Dilek Akyol
Giriş
İnsanlar DNA’yı tel benzeri bir çift sarmal yapı olarak hayal ederler. Aslında DNA çift sarmalı aşırı sargılı ve ilmeklerle sınırlandırılmıştır. DNA döngüsü mekanizmaları, transkripsiyon, replikasyon ve rekombinasyon dahil olmak üzere DNA metabolizmasının tüm yönlerini düzenleyen ağların bir parçasıdır. Bu süper sarılma ve döngünün DNA aktivitesinin her yönünü etkilediği bilinmektedir, fakat bunun nasıl olduğu açıklığa kavuşturulmamıştır.
Nature Communications dergisinde yayınlanan, Baylor College of Medicine’deki araştırmacılar tarafından yapılan bir araştırma, süper sarma ve döngünün DNA omurgası boyunca mekanik stresi iletebildiğini açığa çıkarıyor. Stres, belli uzak alanlardaki çift sarmalın ipliklerinin ayrılmasına yardımcı olabilir, DNA bazlarını ortaya çıkarabilir ve bu da onarım, replikasyon, transkripsiyon veya DNA fonksiyonunun diğer yönlerini kolaylaştırabilir.
Baylor’da moleküler viroloji ve mikrobiyoloji bölümünden sorumlu yazar Dr. Lynn Zechiedrich, Kyle ve Josephine Morrow, “DNA, bir hücrenin genetik bilgisini, hücrenin faaliyetlerini devam ettirebilmesi için kolayca ulaşılabilen, kararlı ve korumalı bir biçimde bulundurur” dedi. “Organizmalar bu görünürde paradoksal hedefe DNA’yı süper sarmal döngülerde depolayarak erişirler. Şu anki çalışmada, süper sarmal ve döngünün DNA aktivitesini nasıl değiştirdiğini araştırdık.”
Zechiedrich ve iş arkadaşları, canlı hücrelerde var olanlar gibi küçük süper sarmal DNA parçaları yaparak işe koyuldular. Kısa, doğrusal bir DNA çift sarmalı aldılar ve onu bir, iki, üç veya daha fazla, ya çift sarmalın dönüşü yönünde (pozitif süper sarma) ya da ona karşı (negatif süper sarma) sardılar. Sonrasında uçları birbirine bağlayarak bir halka oluşturdular.
Baylor’s Dan L Duncan Kapsamlı Kanser Merkez ‘nin bir üyesi olan Zechiedrich, “Önceki bir çalışmada, süper sarmallı mini dairelerin 3 boyutlu yapılarına elektron kriyotomografisi (kriyo-ET) ile gözlem yapmıştık, bu da büyük moleküllerin yüksek çözünürlüklü 3 boyutlu görüntülerini üreten bir görüntüleme tekniğiydi.” “Spesifik süper sarma seviyesine dayalı olarak beklenmedik derecede çok çeşitli mini daire şekilleri gözlemledik. Gözlemlediğimiz daire şekillerinin çoğu keskin bir şekilde bükülmüş DNA bulunduruyordu. Bu gözlem şaşırtıcı bir durumdu. “Şaşırtıcı bir durumdu çünkü modeller, süper sarmallı DNA dairelerinin daha çok bükülmüş bir lastik bant gibi davranacağını söylüyordu. ”Belli DNA kodunu gün yüzüne çıkaran açıklıklar DNA ile etkileşime girmek için belirli diziler arayan proteinlerin, örneğin onu onarmak veya bir kopyasını çıkarmak için erişilebilir olmasına yardımcı olabilir.” Zechiedrich laboratuvarında kıdemli bilim insanı olan ilk yazar Dr. Jonathan M. Fogg, “Bir diğer önemli bulgu da ‘uzaktan eylem’ fikridir” dedi. “Döngünün bir kısmındaki süper sarma stresinin etkileri, DNA omurgası boyunca uzak bir kısma iletilebilir. Örneğin, bir site keskin bir şekilde bükülürse, ilk siteden uzaktaki ikinci bir site de keskin bir şekilde bükülecektir. Doğrusal DNA’yı incelemek bu fenomene ulaşmaz, fakat süper sarmal mini dairelerimiz, hücrelerde bulunduğu gibi DNA’nın bu dinamik özelliklerini ortaya çıkarır.”
Sonuç
Bu bulgular, DNA aktivitelerinin nasıl düzenlendiğine dair orijinal bir bakış açısı sunar.
Şu anda, fikir, özel proteinlerin DNA ile etkileşime girerek, örneğin bir protein üretmek için kopyalanması veya RNA’ya kopyalanması gereken çift sarmalın ayrı bölümlerini ayırmasıdır. Zechiedrich, “Burada DNA’ya erişmek için hiçbir proteinin gerekli olmadığını kanıtladık, kendisini kendi başına erişilebilir konuma getirebilir.” dedi.
Farmakoloji ve Kimyasal Biyoloji Bölümü’nde yüksek lisans öğrencisi olan ortak yazar Allison Judge, “Hücrelerimiz DNA’yı depolamak ve kullanmak için birçok karmaşık süreç oluşturdu ve bu DNA’nın şekli hepsini etkiliyor” dedi. Pediatri-onkoloji lisansüstü öğrencisi olan ortak yazar Erik Stricker, “Bulgularımız, DNA şeklini neyin yönettiğine dair yeni kavramalar sağlıyor” dedi. “Bu özgün DNA şekillerindeki varyasyonların, gen terapisi gibi potansiyel nanoteknoloji uygulamalarına sahip olabileceğini ileri sürüyoruz.”
Tıp Bilimcisi Eğitim Programında yüksek lisans öğrencisi olan ortak yazar Hilda Chan, “Çalışmamız DNA’yı pasif bir biyomolekülden aktif olana yeniden markalaştırıyor.” dedi. “Bulgularımız, DNA’nın, ilaçlara, enfeksiyona veya hücre döngüsündeki noktalara yanıt olarak çeşitli durumlarda belirli dizilere erişilebilirliği yönetmek için şeklini nasıl kullanabileceği konusunda gelecekteki çalışmalara öncüllük ediyor.”
Kaynak: https://phys.org/news/2021-09-dynamic-loops-enable-dna-modulate.html
Görsel Kaynak: https://zqwqz.org/muzik/dinle/orphan-black-ost-barren-by-design
Editör: Meryem Melisa KAR