Bilim insanları, kromozomlarımızı şekillendiren moleküler motorların yeni bir özelliğini keşfetti. Altı yıl önce, bu motor proteinlerinin DNA’mızda uzun halkalar oluşturduğunu bulmuşlardı; şimdi ise bu motorların aynı zamanda oluşturdukları halkalarda önemli miktarda burulma yaptığı ortaya çıktı. Bu bulgular, kromozomlarımızın yapı ve işlevini daha iyi anlamamıza yardımcı oluyor. Ayrıca, burulmuş DNA halkalarının bozulmasının sağlık üzerindeki etkileri hakkında da ipuçları veriyor; örneğin, gelişimsel hastalıklar olan “kohezinozlar” gibi.
Delft Teknoloji Üniversitesi Kavli Enstitüsü ve IMP Viyana Biyokent’teki bilim insanları, kromozomlarımızı şekillendiren moleküler motorların yeni bir özelliğini keşfettiler. Altı yıl önce, bu proteinlerin DNA’da uzun halkalar oluşturduğunu keşfetmişlerdi; ancak şimdi bu motorların aynı zamanda oluşturdukları halkalarda önemli derecede burulma yaptığı tespit edildi. Bu bulgular, kromozomların yapısı ve işlevi hakkında daha fazla bilgi edinmemizi sağlıyor. Ayrıca, bu burulmuş DNA halkalarının bozulmasının sağlık üzerindeki etkilerine dair önemli ipuçları sunuyor; örneğin, “kohezinozlar” gibi gelişimsel hastalıklarla ilgili.
Hücrelerimizin Mücadelesi
Bir hücrenin DNA’sını, bir iğnenin ucundan çok daha küçük bir alana sığdırmaya çalıştığınızı hayal edin – her hücrenin karşılaştığı zorluk budur. Bunun için doğa, DNA’yı bir dizi sarmal haline getirerek ve özel proteinlere sararak kompakt bir şekilde depolama gibi zekice stratejiler geliştirmiştir.
Küçük DNA Halkaları ve Kromozom Fonksiyonları
Ancak sıkıştırma tek başına yeterli değildir. Hücrelerin kromozom yapısını düzenleyerek işlevini yönetmesi gerekir. Örneğin, genetik bilgi erişilmeye ihtiyaç duyulduğunda, DNA yerel olarak okunur. Özellikle hücre bölünme zamanı geldiğinde, DNA önce açılır, çoğalır ve sonra düzgün bir şekilde iki yeni hücreye ayrılır. Kromozomların işlevlerini düzenlemede kritik bir rol oynayan protein makineleri, SMC kompleksleri (Kromozom Yapısal Bakım) olarak bilinir. Birkaç yıl önce, Delft ve diğer kurumlarda yapılan keşiflerle, bu SMC proteinlerinin moleküler motorlar olduğu ve DNA’da uzun halkalar oluşturarak kromozom fonksiyonlarını düzenledikleri bulundu.
Yeni Bir Burulma Keşfi
TU Delft’teki Cees Dekker laboratuvarında, Richard Janissen ve Roman Bath adlı postdoktor araştırmacılar, DNA’da SMC proteinlerinin halkalar oluştururken DNA’nın burulmasını da sağlayıp sağlamadığını incelediler. Çalışmalarında, SMC proteinlerinin DNA’yı her bir halka oluşturma adımında soldan sağa 0.6 dönüş kadar büktüklerini keşfettiler. Bu bulgular, insanlarda ve mayalarda DNA’nın aynı şekilde burulduğunu ve bu mekanizmanın evrimsel olarak uzun süreler boyunca korunduğunu gösteriyor.
Gelişimsel Hastalıklarla İlişki
Yeni keşifler, bu motorların moleküler mekanizmalarını çözmemize yardımcı olacak önemli ipuçları sağlıyor. Ayrıca, DNA halkalarının kromozomlarımızın süperkıvrılma durumunu da etkileyerek gen ifadesi gibi süreçleri doğrudan etkileyebileceğini gösteriyor. SMC proteinleri, Cornelia de Lange Sendromu gibi hastalıklarla ilişkilidir ve bu süreçlerin daha iyi anlaşılması, bu ciddi hastalıkların moleküler kökenlerini incelemek için çok önemli.
Kaynakça:
- Richard Janissen, Roman Barth, Iain F. Davidson, Jan-Michael Peters, Cees Dekker. All eukaryotic SMC proteins induce a twist of ?0.6 at each DNA loop extrusion step. Science Advances, 2024; 10 (50) DOI: 10.1126/sciadv.adt1832