Rana Gül Aydın
Giriş
Yeni kriyo-elektron mikroskobu görüntüleri, arkeal mikropların kromatinlerini yaylanarak beklenmedik bükülmeler oluşturabilen sarmallar halinde paketlediğini gösteriyor. Bazı tek hücreli organizmalarda, DNA sarmalları bir yay gibi sarılır ve kitap gibi açılır.
Howard Hughes Medical Institute (HHMI) araştırmacısı Karolin Luger, 2 Mart 2021 tarihli eLife dergisinde ‘Şaşırtıcı bir şekilde bu yapıların her türlü jimnastiğe maruz kalabileceğini gördük’ diyor Colorado Boulder Üniversitesi’ndeki Biyokimyager Luger.
Tıpkı insan hücrelerinin çekirdeğindeki DNA gibi arkeal DNA sarmalları da bir yo-yonun etrafına sarılmış ip gibi proteinlerin etrafına sarılır. Ancak ekibin bulduğu başka bir nokta var. Bu DNA sarmalları, bilim insanlarının daha önce görmediği bir fenomen olan 90 derece aralıklarla da yayılabilir. Luger, yay şekilli yapılardaki bu tür kıvrımların potansiyel olarak arkeal proteinlerinin DNA’ya yaklaşarak genleri açıp kapatmasına izin verebileceğini söylüyor.(Luger, bilim insanlarının ‘sarmal yaylarının’ tam olarak hangi rolü oynadığını anlamadıklarını söylüyor).
Fred Hutchinson Kanser Araştırma Merkezi’nde, yeni çalışmaya dahil olmayan bir HHM araştırmacısı olan Moleküler Biyolog Steve Henikoff, diğer yaşam formlarındaki DNA’nın benzer bükülmelere uğrayıp uğramadığının bilinmediğini söylüyor. Ancak ekibin çalışması, “DNA’ya erişim kazanmanın yeni ve ilginç bir modu için kesinlikle merak uyandıran bir durum oluşturuyor” diyor.
Ökaryotlar ve bakteriler ile birlikte arkealar, yaşamın üç alanından biridir. Bu mikroplar, hayatta kalanlardır ve suyu kaynatmak için yeterince sıcak, derin deniz hidrotermal menfezleri ve tuzla doymuş tuzlu göller dahil olmak üzere her türlü ekstrem ortamda yaşarlar. Ancak bilim insanları, arkeaların da daha yaygın olduğunu öğrendi.
2017’de Luger’ın ekibi, arkelerin DNA’larını, insanların ve diğer kompleks organizmaların yaptığı gibi neredeyse aynı şekilde büktüğünü keşfetti .İnsanlar, bitkiler, hayvanlar ve mantarlar, DNA’yı histon adı verilen proteinlerin etrafına sararlar. Bu, hücrelerin uzun DNA uzantılarını (insanlarda iki metreye kadar) çekirdeğe sıkıştırılmasına yardımcı olan bir paketleme hilesidir.
Ekibin bulgusu, genom paketlemesinin çekirdeksiz organizmalar olan arkeadan kaynaklanmış olabileceğine işaret etti. Arkeal DNA ve protein oluşturulmuş, sarmal yayı benzeri sarmallar, kristal yapı deneyleri ortaya çıktı. Ancak yine Colorado Boulder Üniversitesi’nde çalışmanın baş yazarı Sam Bowerman, kristal yapıların doğal olmayan bir ortamda zamanda yalnızca bir anlık görüntü yakaladığını söylüyor.”Soru şuydu, bu yaylar gerçekten çözümde var mı? Esniyor ve eğiliyorlar mı?”
Ekip, arkeal DNA’nın bir ortamda daha çok bir hücrenin içine benzer şekilde nasıl davrandığını görmeyi amaçladı. Bowerman, bilgisayar simülasyonları, DNA sarmallarının biraz yayılabileceğini öne sürdü ancak “bunların süper uzun kesintisiz yayılmalar oluşturacağını varsaydık”diyor. Bir tür elektron mikroskobu olan son teknolojik kriyo-elektron mikroskobu, araştırmacıların arkeal DNA’yı farklı çözümlerde incelemelerine olanak sağladı.
Luger, bu deneylerin aslında bir fizikçi olan Browman’ın biyokimya ve yapısal biyolojiyi öğrenmesi için bir eğitim projesi olduğunu söylüyor. Sonuçları görür görmez, “beklenmedik ve tuhaf bir şeyin peşinde olduğumuzu biliyorduk “diyor. Bazı durumlarda, DNA beklendiği gibi sarıldı, diğerlerinde sarmallar dramatik bir şekilde bükülüyordu ve bir kapak gibi açılıyordu. DNA’ yı bu şekilde bükmek, hücrenin daha sonra kapatabileceği veya açabileceği belirli arkeal genlerini açığa çıkarabilir. Bu, genomik DNA’yı açmak ve belirli genlere erişim sağlamak için özel proteinler kullanan karmaşık organizmalarda olanlarla tam bir tezat oluşturacaktır.
Bowerman, fikrin çözelti içindeki DNA yerine arkeal hücreler üzerinde yapılan çalışmalarda hala doğrulanması gerektiğini belirtiyor. Ekip ayrıca bu bükülebilir DNA sarmal yaylarının gerçekte ne kadar yaygın bir fenomen olduğunu öğrenmek istiyor. Luger; ‘arkea gibi tuhaf organizmaları incelemek bilim insanlarının çok hücreli yaşam hakkındaki soruları yanıtlamasına yardımcı olabilir. Temel bilgiler edinmek için bazen çitin arkasına bakmak ve komşuların ne yaptığını görmek önemlidir.’
Kaynak: https://phys.org/news/2021-03-flexible-slinkies-dna-archaea.html
Görsel kaynak: https://phys.org/news/2021-03-flexible-slinkies-dna-archaea.html
Editör: Elif Berfin KORGAN