Genomun Görselleştirilmesi: Aktif DNA’nın 3-Boyutlu Yapısı İlk Kez Gözlemlendi
Fotoğraf : Fotoğrafta, belirli bir fare embriyosunun kök hücresinin bozulmamış genomu verilmektedir. Hücrenin her 20 kromozomu farklı bir renkte gösterilmiştir. *Kaynak: Cambridge Üniversitesi ve MRC Moleküler Biyoloji Laboratuvarı
Bilim adamları, memelilerin tek tek hücrelerin bozulmamış genomlarının 3-boyutlu yapılarını ilk kez belirlediler ve tüm DNA kromozomlarının karmaşık biçimde hücre çekirdeğinin içine sığabilmesi için nasıl katlandığını gösterdiler.
Cambridge Üniversitesi ve Moleküler Biyoloji MRC Laboratuvarından araştırmacılar, bir fare embriyonik kök hücresindeki genomu incelemek ve DNA’nın farklı bölümlerinin birbirine yakın olduğu kısımları görüntülemek için 100000’e kadar ölçümünün bir kombinasyonunu kullandılar. Kök hücreler, ‘ana hücreler’ olup vücuttaki hemen hemen her hücre tipine dönüşebilir ve ayırt edilebilirler.
Çoğu kişi, tanınmış ‘X’ şeklindeki kromozomları biliyor ancak aslında kromozomlar, hücre bölünürken bu şekli alıyorlar. Araştırmacılar, yeni yaklaşımlarını kullanarak hücre içindeki aktif kromozomların yapılarını ve birbirleriyle etkileşim halinde oldukları bozulmamış bir genomu belirleyebiliyorlardı. DNA’nın hücre içindeki katlanma şekli hakkında bilgi sahibi olunması, bilim insanlarının spesifik genlerin ve bunları kontrol eden DNA bölgelerinin birbirleri ile nasıl etkileşime girdiğini anlamaya imkan verdiği için önemlidir. Genomun yapısı, genlerin (DNA’nın belirli bölgelerinin) ne zaman ve ne kadar güçlü bir şekilde açılıp kapatıldığını kontrol eder. Bu, organizmaların gelişiminde ve hastalık durumlarında işler ters gittiğinde kritik bir rol oynamaktadır.
Birinci videoda – Video 1:
Araştırmacılar, belirli bir fare embriyonik kök hücresindeki bozulmamış genomu gösterdiler. Burada, hücrenin her 20 kromozomu farklı bir renkte gösterilmiştir.
İkinci videoda – Video 2:
Kromozom genlerinin aktif olduğu bölgeleri mavi renklidir ve nükleer tabakayla (çekirdeğin içindeki yoğun bir fibriler ağ) etkileşen bölgeler sarı renklidir. Bu yapı, genomun en aktif genetik bölgeleri içeride olacak ve nükleer tabakayla ilişkisi daha az olan aktif bölgeden ayrılmış olacak şekilde düzenlendiğini gösteriyor. Bu bölgelerin aynı şekilde her hücrede tutarlı bir şekilde ayrılması bu süreçlerin kromozom ve genom katlanmasına neden olabileceğini ve dolayısıyla DNA replikasyonu ve hücre bölünmesi gibi önemli hücresel olayları düzenleyebileceğini ileri sürmektedir.
Cambridge Üniversitesi, Biyokimya Bölümünde bu yaklaşımı geliştiren ekibin başında olan Profesör Ernest Laue; “Tüm genlerin ve kontrol unsurlarının hücre içinde nerelerde konumlandığını bilmek, onların çalışma süreçlerini kontrol eden ve koruyan moleküler mekanizmaları anlamamıza yardımcı olacaktır. Gelecekte, kök hücrelerde bu değişikliklerin ayırt edici olarak nasıl değiştiğini ve kararların bireysel olarak gelişmekte olan kök hücrelerde nasıl değerlendirileceğini inceleyeceğiz. Şimdiye kadar, yalnızca bu hücrelerin gruplarına ya da popülasyonlarına bakabildik ve bu nedenle dışardan bile bu bireysel farklılıkları göremedik. Günümüzde, bu mekanizmalar tam olarak anlaşılamamıştır ve bunları anlamak, tıptaki kök hücrelerin potansiyelini anlamak için anahtar rol oynayabilir.”
Cambridge Üniversitesi Biyokimya, Kimya Departmanlarındaki ve Wellcome-MRC Kök Hücre Enstitüsündeki bilim adamları ile Moleküler Biyoloji MRC Laboratuvarındaki meslektaşları tarafından yapılan araştırmalar Nature dergisinde yayınlandı.
Wellcome Genetik ve Moleküler Bilimler ekibinden Dr. Tom Collins; “3-boyutlu şimdiye kadar benzeri görülmemiş bir detayla bu seviyede bir genomu görselleştirmek, araştırmalarda ileriye dönük heyecan verici bir adımdır ve bunu gerçekleştirmek için uzun yıllar süren çalışmalar gerektirmiştir. Bu detay, genomlarımızın organizasyonunu yönlendiren temel ilkelerden bazılarını: örneğin kromozomların nasıl etkileşime girdiğini ve yapının genlerin açılıp kapatılmasını nasıl etkilediğini ortaya koyacaktır. Bu yöntemi, kanser hücreleri gibi anormal genomlara sahip hücrelere uygulayabilirsek, hastalığa neden olanın tam olarak ne olduğunu ve bunu düzeltmek için ne yapmamız gerektiğini daha iyi anlayabiliriz.”
Kaynak : sciencedaily.com
