Alper Demirezen
Giriş
Yapılan yeni araştırmalar sonucunda yeni genlerin oluşumu için genetik materyaller karıştırılabilir ve eşleştirme yapılabilir. Sıçrayan genler (transpozonlar) ilk olarak 1940’larda Nobel Ödüllü sitogenetikçi Barbara McClintock tarafından ifade edilmiştir. Transpozonlar genomların bol miktarda barındırdığı komponentlerdir, insan DNA’sının yarısını oluşturmaktadır ve bir genomdan diğer bir genoma sıçrayıp çoğalma yeteneğine sahiptirler. Bazı transpozonlar transpozaz adı verilen protein yapılı enzimi kodlar. Bu enzim genetik maddeyi bir kromozomal konumdan başka bir lokusa veya konuma yapıştırma özelliğine sahiptir.
Dört kollu omurgalılar olan Tetrapodlar’dan yapılan bu yeni araştırmalar transpozonların yeni genlerin meydana gelmesindeki gücü ve önemini göstermiştir ayrıca insan gelişim biyolojisi için kritik olan genlerin nasıl doğduğunu da açıklamaktadır. 19. Ulusal Sağlık Enstitüleri’nde doktora sonrası araştırmacı olan ve ayrıca Ziraat ve Yaşam Bilimleri Koleji Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü’nde profesör olan kıdemli yazar Cedric Feschotte’nin eski yüksek lisans öğrencisi Rachel Cosby transpozonlar ile ilgili olarak bu sıçrayan gen mekanizmasının omurgalıların da ötesinde olduğunu ve omurgalı olmayan canlılarında temel mekanizmalarından birisi olduğunu ifade etmiştir. Feschotte, “Genlerin nasıl doğduğu sorusuna bakıyoruz. Özgünlük, evrimde yeni işlevi olan proteinler yaratmada transpozonların rolüne bakmamızdır.” demiştir.
Araştırmacılar yapılan bu bilimsel çalışmada, Tetrapodlar’ın genomları için mevcut veri tabanlarından yararlanmak istediler böylelikle de 500’den fazla türe ait genomlar tamamen sıralandı. Cosby ve arkadaşları transpozon özelliği taşıyan DNA kombinasyon dizilerini araştırmayı amaçladılar. Ardından on milyonlarca yıl önce evrimleşmiş genleri tercih ettiler nitekim genin gelişiminin geçmişini omurgalı filogenetik ağacını izlediler. Araştırmacılar transpozon ile kaynaşmış genlerin nadir olduğunu görmelerine rağmen onları omurgalı hayat ağacının her yerinde buldular. Araştırmacılar, kuşlarda, sürüngenlerde, kurbağalarda, yarasalarda ve koalalarda bulunan genler ve insan genomunu ait bu şekilde doğan toplam 44 gen dahil olmak üzere, son 350 milyon yılda farklı tür soylarında doğan transpozazlarla ilişkilendirilmiş 100’den fazla farklı gen tespit etmişlerdir.
Cosby ve arkadaşları yakın zamanda evrimleşmiş 4 adet geni seçip hücre kültüründe çoğaltıp deneyler yapmışlardır. Bu genlerin talimatı ile üretilen proteinler DNA dizilerine bağlanabilirler ve gen ifadesine müdahale edebilirler. Esasen bu genleri transkripsiyon faktörleri olarak da anabiliriz. Bu genler regülatiftir yani birçok hücresel, gelişimsel ve fizyolojik oluşumların temel düzenleyicisi olarak işlev görürler. Örnek teşkil edilecek olursa bu genlerden birisi ise PAX6 genidir. PAX6 evrimsel süreç de iyi korunmuştur ve tüm hayvanlarda göz oluşumunda anahtar rol oynayan düzenleyici bir gendir. Feschotte’nin görüşüne göre bir fareden alınan PAX6 geni meyve sineği Drosophila‘ya aktarıldığı zaman işleyişine devam ettiğini ve çalıştığını beyan etmiştir. Araştırmacılar bu hipotezi doğrulamak için bir dizi çalışma yaptıktan sonra Feschotte’yi doğrulamışlardır.
Cosby ve arkadaşları bir çalışmada yarasadan izole edilen KRABINER isimli bir gen ile çalışmalar yapmışlardır. Cosby ve arkadaşları yarasa genomundan KRABINER genini sildikleri zaman ardından da bu geni tekrar ilave ettiklerinde hangi genlerin işleyişinde değişiklik olacak onu merak etmişlerdir ve bunun için ise CRISPR genom düzenleme teknolojisinden yararlanmışlardır. KRABINER genini genomdan sildikleri zaman yüzlerce genin işleyişi bozuldu, genomik stabilite bozuldu ve düzensizlikler meydana geldi. CRISPR genom düzenleme ile tekrardan KRABINER genini genoma aktardıkları zaman genom eski haline kavuştu. Cosby bu deneyden elde ettiği çıkarıma göre KRABINER geni tarafından üretilen proteinin yarasa genomundaki diğer transpozon genlere bağlandığını belirtti. Feschotte ise deney ile alakalı olarak yarasa genomu boyunca transpozonların geçmiş dağılımı ile bağlandığını evrimsel süreçte bunu koruduğunu ve geniş bir gen ağını kontrol ederek ortaya çıkardığını sadece bir gen değil ayrıca bir gen düzenleme ağı olarak da işleyişine devam ettiğini belirtmiştir.
Kaynak: https://phys.org/news/2021-02-genes-repeatedly-evolution.html
Görsel Kaynak: https://phys.org/news/2021-02-genes-repeatedly-evolution.html
Editör: Seray YETKİN