Biyologlar - Biyolojiye Gerçekçi Yaklaşım

Ayrıntılı İnceleme, Genlerin Hücreler Tarafından Sürekli Olarak Yeniden Düzenlendiğini Ortaya Koyuyor

Tek bir hücreden katlanmış DNA kromozomlarının bilgisayar modeli. Credit: Dr Csilla Varnai

Hareketli genler, Cambridge, İngiltere'deki Babraham Enstitüsü ve İsrail Weizmann Enstitüsündeki bilim insanlarına göre hücrelere değişim yanıtı vermelerine yardımcı olabilir. Bir hücrenin içindeki bir genin yerini değiştirmek, onun faaliyetini değiştirir. Müzik remixlerken olduğu gibi, farklı yerlerde bir genin 'daha yüksek sesle' veya 'daha sessiz olmasını sağlayabilirsiniz; daha yüksek sesli genler bir hücrenin yaşamına daha aktif katkıda bulunur.

Beklentilerin aksine, bu son araştırma, her genin hücre çekirdeğinde ideal bir yere sahip olmadığını ortaya koymaktadır. Bunun yerine, genler her zaman harekete geçer. Nature dergisinde yayınlanan araştırmada, araştırmacılar farelerdeki kök hücrelerdeki gen organizasyonunu inceledi. Bu hücrelerin genlerini tekrar tekrar karıştırdıklarını, farklı aşamalardan geçerken konumlarını değiştirdiklerini ortaya koydular. Bir müzikal işbirliğine de ilham kaynağı olan bu çalışma, hareketli genlerin bu şekilde hücrelerin, hücrenin ihtiyaçlarına göre her gen hacmini ince ayarlamasına yardımcı olabileceğini önermektedir.

Bilim insanları, hücrelerdeki gen bölgelerinin nispeten her bir hücre için sabit ve doğru bir yere sahip olduğuna inanmışlardır. Farklı türdeki hücreler genlerini farklı şekillerde düzenleyebilirler, ancak genlerin hücrelerin bölünmesi haricinde çok fazla hareket ettikleri düşünülmemiştir. Bireysel hücrelerdeki gen organizasyonu ilk kez bu kadar ayrıntılı incelenmiştir. Sonuçlar, gen organizasyonunun enstantane görsellerini yardımıyla her bir hücrenin benzersiz yollarla genleri düzenlediği göstermiştir..

Sanatçının Andy Lomas'la işbirliği içinde Babraham Enstitüsünde bilim adamları tarafından toplanan verileri kullanarak oluşturulan bir hücrenin çekirdeğindeki kromozomların görsel temsili. Credit: Andy Lomas

Eş-başyazarlar, Birleşik Krallıkta Dr Takashi Nagano ve İsrail'de Yaniv Lubling, bu çalışma için 4000'den fazla hücreden bilgileri tek tek toplamış ve tek tek analiz etmiştir.

Çalışma hakkında konuşan Dr. Nagano, "Daha önce genlerin nasıl organize edildiği hakkında bu seviyedeki bilgiye asla erişemedik. Bireysel hücrelerin binlercesi arasında karşılaştırma yapabilmek son derece güçlü bir araçtır ve hücrelerin genlerini nasıl konumlandırdıklarına dair anlayışımıza önemli bir boyut katmaktadır. "

Gen konumları hakkında yüz binlerce bilginin sadece bir hücreden toplanması önemli bir zorluk ve Dr. Nagano ve arkadaşlarının 2013'te öncülüğünü yaptığı teknoloji kullanıldı. Weismann Enstitüsü'nde Dr Amos Tanay'ın ekibi tarafından gerçekleştirilen istatistiksel analizlerle tek hücreli Hi-C olarak adlandırılan bu teknolojinin birleştirilmesi, bu ayrıntılı araştırmayı mümkün kılmaktadır. Hi-C tekniğinin bir versiyonunun da yakın zamanda kanser teşhislerini geliştirme potansiyeline sahip olduğu gösterildi.

Babraham Enstitüsü'nden lider yazar Profesör Peter Fraser şöyle dedi: “Genel olarak, gen etkinliğindeki değişikliklerin sağlık, hastalık ve evrim üzerinde büyük etkisi olduğunu görüyoruz. Şimdi, genom organizasyonunun bu konuda rol oynayabileceği açıktır ve araştırmamız, bulunduğu yerin genler üzerindeki etkilerinin sürekli hareket eden bir hedef olabileceğini göstermektedir. Bu sabit yeniden karıştırma sırasında genomun nasıl kontrol edildiğini anlamak, genomlarımızın ve genlerimizin hayatımızı nasıl etkilediğini anlamaya yönelik önemli bir adımdır "dedi.

Babraham Enstitüsünde toplanan verilere dayanan DNA katlama bilgisayar temsil. Credit: Andy Lomas

Ekip şimdi, genlerin yerlerini değiştirmenin, her bir genin hacmi üzerinde gerçekten önemli bir etkiye sahip olup olmadığını ve bölünmeyi bıraktıklarında veya tüm hücreler kök hücreler gibi davranmadıklarında, genlerin daha az harekete geçip geçirmediklerini anlamak için farklı hücreler üzerinde çalışmayı planlıyorlar.

Bu araştırma daha önce; müzik yapımcısı Max Cooper ve görsel sanatçı Andy Lomas'la "Chromos" ve "Coils of Living Senthesis" müzik parçalarından oluşan sanatsal bir işbirliğine ilham verdi. Eşlik eden video, yazar Dr Csilla Varnai tarafından üretilen DNA katlama hesaplamalı modellerine dayanıyordu.

Çeviren: Barış Uçar Bilime Yön Veren Cevaplar

Kaynaklar:

https://m.phys.org/news/2017-07-reveals-genes-constantly-rearranged-cells.html?utm_source=nwletter&utm_medium=email&utm_campaign=daily-nwletter

More information: Takashi Nagano et al, Cell-cycle dynamics of chromosomal organization at single-cell resolution, Nature (2017). DOI: 10.1038/nature23001

Provided by: Babraham Institute