BScs. Habibe GÖREN
Biyologlar DNA Onarım Mekanizmasının Tüm Dizisini Çözüyor
Bilindiği gibi her organizmanın DNA’sı vardır ve hücre bölünmesinin S fazı esnasında bu genetik materyalin tam kopyasının oluşturulduğu DNA replikasyonu mekanizmasına sahiptir. Bu replikasyon her ne kadar hücreler tarafından sıklıkla yapılan bir süreç olsa da, bazen problematik sonuçlar doğurabiliyor.
Peki bu problemleri çözmek için hangi yollara başvurulur? Kırılma-kaynaklı replikasyon/çoğaltma (BIR) yöntemi bu sorunları çözebilecek bir yoldur. İnsanlarda, başka bir şekilde onarılamayan DNA kırılmalarını düzeltmek için kullanılır. Fakat olası olan durum şudur ki, BIR tekniğinin kendisi bile başlı başına genomik yeni düzenlemelere ve mutasyonlara neden olarak kanser gelişimini tetikleyebilir.
1995’ten beri BIR üzerine çalışan, Lowa Üniversitesi Biyoloji Bölümü profesörü Anna Malkova bu yolu adeta bir tür iki ucu keskin kılıca benzeterek devamında onarım için basit bir yeteneğin kullanılıyor olmasının iyi bir şeyi ifade ettiğini çünkü bazı DNA kırılmalarının diğer başka metotlarla çözülemediğini söylemiştir. Fakat fikir iyi olsa bile sonuçlarının kötü olabileceği konusundaki kaygılarını da dile getirmiştir.
Nature dergisinde 20 Ocak’ta yayımlanan Malkova liderliğindeki yeni bir çalışma, BIR dizisini baştan sona ilk kez tanımlayarak yöntemin yüksek risk düzenlemesini açıklamayı amaçlıyor. Biyologlar, maya modelinde BIR moleküler tekniğinin mayanın onarım döngüsü boyunca nasıl işlediğini incelemelerini sağlayan yeni bir teknik geliştirdiler, çünkü şuana kadar, bilim insanları BIR tekniği faaliyetlerini sadece başlangıç ve bitiş aşamalarında inceleyebiliyorlardı. Araştırmacılar daha sonrasında DNA’nın replikasyon aracılığıyla kopyasını oluşturduktan sonra protein üretebileceği mekanizma olan transkripsiyon sürecinde engellerle karşılaştılar, BIR mekanizmasının bu transkripsiyon engellerine yardım ettiğine inanılıyor.
Çalışmanın ilgili yazarı olan Malkova, çalışmalarında BIR’in düzenleme yapmak için geldiğinde, bunun bedelinin yüksek olabildiğini ifade ederek şöyle der; “BIR transkripsiyon ile karşılaştığında, daha fazla mutasyonla sonuçlanabilen daha yüksek bir istikrarsızlığa yol açabiliyor. Sonuç olarak, transkripsiyon ile replikasyon arasındaki çarpışmalarda meydana gelen istikrarsızlığın, onarım için gelen BIR tarafından kanser oluşumuna neden olabileceğini düşünüyoruz. Evet geliyor, onarıyor, fakat gerçekten ne kadar faydalı olduğu halen daha çözülememiş bir sorun teşkil ediyor.”
Bilim insanları BIR’ın bazı aşamalarda nasıl çalıştığını biliyorlar, örneğin DNA onarım aparatının hasarlı DNA’nın etrafında bir tür balon oluşturduğu ve daha sonra ileri doğru hareket ederek DNA’nın ikili sarmal yapısını çözerek hasar görmemiş bölümleri kopyaladığı ve sonunda bu kopyalanan bölümleri yeni bir DNA zincirine dönüştüreceği biliniyor.
Fakat geride anlaşılması zor olan şey, tüm onarım döngüsü boyunca BIR’I takip etmekti. Damlacık Dijital PCR metodu ve Biyoloji Yüksek Lisans öğrencisi -Liping Liu- tarafından geliştirilen yeni bir DNA saflaştırma metodunu da kapsayan bir tekniğin kullanılmasıyla birlikte, araştırmacılar BIR’ı baştan sona gözlemleyebildiler.
Liping’in bu durumu bir tür trene benzeterek devamında bir grup tren istasyonu kurup, daha sonra trenin her istasyonda nasıl ilerlediğini, her istasyondaki DNA artışını, ne miktarda DNA artışının olduğunu ve dolayısıyla tüm bu nasıl işlediğini gözlemlemeye çalıştığını ifade eder, Malkova.
Araştırmacılar çalışmanın ileriki sürecinde, kasıtlı olarak istasyonlara transkripsiyon ve dahili telomer sekansları olan başka engeller yerleştirerek BIR’ın bu engellere nasıl tepki verdiğini gözlemlemek istediler. Bulgu ilginçti; transkripsiyon, BIR sürecinin başlangıcına yakın başlatıldığında, onarımlar sanki fonksiyonları bastırılmış gibi işlev göremez, onarımlar başlayamaz. Buna ek olarak bir diğer bulgu ise şudur; araştırmacılar, transkripsiyonun BIR ile olan konumlandırmasının onarım döngüsünü etkileyebileceğini ve insanlarda kanser başlangıcının indüklenmesine yol açan istikrasızlığı etkileyen önemli bir faktör olabileceğini de söylemiştir.
Malkova, bilim insanlarının yüksek transkripsiyon durumunun normal replikasyon süreçleriyle karşılaştığı durumlarda birden fazla istikrarsız durumla da karşılaşılabileceğini zaten bildiğini söyler ve şu ana kadar bilmedikleri şeyin bunun nereden ve nasıl geldiği olduğunu ekler.
Malkova’nın laboratuvarında yüksek lisans öğrencisi olan Liu, “Kırılma nedenli replikasyon takibinin, bunun barikatlarda durduğunu gösterdiği” adlı çalışmanın ilk yazarıdır.
Kaynak: https://phys.org/news/2021-01-biologists-unravel-full-sequence-dna.html
Görsel Kaynak: https://phys.org/news/2021-01-biologists-unravel-full-sequence-dna.html
Editör: Seray YETKİN