Dörtlü Sarmal (Heliks) DNA: İnsan Genomunda Bulunan İlginç DNA Formu!

1953 yılında Cambridge Üniversitesi'nden araştırmacılar Watson ve Crick, DNA'nın çift örülü helezon yapısını tanımlayan bir makale yayınladılar. Buluş yeryüzündeki tüm yaşamın nasıl kodlandığını gösteriyordu. Bu önemli dönüm noktasının altmışıncı yıl dönümünde yine Cambridge'li araştırmacılar G-dörtlüleri olarak da bilinen "dörtlü helezon" DNA yapılarının da insan genomunda bulunduğunu gösterdiler. Bu yapılar genelde guanin adı verilen ve "G" seklinde kısaltılan yapı taşının bolca bulunduğu bölgelerde oluşuyorlar.

Bulgular, bilim insanlarının on yılı aşkın bir süredir bu karmaşık yapıları yaşayan insan hücreleri içinde görebilmek için yürüttükleri incelemelerin, hipotezlerden yola çıkarak bilgisayar modellemeleriyle ve yapay laboratuvar deneyleriyle çalışmalarının ve son olarak da bunları flüoresan biyo-işaretleyicilerle kanserli insan hücrelerinde tanımlamalarının bir anlamda doruk noktası!

Nature Chemistry dergisinde yayınlanan ve Cancer Research UK (İngiltere Kanser Araştırmaları Enstitüsü) kurumu tarafından finanse edilen araştırma dörtlülerin konsantrasyonu ile hücre bölünmesi ve üretilmesinde esas olan DNA kopyalama sureci arasında da oldukça belirgin bağlar gösteriyor.

Bilim insanları, dörtlüleri yapay moleküllerle hedef alıp bu DNA yapılarını bir şekilde kapana kıstırmak ve dolayısıyla hücrelerin DNA'larını kopyalamalarını ve bölünmelerini engellemek suretiyle kanserin kökenindeki kontrolden çıkmış hücre çoğalmasının da durdurulabileceğine inanıyorlar. Araştırmayı yürüten grubun lideri, Cambridge Üniversitesi Kimya Bölümü ve Cambridge Araştırma Enstitüsü çalışanı Profesör Shankar Balasubramanian şunları söylüyor:

Dörtlüleri moleküllerle kapanlamak ve hücrelerin bölünmesini durdurabilmek arasında bağlar görüyoruz, ve bu çok heyecan verici. Bu araştırma dörtlülerin kanser hücreleri gibi çok hızlı bölünen hücrelerin genlerinde daha yüksek olasılıkla görüldüklerine işaret ediyor. Bize göre bu gelecekte kişiye özel tedavilerde dörtlü yapıların hedef olarak seçilmesi seklinde niteleyebileceğimiz yeni bir paradigmanın da incelenmesi gerektiğini kuvvetle destekliyor.

Geçtiğimiz yirmi yılda çeşitli çalışmalar dörtlü DNA'nın test tüplerinde yapay olarak oluşturulabileceğini ortaya koymuş, ancak yine de bu yapılar doğada pek de benzeri bulunmayan ilginçlikler olmaktan öteye gidememişlerdi. Artık araştırmacılar bunların insan hücrelerindeki DNA'da da oluştuğunun ilk kez olarak farkındalar. Cancer Research UK bilgilendirme yöneticisi Dr Julie Sharp söyle konuştu:

Bu araştırma, kanseri yenmek için bu olağandışı DNA yapılarını kullanmanın olası yararlarını vurguluyor. Bir sonraki aşama bunların tümörlü hücrelerde ne şekilde hedeflenebileceğini çözmek. Yapısı anlaşılalı altmış yıl olmasına rağmen, bu gibi çalışmalar DNA'nın hikayesinin de kendisi gibi eğilip bükülmeye devam ettiğini gösteriyor.

20 Ocak 2013 tarihinde yayınlanan çalışma Balasubramanian'ın Cambridge Araştırma Enstitüsü'ndeki laboratuvarında araştırmacı olarak çalışan Giulia Biffi öncülüğünde yürütüldü. Biffi, önceki araştırmalardan da yararlanarak insan genomunun dörtlü-yapılı DNA yönünden zengin bölgelerini arayıp bu bölgelere tutunan antikor proteinlerini oluşturmayı başardı ve bu şekilde bunların yaşayan insan hücrelerindeki varlığını da göstermiş oldu.

Araştırmacılar antikorları flüoresan ile işaretleyerek dörtlü DNA'nın hem genom içinde nerelerde bulunduğunu ve daha da önemlisi hücre bölünmesinin hangi aşamasında yoğunlaştıklarını belirlemeyi başardılar. Dörtlü DNA insan genomu boyunca ve hücrelerin bölünme döngülerinde oldukça tutarlı şekilde görülüyor olmasına rağmen, 's-evresi' seklinde adlandırılan hücrenin bölünmesinden hemen önce DNA'nın kopyalanması evresinde flüoresan lekelenmesinde belirgin bir artış kaydedildi.

Kanserlere genellikle onkojen adi verilen, DNA kopyalanmasını arttıracak şekilde mutasyona uğramış, hücre çoğalmasının kontrolden çıkmasına ve tümör büyümelerine yolaçan genler neden oluyorlar. Artan DNA kopyalama hızı onkojenlerde dörtlü yapıların yoğunlaşmasına yol açıyor. Bu da zarar verici hücre etkinliklerinin yapay moleküller ya da diğer tedavi yöntemleriyle hedeflenebileceği anlamına geliyor. Balasubramanian şunları söylüyor:

Dörtlü DNA'yı yapay moleküllerle kapanlamak suretiyle tecrit edip dengeleyebildiğimizi gördük ve bu sayede hücre bölünmesinin nasıl önüne geçebileceğimiz yönünde oldukça önemli sezgiler edindik. Hala bilemediğimiz bir çok şey var. Bir düşünce bu dörtlü yapıların DNA kopyalanması esnasında düğümler ya da dolaşıklıklar gibi bir tür baş belası olduğu yönünde. Bir işlev için mi evrimleştiler? Orada bulunmalarının bir ön tasarım sonucu olup olmadığı felsefi bir soru. Ancak sonuçta oradalar ve doğa bir şekilde bununla başetmek zorunda. Belki onları hedefleyerek bizler de onların yolaçtığı karmaşaya katkıda bulunuyoruz.

Çalışma ile bir engelleyici kullanarak DNA kopyalanması durdurulduğunda dörtlü seviyelerinin de düştüğü gösterildi ve böylece DNA'nın dinamik olduğu, yapısının sürekli bir oluşma-bozulma döngüsü içerisinde bulunduğu fikri de kanıtlanmış oldu. Araştırmacılar daha önce de yüksek düzeyde dörtlü DNA barındıran aşırı aktif genlerin harici müdahaleye karşı daha savunmasız olduklarını göstermişlerdi. Balasubramanian şöyle konuştu:

Veriler bazı kanserli genlere belli DNA dizilerine tutunmak üzere tasarlanmış küçük moleküllerle müdahale edilebileceği fikrini destekliyor. Günümüzdeki birçok kanser tedavisi DNA'ya müdahalede bulunuyor, ancak kuralların ne olduğu pek de belli değil. Çoğunun genomun neresinde DNA ile etkileştiğini dahi bilmiyoruz. Bizimkisi daha çok av tüfeği ile saçma atmak gibi birşey. Şimdi bu örgelere sahip genleri barındıran bazı kanser hücrelerinin hedeflenebilmeleri ve normal hücrelere kıyasla müdahaleye karşı daha savunmasız olmaları oldukça heyecan verici bir beklenti oluşturuyor. 'Dörtlü DNA' yapısı kanser hücrelerinin çoğalmasını seçici şekilde engellemekte gerçekten bir kilit nokta olabilir. Bunların insan hücrelerinde bulunduğunun doğrulanması gerçek bir donum noktası.