Moleküler Biyoloji & Genetik

Meyve Sineği ve İnsan Genetiğinde Zamanlama Her Şeydir

Meyve Sineği ve İnsan Genetiğinde Zamanlama Her Şeydir


Gen gelişimi incelemek için floresan ile etiketlenmiş bir meyve sineği kanadı. Görsel Credi: McKay Lab (UNC-Chapel Hill) 

Her hayvan zamanla hücre, doku ve organların çoğuna çoğalır ve olgunlaşan bir yığın hücre olarak başlar. Bu temel biyolojidir. Yine de, bu sürecin ayrıntıları büyük ölçüde gizemli kalır. Şimdi, North Carolina Üniversitesi’ndeki bilim adamları gizemin önemli bir kısmını çözmeye başladı.

Hayvan biyolojisinin incelenmesi için standart bir laboratuvar modeli olan Drosophila meyve sineği kullanan araştırmacılar, bir erişkin haline dönüşen bir bebek gibi, sinirin olgunlaşmanın bir aşamasından diğerine geçmesi için gen etkinliği programlayan bir dizi moleküler sinyal keşfettiler. Buldukları bu programlamanın bir parçası, DNA’nın paketlenme biçiminde değişiklikler içeriyor. Bu değişiklikler gen aktivitesine izin vermek için DNA’nın belli bölgelerini açar ve gen aktivitesini önlemek için diğer bölgelerin kapatır. Bilim adamları, DNA erişilebilirliğindeki bu değişikliklerin sırayla gerçekleştiğine dair kanıtlar bulmuşlardır.

UNC Tıp Fakültesi’nde genetik asistanı ve UNC Sanat ve Bilim Koleji’nde biyoloji profesörü Daniel J. McKay “Nihayet genlerimizin seviyesindeki normal hayvan gelişimindeki olayların zamanlamasını ve sırasını belirleyen, biyolojideki temel mekanizmalardan birine kavuştuk” dedi.

Bu temel biyoloji bulgusu insan sağlığı için de önem taşır. Bilim adamlarının genç sineklerde gözlemledikleri hücre yeniden programlamadaki değişiklikler, örneğin kanseri hızlandıran yetişkin insan hücrelerinde uygunsuz şekilde ortaya çıkabilir.

McKay, “Bu çalışmaların kanser ve diğer hastalıklarda ters düşen şeyleri anlamamıza yardımcı olacağını umuyoruz” dedi.

Genes & Development’da yayınlanan çalışmada, McKay ve meslektaşları meyve sineği hormonu olan ekdisonun moleküler etkisini inceleyerek başladılar; bu genç bir böceğin eski haline dönmesine ve olgunluğa doğru ilerlediğinde yeni bir böcek olmasına neden oldu.

Bilim adamları eksidonun böceklerin vücudundaki hücrelerin çekirdeğinde bir reseptör EcR’ye bağlandığını biliyor. EcR bir transkripsiyon faktörü, genetik bir ana anahtardır. Ekdison ile bağlı olduğunda, belirli bir gen kümesini açar. Bu genler, proteinlerin geliştirilmesine, yani biyolojinin makinelerine dahil edilir.

Drosophila kanat hücrelerini analiz eden McKay ve meslektaşları kanat gelişiminin gen aktivitesindeki bu değişikliklerden oluşan bir dizi yoluyla gerçekleştiğine dair kanıtlar bulmuşlardır.

McKay “Ekdisona hemen cevap veren birinci derece genler bulduk ve sonra EcR ile birlikte ikinci bir gen katmanı aktive ettikten sonra, uyum halinde çalışan bu iki gen katmanı üçüncü bir katman üzerinde hareket eder “dedi. “Dolayısıyla, kanat dokusunun gelişimini yönlendiren gen ekspresyonunda bu değişim dalgalarını gözlemledik.”

Genetik çapraz sıralama teknolojilerini kullanarak McKay’in ekibi, gen ekspresyonu meydana gelen bu değişikliklerin DNA’nın “paketlendiği” biçimindeki değişikliklerle ilişkili olduğunu buldu.

DNA, histonlar adı verilen destek proteinleri etrafında sarılır ve bu histone-DNA kombinasyonuna kromatin adı verilir.

Kromatin nispeten gevşek ve açık olduğunda, genler aktif hale gelebilir. Kromatin sıkı ve kapalı olduğunda, genler çoğunlukla bastırılır. McKay ve meslektaşları, ekdisonun kromatin açan veya kapayan özel transkripsiyon faktörü proteinleri üretmek için bazı genleri aktive ettiğini buldu. Bu değişen kromatin, hücrelerin temel bir yeniden programlanmasını temsil eder.

McKay ve meslektaşları, önceki çalışmalarda, meyve sineğindeki kromatin erişilebilirlik modelinin gelişme çizgisi boyunca önemli ölçüde değiştiğini ancak sinek dokuları arasında herhangi bir zamanda çok benzer olabileceğini gösteriyorlardı.

Bilim adamlarına göre bu bulgular topluca, kromatin değişikliklerinin sinek gelişimini tetikleyen gen aktivitelerine yol açtığını öne sürmektedir. Yani, zamanla kromatin değişir, biyolojik gelişme süresince çeşitli süreçlerin zamanlamasının uygulanmasına yardımcı olur. Bu değişiklikler önemli bir gelişim mekanizmasını temsil eder, biri muhtemelen insanlarda çalışır.

McKay ve ekibi, bu değişen kromatin erişilebilirlik ve gen aktivitelerinin nasıl bir sinek parçasından diğerine farklılık gösterdiğini araştırmak için daha fazla çalışma yapmayı planlıyor.

McKay’ın belirttiği gibi, bu soruşturma alanı gelişim biyolojisinin ötesine geçebilir. Büyüme ve hayatta kalma genlerinin ifadesi, erken biyolojik gelişme sırasında normaldir. Ancak kanserli hücreler, örneğin bu genleri hastalığa neden olacak şekilde hızla çoğalmalarını sürdürmek için kullanıyorlar.

Bu nedenle, kromatin açıp kapatan moleküler faktörlerin anlaşılması ve bu güçlü genlerin aktivitesine izin verilmesi veya kapatılması biyologlara kanserlerin ortaya çıkışı hakkında daha iyi bir resim verebilir. Bu bilgiyle donanmış olan bilim adamları, kanser hücreleri ile savaşmak için daha kesin silahlar oluşturmaya çalışabilirler.

Explore further: Altered primary chromatin structures and their implications in cancer development 

More information: Christopher M. Uyehara et al, Hormone-dependent control of developmental timing through regulation of chromatin accessibility, Genes & Development (2017). DOI: 10.1101/gad.298182.117

Journal reference: Genes & Development

Provided by: University of North Carolina Health Care

Kaynak ve ileri okuma için: https://phys.org/news/2017-05-fruit-human-genetics.html

Çeviren ve Derleyen: Dr. Yalçın DEDEOĞLU

Eklenme Tarihi : 2 Aralık 2018

Yorum Yap