Sperm ve Yumurtalardaki DNA'nın Aşırı Değişimi (Yüksek Crossover), Kısırlığı Artıran Kromozom Bozukluklarına Neden Olabilir!

Oregon Üniversitesi ve Northwestern Üniversitesi biyologları, crossover (parça değişimi) olayının çok fazla gerçekleşmesinin, kısırlığı artırabileceğini gösteriyor.

Normalde yumurta ve sperm hücrelerinin erken oluşumu sırasında, kromozomlar arasındaki DNA değişimi sınırlıdır; bu sayede doğurganlık garanti altına alınabilir. Oregon Üniversitesi ve Northwestern Üniversitesi'ndeki üç laboratuvarda yapılan bir projede biyologlar, "parça değişimi" (İng: "crossing-ver" veya "crossover") adı verilen bu genetik değişimler çok fazla gerçekleştiğinde, kromozomların yumurtalara ayrılmasında hatalar oluştuğu sonucuna vardılar.

Araştırmacılar Eylül 2020’de PLOS Genetics dergisinde çevirimiçi olarak yayımlanan bir makalede; mikroskobik yuvarlak solucanlarla (Caenorhabditis elegans) yapılan temel araştırmalar sonucunda, kromozomların yanlış iğ kuvvetlerine maruz kaldığında bir dizi mayotik bozukluğun oluştuğunu belgelediler.^[1]

İnsanlarda hatalı kromozom ayrılması, Down sendromu ve düşük ile ilişkilidir. Çalışmanın baş araştırmacısı olan University of Oregon Biyoloji Bölümünde ve Moleküler Biyoloji Enstitüsünde profesör olan Diana E. Libuda, şöyle diyor:

Araştırmada görülen bu tür ayrışma bozuklukları, kısırlığın artmasına neden olabilir. Geçtiğimiz yüzyılda yapılan araştırmalar, sperm ve yumurta gelişimi sırasında yeterli parça değişimi yapıldığından emin olmaya odaklanmıştı. Sperm ve yumurtaların gelişmesinde aşırı parça değişimi yapılmamasını sağlayan yollar olduğu biliniyordu, ancak bunun neden olduğu bilinmiyordu.

Araştırma ekibi, yumurtaların gelişiminde aşırı parça değişimi aktivitesinin neden olduğu hataları önlemeye ve böylece yeni nesillerde genomik bütünlüğün sağlanmasına yardımcı olan sürecin koordinasyonuna yardımcı olan iki mekanizma belirledi.

Libuda, 9 Ekim 2013’te Nature dergisinde, yuvarlak solucanlarda parça değişiminin aşırı üretimini engelleyen bir mekanizmanın keşfini rapor etmişti.^[2] Bununla birlikte Libuda, o zamanlar çok fazla parça değişiminin meydana geldiği durumlarda, "downstream etkilerini" incelemenin mümkün olmadığını söylüyor (downstream, DNA’nın çift sarmallı ve antiparalel uzanan yapısı düşünüldüğünde, kodlama ipliğinin 3’ yani kalıp ipliğin 5’ yönünü ifade eder). O zamandan beri Libuda ve laboratuvar ekibi, tek bir kromozom üzerinde ekstra parça değişimleri meydana getirmenin bir yolunu geliştiriyor.

Bu yetenek, kromozomların gelişmekte olan yumurtalara ayrılmasında yer alan yapıların yüksek çözünürlüklü görüntülenmesi konusunda uzman olan Northwestern Üniversitesi'nden Sadie Wignall ile Ulusal Sağlık Enstitüleri tarafından finanse edilen bir iş birliğine öncülük etti. Wignall’ın bulduğu şey, Libuda’yı, gelişen yumurtalardaki kromozom ayrılmasına bakmak üzere Bruce Bowerman’ın laboratuvarına geri götürdü. Libuda, şöyle anlatıyor:

Genel olarak bu önemli soruyu yanıtlamak için çok yönlü bir yaklaşım benimsemek, bilimsel güçlerin büyük bir birleşimiydi.

Araştırma, mekanizmaları daha iyi anlamak ve neticede potansiyel klinik uygulamalara öncülük etmek için diğer organizmalardaki araştırmalara rehberlik edebilecek temel bilgiler sağlıyor. Libuda şöyle diyor:

C. elegans’ta incelediğimiz proteinlerin aynısı insanlarda da mevcut. Aslında doğurganlık için gerekli proteinlerin çoğu; mayalar, meyve sinekleri, nematodlar (yuvarlak solucan veya ipliksi solucan olarak bilinen ve Dünya üzerinde sayıca en fazla bulunan omurgasız hayvan şubesi), Zebra balıkları, fareler ve insanları içeren organizmalar arasında kullanılır. Bu mikroskobik solucanları kullanan araştırmaların insan sağlığıyla ilgili olduğu, birçok bağlamda gösterilmiştir.