• CRG araştırmacısı Manuel Irimia’nın eşlik ettiği uluslararası bir bilim ekibi, omurgalıların kökeninde daha karmaşık ve özel gen düzenlemesinin ne kadar önemli olduğunu kanıtladı.
  • Nature’da yayınlanan çalışma, birkaç organizmadan elde edilen genomik, epigenomik ve gen ekspresyon verilerini derleyip ve omurgalılarda, özellikle sinir sisteminde daha fazla karmaşıklığa yol açan fonksiyonel değişiklikler hakkında benzersiz bilgi sağlar.

İnsanların ait olduğu hayvan grubu olan omurgalılar son derece çeşitlidir ve gezegenin ekosistemlerinin neredeyse tamamını kolonize etmişlerdir. Uzun yıllar boyunca atalarımızın genomunda ki değişikliklerin omurgalıların başarılı gelişimine katkıda bulunabileceği konusunda bazı tartışmalar oldu. Şimdi, Genomik Düzenleme Merkezi’nden (CRG), İspanyol Ulusal Araştırma Konseyi’nden (CSIC) ve Fransa’daki Ulusal Bilimsel Araştırma Merkezi’nden (CNRS) İspanyol araştırmacılar tarafından koordine edilen uluslararası bir bilim ekibi sonunda omurgasız hayvanlardan omurgalılara geçiş sırasında gen fonksiyonlarının ve düzenlemenin çeşitliliğini sağlamaya yardımcı olan süreçleri açıkladı.

Omurgalılar, genomumuzda yer alan bilgilerin yüzlerce özel hücre, doku ve organ üretmesini sağlayan benzersiz bir gen düzenleme sistemi grubunu paylaşırlar.

“Omurgalılar ve omurgasızlar arasında iki önemli fark bulduktan sonra, farklı türlerin genomik düzenlemesinin kapsamlı bir analizini yaptık. İlk olarak , gözlemledik ki genel olarak bizim gen düzenlememizi konuşmak omurgasızlarınkinden çok daha karmaşık. İkinci fark ise başlangıçta yalnızca çok genel işlevleri yerine getiren, ancak omurgalılarda çok daha spesifik fonksiyonlarda, özellikle de beyinde uzmanlaşmaya devam eden genlerin kopyalarına sahip olduğumuzdur ” diyor CRG’de grup lideri ve bu işin baş araştırmacılarından biri olan Manuel Irimia.

Bilim adamları, zebra balığı veya medaka balığı gibi kurbağa, tavuk, fare ve insan gibi çeşitli omurgalı türlerinin genomlarını inceledi. Bununla birlikte, omurgalıları karakterize eden genomik düzenleme mekanizmalarının kökenini anlamak için, omurgasızlar ve omurgalılar arasındaki evrimsel geçiş hakkında bilgi sağlayacak olan yakından ilişkili bir türden eşdeğer verilere ihtiyaçları vardı.Bu amaçla, araştırmacılar amphioksusun genomunu dizdi ve gen düzenlemesini incelemek için gereken verileri üretti.

“Amphioxus, 19. Yüzyıldan beri araştırma modeli sistemi olarak kullanılan bir organizmadır. Genomu, omurgalılarda bütün duplikasyonları olmadan, çok yavaş bir şekilde gelişti. Bu nedenle, amphioksus soyumuzun anlaşılması için evrimsel karşılaştırmalarda referans olarak kullanılabilir” diyor işin liderlerinden biri olan Sorctorne ve Banyuls sur Mer ve  Fransa’daki CNRS’de araştırmacı olan Héctor Escriva.

Nature’da yayınlanan çalışma, sadece genomları karşılaştırmakla kalmaz, aynı zamanda omurgalılarda daha yüksek karmaşıklığa yol açan fonksiyonel değişiklikler hakkında benzersiz bilgi veren genomik, epigenomik ve gen ekspresyon verilerini sağlar. Bilim adamları, temel anatomiden sorumlu olan genlerin düzenlenmesinin türler arasında korunmasına rağmen, omurgalıların yeni işlevler üstlenmelerini sağlayan daha fazla düzenleyici bölgeyi içerdiğini gözlemledi.

“İnsanlarda yapılan çalışmalar gibi, kendi çalışmamız da bize genomun farklı düzenleyici katmanlarına genel bir bakış ve omurgalıların çok daha karmaşık bir morfolojiye sahip organizmalara neden olan eşsiz genomik düzenleme özelliklerinin ayrıntılı bir açıklamasını verir” diyor José Luis Centro Andaluz de Biología del Desarrollo’dan (CSIC – Universidad Pablo de Olavide) eserin liderlerinden Gómez-Skarmeta

Bu çalışmanın en önemli sonuçlarından biri, omurgalıların kökenlerinde meydana gelen genomik duplikasyonlarının çeşitlendirilmiş gen fonksiyonuna nasıl katkıda bulunduğunu anlamaktır. Neredeyse 50 yıl önce, bu tahminlerin birçoğunun bugüne kadar kanıtlanamamasına rağmen, kökenimiz için kilit nokta olduğu öne sürülmüştü.

Aynı merkezde bir araştırmacı olan ve işin önde gelen yazarlarından olan Ignacio Maeso’yu ekler:

“Çoğu durumda, işlevi belirli dokularda özelleşmiş genlerin kopyaları olduğunu gözlemledik. Bu, özellikle omurgalıların evrimsel başarısı için gerekli olan yeni işlevleri barındıran beyinde belirgindir ”

Bu İspanyol bilim adamlarının, İspanya’daki Barcelona Üniversitesi’ndeki araştırmacıların ve Fransa, İngiltere, Avustralya, Çek Cumhuriyeti, Hollanda, Japonya, Çin, Portekiz, İtalya, Tayvan, Norveç ve Amerika Birleşik Devletleri gibi diğer araştırma gruplarının yayınladıkları çalışma, sonradan türler arasında korunan fonksiyonel genomik elementleri daha derinlemesine keşfedilmesi, omurgalıların karmaşıklığına neden olan değişiklikleri incelenmesi için bilimsel topluluğa benzeri görülmemiş bir kaynak oluşturur.

Kaynak: Marletaz et al. Amphioxus functional genomics and the origins of vertebrate gene regulation. Nature (20188) DOI: 10.1038/s41586-018-0734-6

Görsel: Laia Cendrós, press officer, Centre for Genomic Regulation (CRG) – Tel. +34 933160237

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz