Sentetik DNA devrimi
Geçtiğimiz yıllarda tamamlanan İnsan Genomu Projesi sayesinde sentetik biyoloji alanında birçok önemli başarı kaydedildi. Bunlardan biri de 2014 yılının son günlerinde duyurulan devrim niteliğindeki bir çalışma:
İngiltere Cambridge Üniversitesi Moleküler Biyoloji Laboratuvarı’nda dünyanın ilk yapay enzimi yaratıldı. Dr. Philipp Holliger başkanlığında yürütülen çalışmada elde edilen bu sentetik enzimler öylesine şaşırtıcı ki yapay ama fonksiyonel bir DNA gibi çalışabiliyor. Yani yaşamın biyolojik temelleri hakkında yeni teoriler geliştirmemiz gerekebilir.
Dünyadaki tüm yaşam formları bir takım kimyasal dönüşümler sayesinde ortaya çıktı. Bu dönüşümler hücresel[su_pullquote align=”right”]Bilim insanları, laboratuvarda geliştirilmiş bir genetik materyal olan XNA`yı kullanarak yapay enzimler üretmeyi başardılar. Bu başarılı çalışma, yaşamın DNA ve RNA`ya ihtiyaç olmadan da gelişebileceğini gösteriyor.[/su_pullquote]fonksiyonların başlamasını sağlayarak DNA’yı oluşturdu. Tüm bunlar doğal yollardan oluşan enzimlerle gerçekleşti. Enzimler, kimyasal tepkimelere katalizör olarak etki ederek yaşamı destekleyen süreçlerde rol oynayan biyolojik moleküllerdir. Dolayısıyla DNA ve RNA’da oldukça önemli bir sürecin gelişmesine yardımcı oluyorlar. Hücrelerimizde birbirinden farklı binlerce enzim bulunmakta. Bilim insanlarının yarattığı bu sentetik enzimlerin doğal olanlardan hiçbir farkı yok. Sentetik enzimler DNA’ya alternatif olarak yine laboratuvarda yaratılmış olan XNA (Xeno Nükleik Asit) molekülleriyle çalışıyor. Tıpkı DNA gibi çalışıp verileri depolayan ve genetik enformasyonlar olarak aktaran XNA molekülleri de bir kaç yıl önce yine aynı ekip tarafından yaratılmıştı. Dr. Holliger’ın ekibi önceki deneylerinde altı adet sentetik nükleotid üretmeyi başarmış ve bunların tıpkı doğal süreçlerde olduğu gibi fonksiyonel bir şekilde çalışabileceğini göstermişti. XNA’da bilinen doğal şeker bileşenlerinin yerine altı adet organik bileşen bulunmakta.
Şimdi bu yeni geliştirdikleri yapay enzimler sayesinde bir DNA şablonundan XNA sentezleyebilecekleri gibi, tam tersi bir işlemle XNA’nın DNA’ya eklenebilmesini de mümkün kılacaklar. Diğer bir deyişle; tıpkı DNA’nın verileri kopyalayıp depoladığı gibi, XNA da aynı süreci taklit edebilecek güce sahip oldu. Hatta kendi içinde evrim geçirerek gelişmesi de mümkün.
Araştırmacılar bunu test etmek için XNA molekülünü laboratuvar ortamında hızlandırılmış bir evrim testine tabi tuttular. Bunun için genetik koda farklı mutasyonlar işlendi. Böylece molekülünün farklı veryantları yaratılarak birbirleriyle rekabet etmeleri sağlandı. Sonuçlar XNA’nın doğal süreçleri birebir taklit edebildiğini gösteriyor. Dr. Philipp Holliger; “XNA üzerindeki çalışmalarımız, yaşamın kaçınılmaz olarak DNA ve RNA’ya ihtiyaç duyduğu konusundaki bakış açısını değiştirmemiz gerektiğini gösterdi. Yaşamın burada DNA ve RNA’yı seçmiş olması sadece bir tesadüf olabilir. Aynı süreci farklı moleküllerle de gerçekleştirilebilirdi” diyor.
[su_quote]Sentetik XNA enzimleri sayesinde yakın gelecekte nano-teknoloji alanın da büyük bir değişim yaşanabilir. Araştırmacılar, yapay enzimlerin yeni nesil elektronik sistemler ve farkli yaşam formları yaratmak için kullanılabileceğini söylüyor.[/su_quote]
Yeni Canlı Türleri Yaratılabilir mi?
XNA laboratuvarda yaratılmış bir molekül olsa da bu durum onun tamamen doğal süreçlerle var olmayacağı anlamına gelmiyor. Biz henüz doğadaki bir örneğiyle karşılaşmamız olabiliriz. Ancak bilim insanları laboratuvarda yaratılan bu molekülün doğada kendi başına da oluşabileceğini düşünüyorlar. Böylece, bir başka gezegende yaşamın DNA ve RNA yerine XNA ile başlamış olabileceği fikri doğmuş oldu. Çünkü doğru koşullar altında, XNA ya da henüz bilmediğimiz daha tuhaf bir molekül içeren akıllı yaşam formlarının çıkma ihtimali var. Bu yeni algı, artık diğer gezegenlerdeki yaşam ihtimalini araştırırken farklı yaklaşımlar geliştirme gerektiğine işaret ediyor. Her şeyden önce yaşama uygun diye tanımladığımız koşulları tekrar gözden geçirip sınırlarını genişletmemiz gerekecek.
XNA enzimlerini medikal araştırmalar için de yeni bir umut kaynağı oldu. Yapay oldukları için vücutlarımız bu enzimlere alışkın değil. Dolayısıyla doğal reaksiyonlarla kolayca ve hızlı bir şekilde parçalanmıyorlar. Bu da doğal olanlara oranla daha fazla dayanacakları anlamına geliyor. Örneğin, günümüzde uygulanan enzim tedavisi sayesinde kanser hücrelerinin dış kabukları eritilip bağışıklık sisteminin reaksiyonlarına karşı savunmasız bırakılıyor. Bu süreç zararlı hücrelerin yok edilmesiyle sonuçlanıyor. Bu tür tedavi için dışarıdan uygulanacak enzimlerin daha güçlü olması şart. Mevcut durumda enzim tedavisi doğal enzimlerle uygulanıyor ve sonuçları uzun süreli bir başarı kaydetmek için yeterli olmuyor. Araştırmacılar bu hücresel bozulmaları hedef alan yeni XNA enzimleri yaratabilirlerse bunlar vücut tarafından tanınmadığı için son derece dirençli olacak ve aşırı derecede aktif olan kanser genlerini bile değişime uğratabilecekler. Hatta virüslerin ele geçirdiği hücreleri hedef alarak çalışıp virüs oluşumunu bloke etmeleri de mümkün olabilir. Ancak tüm bunlar için, öncelikle test tüplerinde gerçekleştirilmiş olan bu çalışmanın canlı hücreler üzerinde de denenmesi gerek.
Dr Holliger ve ekibi şimdi de yapıtaşı XNA olan yeni bir canlı türü geliştirmeye çalışıyor. Deneyin bu aşaması da başarılı olursa medikal uygulamalar için gerçekten güçlü bir alternatif üretmiş olacaklar. Ayrıca böyle bir yaşam formu şu an için öngöremediğimiz birçok alanda pratik uygulamalara dönüşebilir. Araştırmacılar, yapay moleküllerle şekillenecek olan canlıların doğaya salınıp çevre kirliliğini tersine çevirecek bir süreç başlatabileceğini de söylüyorlar. Hatta ekipten Alex Taylor, yakın gelecekte hedefe yönelik XNA yaratıp nano-teknoloji alanındaki çalışmalarla birleştirerek yeni nesil elektronik sistemler kurabileceğimize de dikkat çekiyor.
Kaynak: Popular Science
BilimFili.com "Sentetik DNA devrimi”
http://bilimfili.com/sentetik-dna-devrimi/
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