10 Yıl Sonra: İnsan Kalıtımının Süprizleri

“Şu an için insanı insan yapan parçalarının listesi elimizde.” diyen Mark Gerstein (Yale Üniversitesi ) sözlerine şu şekilde devam ediyor:
“Asıl yaptığımız ve anlamaya çalıştığımız şey bu bağlantılı gen haritasının nasıl çalıştığı.” Görsel: Shutterstock.

İnsan genleri düşünülenden daha karmaşık ve daha zengin

Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE) project yani DNA Elementlerinin Ansiklopedisi Projesi birçok bilim insanının, insan genetik yapısının çalışma şeklinin tanımlama çabalarının bir araya getirildiği bir proje. Bu araştırma 30 sayfadan oluşan ve birçok farklı dergide yayınlanıyor. Araştırmaları destekler nitelikteki Nature dergisinin makalesine göre, Yale Üniversitesi'nin Labratuvar hocası olan Biomedikal Bilişim Profesörü Mark Gerstein, görünen trilyonlarca potansiyel moleküler etkileşim kaosunun ortasında bir düzen zinciri bulduğu belirtilmekte. Bir bilim adamının raporuna göre bu sadece bir gen değil, bu asında insan gen dinamiğini oluşturan bir ağ yani harita…

"Biz şu anda, aslında bizi insan yapan parçaların listesine sahibiz ve şu anda yaptığımız şey bu gen şemasının nasıl çalıştığını anlayabilmek"
Gerstein

Gerstein bulduğu şey bir çeşit sosyal ağ veya bir başka deyişle 500 tane servet sahibi şirketin organizasyonel bir şemasına benzer denilebilinecek bir denetleyici ağ idi.

Gerstein ekip arkadaşları ile matematiğin gelişmiş modelleme tekniğinden faydalanarak 119 transkripsiyon faktörleri (Özel genlerin simültane olarak binlerce geni pasifsize ve aktive etme yeteneklerini göz önünde bulundurarak) tarafından tetiklenen yarım milyon moleküler etkileşimin basamaklarının izini sürdü. Model, bu transkripsiyon faktörlerinin bir arada hiyerarşik bir düzende bağlantılar ile bağlı olduğunu gösterdi. Bu düzeni bazı etmenlerin üst düzey yönetici, bazılarının ise orta sınıf yöneticiler veya satış yöneticisi olduğu bir yapıya benzetebiliriz.

İnsan geni içerisinde birlikte 20,000 veya o civarda geni düzenlemekte…

Transkripsiyon faktörlerini olarak adlandırılan DNA parçacıkları şaşırtıcı sayıda potansiyel etkileşimler gerçekleştirerek düğümlenen yani bağlantılı genlerden neredeyse hepsini teker teker düzenleyebilir. Yale araştırmacıları zaten bu "kaos"un düzenini bulmuşlardı.
Gen haritası organize olmuş ikinci yöneticilerin, üst-yönetici emirlerle, engel blokları oluşturan bilgileri temizledikleri bir bütün halindeydi.  Görsel: Pat Lynch/Yale University.

Gereklilik ilkesi ile, bu hiyerarşik yapı Gerstein'in ekibinin gösterdiği hedef genleri daha etkili düzenleme ve bilgi tıkanıklıklarını yumuşatma konusunda orta katmanlarda birlikte çalışarak daha etkili ve pürüzsüz bir sonuç elde etmelerini sağlamakta. Gerstein bu konuda "Bu da insan genin organizasyonunun baştan aşağı askeri sistemden ziyade demokratik bir yapıya sahip olduğunu göstermekte." yorumunu yapmaktadır.

Fakat yönetici konumdaki faktörler gen eskpresyonun yönetimi gibi anahtar fonksiyonlarda daha etkili rol oynar ve bu yönetici genler diğer moleküler haritalardaki genlerle daha sıkı iletişime sahiptirler.
Bu yönetici genlerin yaşam önemlerini tastiklercesincesine, bu genler sistemde insanlık ve onun tarihince daha fazla korunmuştur.

Büyük ve esnek

Gerstein'e göre insan geninin büyüklüğü ve esnekliği onu bugüne kadar üzerinde çalışılmış diğer organizmaların genlerinden farklı kılmakta. Model organizmaların, örneğin kurtçuklar ve sinekler daha basit diyagramlara sahip: Bir açma kapama düşmesine benzeyen promotör sistemi gene benzeyen bir düzenleyici sistemdir.

Fakat ENCODE projesi şunu önemli ölçüde gösteriyor ki hızlandırıcı olarak bilinen ve insan geninin hareketlerini yani aktivitesini değiştiren yüzlerce belki binlerce birbirinden uzak element var. Gerstein'in oluşturduğu ekibin buluşlarına göre hızlandırıcılar tarafından kontrol edilen ağlar kendi aralarında diğer promotörler tarafından düzenlenenlere göre daha farklı yapıda bağlantı ağları oluşturmakta.

“Bu bağlantı şekilleri bize direk gen yapısından etkilenmeyen kişisel genlerinin farklılıklarını yorumlayabilmek için bir çerçeve düzeni vermekte."
Gerstein

Cinsiyetin bir önemi yok

Yale araştırmacıları artık "annenin" ve "babanın" genlerinin bizde ne kadar aktif rol oynadığını söyleyebiliyorlar. Bu da sahip olduğunuz genlerin ne kadar annenize ve ne kadar babanıza benzediğinin açık bir şekilde ortaya koyabilmek demektir.

Bu cinsiyete bağlı izler sağlıklı ve sağlıksız bireylerin sorumluluğunu üzerine alacağı anlamına gelmez fakat bu gen izleri insan popülasyonundaki farklılık ve benzerliklerin büyük yükünü taşır.

“Biz artık anne babanın göreceli genetik katkısının izini sürebilmekteyiz”
Gerstein

Her insan iki gen kopyası ile doğar, biri anneden ve bir diğeri babadan olmak üzere. Fakat bazen sadece bir kopya ya da alel belli bir gen üzerinde biyolojik olarak aktif rol oynar. Muazzam miktarda toplanan ENCODE projesi kapsamındaki bilgi birikimlerine dayanarak, Yale araştırmacıları bu olayın zamanın yüzde 10-20'si kadar kısa bir zamanda gerçekleştiğini gözlemlemiş. Araştırmacılar bu özel annesel ve babasal genlerin ve onların düzenleyici haritalarının fonksiyonlarına ait bir araştırma yapmamışlar fakat cinsiyete bağlı gen haritalarının daha göreceli olarak diğerlerine göre daha hızlı geliştiğine dair bir bulguya da erişmemişlerdir.

“Belki, bunlar insanlar arasındaki gördüğümüz farklılıkların sorumlusudur”.
Gerstein

Fosil DNA'ların canlandırılması

Tuhaflıkların arasında araştırmalar sırasında ortaya çıkan biyolojik geçmişi olan fosilleşmiş insan DNA'larının sahte genlere (Psödogen) sahip olmasıydı.

Gen Biyolojisi dergisinin bir raporuna göre Yale araştırmacılarının gelişmiş bilgi madenciliği ve modelleme teknikleri ile birçok genin aslında o kadarda ölü yani işe yaramaz olmadığını kanısına varmışlardır.

Bu eski genler artık bir yaşam fonksiyonları taşıyan proteinler için birer kod değildi. Fakat  Yale araştırmacıları şimdilerde birçoğunun kod sistemi olmayan bilim adamları tarafından kalıtımla protein kodlayan genlerin aktivasyon ve pasifizasyon  işlemlerinde hayati değere sahip RNA üretimi için yeniden canlandığını ortaya çıkarmıştır .

“Bu doğanın kaynaklarını israf etmemesinin bir başka kanıtıdır. Bu bahsettiğimiz olay zaman içinde tekrar ve tekrar 3 bilyon harf dizimi (A,C,G,T) arasında vuku bulmaktadır.
Gerstein

Psödogenlerin varlığı insan evriminin varlığının nasıl işlediğinin bir göstergesi, bir tablosu olabilir. Psödogenler görevsel atalarından miras kalmışlardır fakat tamamıyla genetik mekanizmaların farklılıklarından oluşmaktadır. Gerstein'in araştırma ekibinin buluşlarına göre: Bu sürekli devam eden bir prosedür ve  bazı  psödogenler göreceli olarak yakın zamanda insanlığın geçmişinde bir yerde ölmüş yani işlevselliğini yitirmiş olabilir.

Aynı zamanda bazı psödogenler yeniden canlanmış ve küçük RNA'lar üretme yeteneğine sahip olabilir. Bunlardan kimi karlı çıkıp gen içinde düzenleyici aktivitelere sahip olabilmekte. Sonuç olarak bilim adamlarına göre psödogenler kalıtım içinde yok olmak yerine varlıklarını korunarak sürdürmekte.

 

Kaynak: http://earthsky.org/science-wire/10-years-later-a-human-genome-full-of-surprises
 

+ Yorum bulunmuyor

Yorum yap