İnsan genomunda bulunan ve eski virüslerden miras kalan DNA parçalarının, genetik kodumuzun belirli bölümlerini açıp kapamada kritik bir rol oynadığı yeni bir çalışma ile ortaya konuldu. Bu keşif, uzun yıllar boyunca "işe yaramaz" olarak nitelendirilen genetik unsurların aslında ne kadar önemli olabileceğine dair kanıtları güçlendiriyor.
İnsan genomunun neredeyse yarısı, kendilerine "zıplayan genler" de denilen ve genom içinde hareket edebilen transpozon adı verilen segmentlerden oluşuyor. Bu transpozonların bir kısmı, milyonlarca yıl önce atalarımızın genomlarına yerleşmiş ve bize miras kalmış eski virüslerin kalıntılarıdır.
Transpozonların keşfedilmesinden sonraki on yıllar boyunca bilim insanları, bu parçaların herhangi bir faydalı işlevi olmadığını, "junk DNA" (işe yaramaz DNA) olduğunu varsaydı. Ancak bu yeni çalışma, bu tanımın gerçeği yansıtmadığını gösteren artan kanıtlara yenisini ekliyor.
Araştırmacılar, görünüşte pasif olan bu DNA bölgelerinin, özellikle erken gelişim evrelerinde gen ifadesini düzenlemede hayati bir öneme sahip olabileceğini öne sürüyor. Bulgular, saygın bir bilim dergisinde yayınlandı.
Çalışmanın yazarlarından biri, genomumuzun uzun zaman önce çözümlendiğini ancak birçok parçasının işlevinin hala bilinmediğini belirtti. Transpozonların genetik evrimde önemli roller oynadığı düşünülüyor ve araştırmalar ilerledikçe önemlerinin daha net anlaşılması bekleniyor.
Genomun "İşe Yaramaz" Parçaları Sanıldığından Çok Daha Önemli
Transpozonlar, hücreleri oluşturan ve çalıştıran moleküller olan proteinlerin üretimiyle ilgisiz göründükleri için "junk DNA" olarak etiketlendi. Genler proteinler için birer plan taşırken, bu tekrarlayan ve hareket edebilen transpozonlar uzun süredir "işlevsel olmayan" DNA olarak göz ardı edildi.
Ancak son yıllarda, genomumuzdaki bu tekrarlayan kısımların gen düzenlemesinde bir rol oynadığına dair kanıtlar birikmeye başladı. Örneğin, bu genetik kodlar genellikle hücreleri farklılaştırmak ve embriyo gelişimini düzenlemek için diğer genler üzerinde etki edebilen kodlanmamış RNA'lar üretmek için kullanılıyor.
Ayrıca, CRISPR gibi gen düzenleme teknolojilerindeki ilerlemeler, transpozonların kromozomları oluşturan DNA ve protein karışımı olan kromatinin yapısı üzerindeki etkilerini ve döllenmeden sonra bir embriyonun gen aktivitesini nasıl başlattıklarını incelemeyi mümkün kıldı.
Bu yeni araştırmanın bilim insanları, yaklaşık 40 milyon yıl önce primat genomlarına giren MER11 adı verilen belirli bir transpozon ailesine odaklandı. Araştırmacılar, MER11 ailesindeki dizileri birbirleriyle olan evrimsel ilişkilerine göre sınıflandırarak, MER11_G1 (en eski) ile MER11_G4 (en yeni) arasında dört alt grup oluşturdular.
Bu transpozonların hücreler üzerindeki etkilerini görmek için, insanlardan ve diğer primatlardan alınan yaklaşık 7.000 diziyi laboratuvar ortamında hücrelere yerleştirdiler. Diziler, kök hücrelere ve erken evre nöronal hücrelere yerleştirildikten sonra gen aktiviteleri ölçüldü.
Sonuçlar, MER11 ailesinin en yeni üyeleri olan MER11_G4'ün genleri aktive etme konusunda güçlü bir yeteneğe sahip olduğunu gösterdi. Bu üyeler, gelişim için anahtar olan ve gen ifadesini kontrol eden proteinler için birer "bağlanma noktası" görevi gören benzersiz "transkripsiyon faktörü bağlanma bölgeleri" ile donatılmıştı.
MER11_G4 dizilerindeki küçük farklılıklar da insanlar, şempanzeler ve makaklar arasında mevcut olup, bu farklılıklar dizilerin düzenleyici etkisini türden türe değiştirdi.
Bu çalışma, genom dizisinden hala öğrenilecek ne kadar çok şey olduğunu vurguluyor. Özellikle aileler arasındaki ve aile içindeki çeşitliliği büyük ölçüde göz ardı edilmiş virüs benzeri transpozon tekrarları söz konusu olduğunda, bu durum daha da geçerli.
Bu çalışma, gelecekteki araştırmalar için birçok yol açıyor. Bu yaklaşım, potansiyel düzenleyici işlevlere sahip diğer unsurlar hakkında daha derinlemesine bilgi edinmeye yardımcı olmak için herhangi bir transpozon elemanına uygulanabilir. Ayrıca, transpozonların belirli kısımlarını CRISPR ile silerek, hem sağlıkta hem de hastalıkta gen ifadesini düzenlemedeki rollerini anlamak için gelecekteki deneyler yapılabilir.
