Genomik Dilin Karmaşık Gramer Yapısı: İnsan Genomundaki 3 Milyar Nükleotiti Nasıl Okumalıyız?

İsveç Karolinska Enstitüsü'nün yapmış olduğu yeni bir çalışma, insanlardaki genetik kod "gramer"inin dünya üzerinde konuşulan en girift yapılı dillerden bile daha karmaşık olduğunu gösteriyor. Nature dergisinde yayınlanan bulgular, insan genomunu çözmenin neden bu kadar zor olduğunu açıklıyor ve hastalıkların oluşmasında bireysel genetik farklılıkların nasıl etkili olduğunu daha iyi anlamamıza katkı sağlıyor. Çalışmanın başyazarı ve Biyolojik Bilimler ve Beslenme Bölümü doktora öğrencisi Arttu Jolma şunları söylüyor:

Genom bir organizmanın meydana gelmesi ve varlığının korunması için gerekli tüm bilgileri içeriyor, ancak aynı zamanda bireyin diyabet, kalp hastalıkları ve kanser gibi yaygın hastalıklara yakalanma riskine ait detayları da barındırıyor. Eğer insan genomunu okuyabilme ve anlayabilme yeteneğimizi geliştirebilirsek, birçok hastalıkla ilgili hızla biriken genomik bilgiyi sağlık yardımları amacıyla daha iyi kullanabileceğiz.

2000 yılında insan genomunun diziliminin belirlenmesiyle, insan genomunu oluşturan 3 milyar A, C, G ve T harfinin hangi sırayla dizilmiş olduğu ortaya çıktı. Ne var ki yalnız başına harflerin sırasını bilmek genomik keşiflerin sağlık yardımına dönüştürülmesine yeterli olmuyor; aynı zamanda harflerin diziliminin ne anlama geldiğini de bilmek lazım. Başka bir ifadeyle, genom dilinin "kelimeleri" ve "gramer"ini belirlemek gerekli. 

Vücudumuzdaki hücreler neredeyse özdeş genomlara sahip, fakat farklı tip hücrelerde farklı genlerin aktif olması (ifade edilmesi) nedeniyle değişiklik gösterirler. Her genin nerede ve ne zaman ifade edileceğini kontrol eden bilgilerin bulunduğu bir düzenleyici bölgesi vardır. Gen düzenleyici bu kod, spesifik "DNA kelimeleri"ne bağlanan transkripsiyon faktörleri olarak adlandırılan proteinler tarafından okunur ve ilintili olduğu genin ifadesini arttırır veya azaltır.

Karolinska Enstitüsü araştırmacıları, Professor Jussi Taipale gözetimi altında, özellikli transkripsiyon faktörleri tarafından tanımlanan DNA kelimelerinin çoğunu önceden belirlemişlerdi. Ancak, birçok doğal insan dili gibi, DNA kelimeleri de çoklu transkripsiyon faktörleri tarafından okunan birleşik kelimeler oluşturmak üzere birbirine eklenebilir. Ne var ki, birleşik kelimelerin okunma mekanizması daha önce incelenmemişti. Bu nedenle, Nature dergisindeki son çalışmada, Taipale ekibi transkripsiyon faktör çiftlerinin bağlanma tercihlerini inceleyip bağlanacakları birleşik DNA kelimelerini sistematik olarak haritalandırıyor.

Yaptıkları analizler gösteriyor ki genetik kodun grameri, insanların kullandığı en karmaşık dillerden bile daha karmaşık. Bir boşluğu silerek kelimeleri basitçe birbirine eklemek yerine, birbirine eklenerek birleşik DNA kelimelerini oluşturan her bir kelime değiştiriliyor ve böylece çok sayıda tümüyle yeni kelimelerin oluşmasına yol açıyor. Arttu Jolma konuyla ilgili olarak şunları ekliyor:

Çalışmamız birçok böyle kelime tespit etti. Bu da genlerin normal gelişimde ve kanserde nasıl düzenlendiğini daha iyi anlamamızı sağlıyor. Sonuçlar genlerin ifade edilişini kontrol eden genetik kodun kırılmasına zemin hazırlıyor.

Not: Bu yazıyı çeviren Ceyda Tetik Aydoğdu'ya teşekkür ederiz.