- Bilim insanları, DNA’mızın, sürekli değişen ortamlarımıza hızla uyum sağlayacak yeni genler oluşturmak için genetik bir “ileri sarma” düğmesinin kullanabileceğini keşfettiler.
- Finlandiya’nın Helsinki Üniversitesinden araştırmacılar, DNA kopyalama hataları üzerine yapılan bir araştırma sırasında, belirli tek mutasyonların ileri giderken de geri gelirken de aynı dizilime sahip kodlar ürettiğini buldu.
- Bilim insanları bu palindromik kod dizilerinin nereden geldiği konusunda henüz bir bilgiye sahip değil ancak bulgular evrensel bir miRNA gen oluşturma mekanizmasına işaret ediyor.
Bilim insanları, DNA’mızın, sürekli değişen ortamlarımıza hızla uyum sağlayacak yeni genler oluşturmak için genetik bir “ileri sarma” düğmesinin kullanabileceğini keşfettiler.
Finlandiya’nın Helsinki Üniversitesinden araştırmacılar, DNA kopyalama hataları üzerine yapılan bir araştırma sırasında, belirli tek mutasyonların ileri giderken de geri gelirken de aynı dizilime sahip kodlar ürettiğini buldu. Doğru koşullar altında bunlar mikroRNA (miRNA) genlerine dönüşebilir.
Bu küçük, basit genler, diğer genlerin düzenlenmesinde önemli bir rol oynuyor. Pek çok miRNA geni, evrimsel tarihte uzun bir süredir var, ancak bilim adamları primatlar gibi bazı hayvan gruplarında yepyeni miRNA genlerinin aniden ortaya çıktığını keşfetti.
Yeni çalışmanın ilk yazarı biyoenformatikçi Heli Mönttinen, “Yeni genlerin yoktan ortaya çıkması araştırmacıları büyüledi. Artık RNA genlerinin evrimi için zarif bir modelimiz var.” dedi.
Bu oldukça etkili gen oluşturma yöntemine izin veren hatalara, şablon değiştirme mutasyonları (TSM’ler) adı veriliyor. TSM ile ilişkili miRNA oluşturma süreci, yeni fonksiyonel proteinlerin evrimleşmesinden çok daha hızlı ortaya çıkıyor.
Proje lideri ve biyoenformatikçi Ari Löytynoja, “DNA’da her seferinde bir baz kopyalanıyor ve mutasyonlar tipik olarak hatalı tek bazlardan oluşuyor, tıpkı dizüstü bilgisayar klavyesindeki yanlış tuşlar gibi. Başka bir bağlamdan metin kopyalayıp yapıştırmak gibi daha büyük hatalar yaratan bir mekanizma üzerinde çalıştık. Metni geriye doğru kopyalayarak palindrom oluşturan durumlarla özellikle ilgilendik.” diyor .
Tüm RNA molekülleri, molekülü çalışma şekline kilitleyen ve tekrarlanan baz dizilerine ihtiyaç duyuyor. Ekip, son derece kısa olan ve yaklaşık 22 baz çiftinden oluşan mikroRNA genleri üzerinde yoğunlaşmayı tercih ediyor.
Bilim insanları bu palindromik dizilerin nereden geldiği konusunda henüz bir bilgiye sahip değil ama TSM’lerin hızla tam DNA palindromları üretebildiği ve daha önce herhangi bir şey kodlamayan DNA dizilerinden yeni mikroRNA genleri üretebildiği ortaya çıktı.
Biyoteknoloji uzmanı Mikko Frilander, “Bir RNA molekülünde, bitişik palindromların bazları eşleşebilir ve saç tokasına benzeyen yapılar oluşturabilir. Bu tür yapılar, RNA moleküllerinin işlevi için çok önemlidir.” dedi.
Pek çok primat ve memelinin tam genomunun haritası zaten çıkarıldı. Araştırmacılar, özel bir bilgisayar algoritması kullanarak bu genomları karşılaştırdı ve hangi türlerin mikroRNA palindrom çiftine sahip olduğunu bulmayı başardı. Primat aile ağacında, insanlarda en az 18 yeni miRNA genine yol açabilecek bu yapılardan 6.000’den fazlası bulundu. Bu, primatların ilk ortaya çıkışından bu yana ortaya çıktığı düşünülen tüm miRNA’ların %26’sına denk geliyor.
Mönttinen, tarihin ayrıntılı bir modellemesiyle, tüm palindromların tek mutasyon olayları tarafından yaratıldığını gördüklerini söyledi.
DNA replikasyonu, listesindeki her bir baz çifti üzerinden ilerlemeye başladığında, bir mutasyona veya hatalı bir baz çiftine çarptığı zaman duruyor. Çoğaltma daha sonra bitişik şablona atlıyor ve bu talimatları geriye doğru tekrar çoğaltmaya başlıyor. Çoğaltma orijinal şablona geri döndüğünde bu, bir saç tokası yapısında kendisiyle eşleşebilen küçük bir palindrom oluştuyor.
DNA replikasyonu sırasında şablon değişimi, tek bir mutasyon olayının yeni bir miRNA geni için DNA’da mükemmel yapıyı yaratmasına olanak tanıyor. Bu, bireysel yapı taşlarında meydana gelebilecek yavaş ve aşamalı değişikliklerden çok daha etkili.
Evrimsel çizgileri kapsayan buna benzer bulgular, evrensel bir miRNA gen oluşturma mekanizmasına işaret ediyor ve ekip, sonuçların diğer RNA genleri ve moleküllerine de uygulanabileceğini düşünüyor.
İnsan sağlığını potansiyel olarak etkileyebilecek yeni mikroRNA genlerinin ortaya çıkması nispeten kolay görünüyor. Primatlarda antiviral tepkiyi etkileyen hsa-mir-576 gibi bazı TSM ile ilişkili miRNA’lar hâlihazırda işlevsel önem gösteriyor.
Yazarlar, “MiRNA genleri haline gelebilen birçok TSM varyantı, insan popülasyonları arasında ayrışıyor ve bu TSM sürecinin aktif olduğunu ve şu anda genomlarımızı şekillendirdiğini gösteriyor.”diye yazıyor.
Derleyen: Fatma Ebrar Tuncel
