiyel tedavilerin geliştirilmesine yardımcı olabilir.

USC Leonard Davis Gerontoloji Okulu bilimcileri tarafından yürütülen araştırmada, mitokondriyel ve çekirdeksel genomların birlikte evrilerek (İng. co-evolve), bağımsız olarak birbirlerini karşılıklı olarak düzenledikleri ilk kez olarak ortaya kondu. Hücre içi DNA iletişiminin hücrenin içinde nasıl gerçekleştiğini anlamanın, her iki genomda kodlanmış olan genlerin koordinasyonunun ve yaşlanma ile hastalıklardaki rollerinin öneminin farkına varılmasını sağlayacağını belirtiyor, ekibin usta üyesi Changhan David Lee.

Cell Metabolism dergisinde yayımlanan bir makale ile duyurulan bu bulgular çok önemli, çünkü yaşlanmak hücrelerin parçalanmasına neden olup, kanser veya Alzheimer gibi hastalıklara yol açabiliyor. Bu nedenle, hücrenin içsel işleyişini anlamak, hayat kurtarıcı tıbbi ilerlemelere olanak sağlayabilir. Eğer hücrelerin işleyişi tam olarak anlaşılabilirse, yaşa bağlı hastalıklar konusunda daha güçlü bir kavrayış elde edilebilir.

İnsan hücreleri üzerinde çalışan ekip, bir hücre stres altında olduğunda ve besin açlığı çektiğinde, mitokondriyal DNA’da kodlanan küçük bir protein olan MOTS-c proteininin çekirdeğe ilerleyerek, genleri kontrol ettiğini ve antioksidan yanıtı da içeren bir savunma sistemini harekete geçirdiğini keşfetti.

1963’te iki ayrı ekip tarafından eşzamanlı olarak, mitokondrinin kendi DNA’sı olduğu keşfedildi. (…) 1960’ların ortalarında pek çok bilimci, mtDNA’nın kaynağını epey sıkıcı bir biçimde açıklıyor, hücrelerin bir kereye mahsus olmak üzere dışarıya ödünç DNA verdiğini ve bir daha da geri almadığını öne sürüyordu. Ancak Lynn Margulis, 1965’teki doktora tezinden başlayarak 20 yıl boyunca, […] mtDNA’nın çok daha büyük bir şeyin kanıtı olduğunu göstermeye çalıştı: Yaşamın, geleneksel biyologların hayal bile edemeyeceği kadar çok karıştırma ve evrimleşme yollarına sahip olduğunu.

Margulis’in Endosimbiyoz Kuramı şöyle bir şeydi: Hepimiz çok uzun zaman önce yeryüzünde bulunmuş olan ilk mikroplardan geldik. Bugün tüm canlı organizmalar, bu mirasın bir parçası olarak, yaklaşık 100 kadar geni paylaşır. Ancak çok geçmeden ilk mikroplar birbirlerinden farklılaşmıştır. Kimi devasa kitlelere dönüşmüş, kimi de küçülerek zerre hâline gelmiştir. Aradaki bu büyüklük farkı, çeşitli fırsatlar yaratmıştır. Bazı mikroplar diğerlerini yutup sindirirken, bazıları da büyük ve dikkatsiz olanları enfekte edip öldürmüştür. Margulis’in iddiasına göre, çok uzun zaman önce büyük bir mikrop, küçük bir mikrobu içine almış ama beklenmeyen bir şey olmuştu: Hiçbir şey. Ya küçük mikrop sindirilmeye direnç göstermiş ya da büyük mikrop enfeksiyonu bertaraf etmişti. Ardından bir beraberlik dönemi geldi; savaşmaya devam etseler de birbirlerinin üstesinden gelemiyorlardı. Baştaki düşmanca karşılaşma, sayısız kuşak sonunda ortak bir girişime dönüştü. Küçük mikrop oksijenden gelen yüksek oktanlı yakıtı sentezlemede giderek ustalaşırken, büyük hücre de güç üretme becerilerini yitirdi ve bunun yerine ham besinleri sığınağı sağlama görevini üstlendi. (…) Bu işbölümü iki tarafa da yarar sağladı ve sonunda iki tarafı da birbirleri olmadan yaşam sürdüremeyecek denli değiştirdi. (…)

Mitokondriyi açıklamanın dışında, Margulis’in kuramı daha sonra yeryüzündeki yaşamın derin bir gizemini aydınlatmaya da yardım etti: Umut vaad edici bir başlangıçtan sonra evrimin neredeyse durma noktasına gelmesinin nedenini. Mitokondri başlangıç vuruşunu yapmasa, ilkel yaşam zeka sahibi olmak şöyle dursun, daha üst canlı türlerine bile evrilemezdi. (…) Yalnızca bir milyar yıl içinde, bu kaynayan organik çorbanın içinden, gelişmiş zarları ve değiştirilebilir hareketli parçaları olan özerk mikroorganizmalar ortaya çıktı. Bu ortak başlangıçtan kısa süre sonra çok sayıda farklı tür meydana geldi. (…) Ancak bu mucizeden sonra, evrimin seyri düz bir çizgiye dönüştü: Yaşayan pek çok tür canlı vardı ama bu mikroplar, bir milyar yılı aşkın süre boyunca fazla evrilmediler. (…) Bunun nedeni “enerji tüketimi” meselesidir.

İlkel mikroplar, tüm enerjilerinin %2’sini DNA kopyalama devamlılığı için, %75’ini ise DNA’dan protein yapmak için harcar. Bu nedenle bir mikrop avantajlı ve evrimsel açıdan ileri bir özelliğin DNA’sını geliştirse bile (kapalı bir çekirdek, başka mikropları sindirecek bir mide veya diğer mikroplarla iletişim kurmasını sağlayacak bir organ gibi), bu gelişmiş özelliği oluşturmak onu tüketir. İki tane eklemek söz konusu bile değildir. Bu koşullar altında evrim atıl hâle gelir ve hücreler ancak bir yere kadar gelişebilir. Ucuz mitokondri enerjisi, bu sınırlamaları kaldırdı. Mitokondri, birim başına yıldırım kadar enerji saklar ve hareketlilikleri, atalarımızın aynı anda pek çok üstün özelliği eklemesine ve onların karmaşık organlar hâline gelmesine izin vermiştir. Hatta mitokondri, hücrelerin DNA dağarcığını 200.000 kat genişletmesini sağladı; yalnızca yeni genler keşfetmelerine izin vermekle kalmadı, aynı zamanda tonlarca düzenleyici DNA ekleyip, genleri kullanırken çok daha esnek olmalarını da sağladı. Bütün bunlar, mitokondri olmadan olmazdı.

– Sam Kean (Bitmeyen Keşif: DNA)

Endosimbiyotik Kuram‘a göre eskiden serbest yaşayan bakteriler olan mitokondriler, uzun süreden beri “hücre organeli” sıfatı taşımalarına rağmen, küçük de olsa hâlâ kendilerine ait bir DNA’ya sahipler. Şimdiye dek bu mitokondriyal DNA’nın çekirdek üzerinde kontrol sağlayabilecek iletiler kodlayıp kodlamadığı bilinmiyordu. Aslında eskiden beri, hücrenin inşası ve işlemesi için gereken tüm genetik şablonun çekirdekte bulunduğu düşünülüyordu. Yeni keşif, içimizde taşıdığımız iki ayrı genomun birlikte evrilerek, karşılıklı olarak birbirlerini etkilediklerini netleştirdi. Şu anda var olan ilaçlar, sadece çekirdeksel genomdaki taslak dikkate alınarak hazırlanıyor. Günün birinde, mitokondri bazlı tedaviler de geliştirilebilir.

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