DNA Paketleme Mekanizmasını Konu Alan Çalışmalara İki Örnek
DNA molekülü, hücrenin çekirdeğine, kromatin adı verilen yapılar şeklinde güzelce sıkıştırılmış durumda bulunur. Görsel Telif: Karolin Luger
İplik, minik histon makaralarına sıkıca sarılmıştır. Tek bir insan hücresinde, bu şekilde sarılmış 2 metre uzunluğunda DNA bulunur
Ancak hücresel mekanizmanın, sık sık DNA’nın içerdiği genomik bilgiye erişmesi gerekir. Protein sentezinin gerçekleştirilmesi için genlerden haberci RNA’lara yazım yapılmalıdır. Dahası, hücre bölünmeleri öncesinde tüm DNA’nın kopyasının çıkarılması ve DNA hasarlarının onarılması da gereklidir. Bu nedenle, DNA sürekli olarak açılıp, işlem sonunda da yeniden paketlenir. Bu süreçte rol alan araçların ve sürecin işleyişinin belirlenmesi için yapılan araştırmalardan ikisini özetleyelim.
Münih Ludwig Maximilian Üniversitesi Ekibi
LMU araştırmacıları, DNA’yı paketleyen ve açan proteinlerden oluşan bir moleküler makinenin içsel işleyişini açığa çıkardı. Hücresel mekanizmanın genoma erişmesi gerektiğinde, kromatin modelleyiciler (İng. remodeler) devreye girer. Bu moleküler makineler, nükleozom makaralarını ileri-geri kaydırarak, DNA bölümlerini açar ve sarar. Gen erişimini sağlayan bu kromatin modelleyiciler, hücre kimliğinin belirlenmesine de yardımcı olur; çünkü hücre tiplerini belirleyen, ifade ettikleri gen kümeleridir. Dolayısıyla gelişim ve hücre farklılaşması için kritik önemdedirler.
İşlevsel modelleyiciler çoğunlukla çok büyük kompleksler olup, çok sayıda farklı protein bileşenden oluşurlar. Bileşenlerin koordineli eylemi, onların moleküler makineler olmalarını sağlar. Ayrıntılı yapılarını belirlemek de bu nedenle pek kolay değildir.
Prof. Karl-Peter Hopfner liderliğindeki araştırmacılar, 15 altbirimden oluşan nükleozom kaydırıcı modelleyici INO80‘in 3D yapısını ortaya çıkarmak için kryo-elektron mikroskobisi kullandı. INO80 ile bir nükleozom arasında oluşan kompleksin rastgele yönelimli açılardan alınmış görüntülerini çözümleyen ekip, aradaki etkileşimi ve mekanizmanın işleyişini açığa çıkarmayı başardı. Çalışmanın ayrıntıları, Nature dergisinde yayımlanan bir makalede özetlendi.
Biyokimyasal bir bakış açısından, modelleyiciler ağır düzenleme görevlerinden sorumludur. Bu görevleri yerine getirmek için büyük ölçekli değişiklikleri hatasız olarak gerçekleştirmeleri gerekir. Nükleozomların konumlarını değiştirmek amacıyla, INO80 kompleksinin önce nükleozomal histonlar ile DNA arasındaki bağlantıları gevşetmesi gerekir. INO80 kompleksinin bir parçası olan bir moleküler motor, çift sarmallı DNA’yı nükleozomdan bölüm bölüm ayırır. Bunu yaparken, normalde DNA’nın histon parçacığı çevresinde sıkıca sarılı kalmasını sağlayan bağlantıları kırarak ilerler. Geçici bir çift sarmallı DNA ilmeği oluşur. Kompleksin diğer altbirimlerinin de farklı görevlerle desteklediği açma işleminin ardından gereken erişim sağlanır ve DNA yeniden paketlenir.
Penn State Üniversitesi Ekibi
Araştırmacılar, DNA’nın paketini açan özelleşmiş proteinleri sistematik olarak belirleyebilen yeni bir yöntem geliştirdi. Yöntemi geliştiren ekip, söz konusu proteinlerin ortak özelliklerini de tanımladıkları makaleyi Molecular Cell dergisinde yayımladı.
Ekibin kıdemli üyesi Lu Bai, genomun çekirdeğe çok iyi sıkıştırılmış durumda olmasının, bir erişim meselesini gündeme getirdiğine dikkat çekiyor. Histonların etrafına sarılarak boncuk gibi yapılar oluşturan DNA’nın, protein sentezi amacıyla RNA’ya yazımı için sarımlarının açılması gerekir. Hücreler bu iş için “nükleozom yer değiştirme araçları” (İng. nucleosome-displacing factors) kullanır. Bu etkenlerin görüntülenmesi ve değerlendirilmesi için genel bir yöntemden, bu çalışmaya dek yoksun olduklarını belirtiyor Bai.
Nükleozom yer değiştirme araçları, özel bir tür yazım aracıdır; gen ifadesini kontrol etmek için DNA’nın bağlanma bölgeleri denilen belirli dizilimlerine bağlanan proteinlerdir. Ayrıca hayvan hücrelerinde öncü faktörler olarak bilinirler.
Ekip, nükleozomların yer değiştirmesini sağlama becerilerine dayalı olarak, çok sayıda yazım faktörünün hızlı ve ucuz şekilde görüntülenip, kategorize edilmesini sağlayan bir yöntem geliştirdi. Bu yöntemde, yazım faktörü bağlanma bölgeleri nükleozomlara yapay olarak ekleniyor ve hangi faktörlerin nükleozomların varlığını azaltabildiği inceleniyor. Bilimciler bu yöntemle hem yeni, hem de daha önceden bilinen nükleozom yer değiştirme araçları tanımladı.
- Study reveals the inner workings of a molecular motor that packs and unpacks DNA https://phys.org/news/2018-04-reveals-molecular-motor-dna.html
- Finding the proteins that unpack DNA https://phys.org/news/2018-07-proteins-dna.html
BilimFili.com: "DNA Paketleme Mekanizmasını Konu Alan Çalışmalara İki Örnek"
https://bilimfili.com/dna-paketleme-mekanizmasini-konu-alan-calismalara-iki-ornek/
Genetik Haberleri
-
Allopatrik türleşme nedir ? Nasıl Gelişir ?
-
Maryland’teki “Kölelerin” Yaşayan 42.000 Akrabası Bulundu
-
Araştırmacılar kediler, yunuslar, kuşlar ve düzinelerce başka hayvanın genom haritasını çıkarıyor
-
Kolombiya'da nadir görülen bir kuş türünde "gynandromorphy" gözlemlendi
-
Kurumaya dayanıklı bitkiler için genom veritabanı yayınlandı
-
En son DNA barkodlama teknolojisiyle İsrail'in tatlı su balık türleri listesinin yeniden gözden geçirilmesi
-
İnsanların Daha Önce Bilinmeyen Bir Dokunma Duyusu Keşfedildi
-
Bilim İnsanları Tüm İnsan Genomunun Dizilimini Çıkardı. Ancak Henüz Bitmedi
-
İlk Defa Tazmanya Kaplanından RNA Elde Edildi
-
Neandertal DNA’nız, Sizi Acıya Karşı Daha Hassas Yapıyor Olabilir
-
Epigenetik ve Epigenetik Mekanizmalar
-
İlk taslaktan 20 yıl sonra insan Y kromozomu tamamen dizilendi.
-
Kim Bu Kimerizm? Tek Bedende İki Kişi
-
Gen terapi, genetik materyalin yeniden düzenlenmesi
-
mRNA Aşıları: Genetik İnovasyonunun Yeni Yüzü ve Sağlıkta Devrimi