DNA Ansiklopedisi, Evrime Meydan Okuyor

DNA çift zincirli sarmal

Bir uluslararası araştırma konsorsiyumu, insan genomunun fonksiyonları hakkında bir dizi bildiri yayınladı. Araştırmacılar, bu konunun, önceki anlayışlarımızı değiştireceğini iddia ediyorlar.

Araştırma sonuçları; genetik planımızı, bağımsız genlerin düzenli bir şekilde bir arada toplanması olarak kabul eden geleneksel görüşlere karşı çıkıyor. Bunun yerine araştırmacılar, protein kodlamayan DNA dizilerindeki genler ile DNA‘nın düzenleyici genlerinin, birbirleriyle çakışarak, etkileşime girdiklerini ifade ediyorlar. Ayrıca oldukça karmaşık ve henüz tam olarak anlaşılamayan bir işletim ağının olduğuna işaret ediyorlar.

Ulusal Sağlık Enstitüsü (NIH)’ne ait, Ulusal İnsan Genom Araştırma Enstitüsü, DNA Elemanlarının Ansiklopedisini(ENCODE) hazırlamaktadır. Ansiklopedinin, proje araştırmacıları ayrıntılı bir rapor hazırladılar. Bu rapor,‘Nature’ dergisinin 14 Haziran 07 tarihli sayısında ve ‘Genom Araştırması’nın Haziran bülteninde yayınlandı. İnsan genomunun, sadece %1’indeki biyolojik fonksiyonel elemanların tüm listesini oluşturmak için dört yıl çalıştılar. Ardından da elde edilen ayrıntılı sonuçları rapor ettiler. Dünya çapında 80 organizasyona ait 35 grubun sürdürdüğü bu araştırma, insan genomunun biyolojik fonksiyonu için önemli tüm bileşenlerinin, kapsamlı bir kataloğunu oluşturabilmek için bir pilot görevi görmektedir.

NHGRI başkanı Francis Collins şunları söylüyor:

"Bu yoğun çaba, pek çok heyecan verici sürprizleri de ortaya çıkarıyor. Ayrıca bu çaba, tüm insan genomunun fonksiyonel haritasını oluşturmak için gelecekteki çabalara ışık tutmaktadır. ENCODE projesi, bilim dünyasının, genlerin ne olduğu ve ne işe yaradıkları, aynı zamanda genomun fonksiyonel birimlerinin nasıl geliştikleri hakkında, uzun zamandır kabul edilmiş görüşleri yeniden düşünmesini gerektirecektir. Bu çalışma, pek çok insan hastalıklarında rol oynayan DNA dizilerini tanımlama çabaları için önemli bir adımdır.

"Nisan 2003’de İnsan Genom Projesi’nin tamamlanması büyük bir başarıydı. Belirlenmiş genomları sıraya koymak(dizilemek);hastalığın teşhisi, tedavisi ve önlenmesine yönelik bilgilerinin kullanılabilmesi için atılan ilk adımdı. İnsan genom dizilimi bilgisine sahip olmak, insan vücudunu oluşturmak için gerekli bir rehber el kitabının bütün sayfalarını elde etmeye benzer. Araştırmacılar, her bir diziyi tanımlayabilmek ve bu dizilerin, nasıl çalıştığını, hastalık ve sağlığa katkılarını anlayabilmek için, bu rehberin dilini çözmek zorundadırlar."

Son yıllarda araştırmacılar, eskiden beri protein kodlayan genom kısımları olarak bilinen genleri tanımlayabilmek için, DNA dizilme verilerinin kullanılmasında önemli adımlar atmıştır. Bu genlerin, protein kodlayan parçası, insan genomunun sadece %1.5-2 gibi küçük bir kısmını oluşturmaktadır. Araştırma sonuçları, aynı zamanda genomun diğer kısımlarının, önemli fonksiyonlara sahip olduğunu da ortaya koymuştur.   

Bununla birlikte, günümüze kadar çoğu çalışmalar, spesifik genlerle ilişkili fonksiyonel birimler üzerinde yoğunlaştığı için, genom boyunca yer alan fonksiyonel birimlerin içyapısı hakkında bir bilgi elde edilememiştir. ENCODE projesi, genom boyunca yerleşmiş her çeşit fonksiyonel birimin, nerede konumlandıkları ve nasıl organize olduklarını ortaya koyan ilk sistematik çalışmadır. ENCODE projesi, 200’den fazla veri-seti ve 600 milyondan fazla veri analizinden oluşmaktadır.

Avrupa Moleküler Biyoloji Laboratuarı’nda genom başkanı Ewan Birney, ENCODE proje sonuçlarını şöyle ifade ediyor:

“Sonuçlarımız, insan genomundaki fonksiyonel birimlerin organizasyonu hakkındaki önemli prensipleri açığa çıkarmıştır. DNA kopyalamasından, memelilerin evrimsel sürecine kadar her şey üzerinde yeni bir bakış açısının doğmasına da sebep olmuştur. Özelikle daha önce hakkında çok az şey bildiğimiz protein kodlamayan DNA dizilerini, derinliğine inceleyebilme şansı elde ettik.”

ENCODE araştırmacılarının en önemli sonuçlarından biri; insan genomundaki DNA’nın büyük bir parçasının RNA olarak adlandırılan fonksiyonel moleküllere sentezlenmesi ve bu kopyaların sıklıkla üst üste geldiğinin keşfedilmesidir.

Bu sentezlemenin temel molekülü (RNA), insan genomuyla ilgili yerleşmiş görüşü reddediyor. Bu görüşe göre, insan genomu, biyolojik olarak aktif olmayan ‘junk-DNA’ yani işe yaramaz DNA diye adlandırılan büyük bir parçası ile birlikte, ayrı genlerin küçük bir kısmından oluşmaktadır.

Yeni veriler, genomun çok az kullanılmayan parça içerdiğini ve aslında çok karmaşık iç içe örülmüş bir ağ olduğunu ortaya koydu. Bu ağsı yapı içinde  ‘genler’, fonksiyonel etkiye sahip DNA parçalarının pek çok tipinden sadece bir tanesidir. Araştırmacılar, Nature dergisinde yayınladıkları bültende şunun altını çiziyorlar: “Kopyalama ve genlere bakış açımızı geliştirmek zorundayız.”  

ENCODE projesinin diğer bir sürprizi de, evrim anlayışımızı karma karışık etmesiydi. Özellikle, bugüne kadar memeli genomunun evriminde, DNA dizisinin, biyolojik fonksiyon açısından en önemli bölgelerinin evrimsel zorlamaya maruz kaldığı düşünülüyordu. Ancak ENCODE projesi, insan genomunda bulunan fonksiyonel birimlerin yaklaşık yarısının, hiçbir evrimsel zorlamaya maruz kalmadığını buldular.

ENCODE projesinin üzerinde çalıştığı diğer konular:

* DNA kopyalaması için daha önce tanımlanmamış çok sayıda ki başlangıç noktalarının tanımlanması.

* Düzenleyici dizilerin, DNA dizisindeki kopyalamanın, başlangıç noktasının sağında(aşağısında) ya da solunda(yukarısında) olduğu gibi geleneksel görüşlerin aksinin kanıtlanması.

* DNA’da organize olan proteinlerin, yani histonların değişimine neden olan spesifik işaretlerin ve bu işaretlerin farklı genomik fonksiyonlarla ilişkisinin tanımlanması.

* DNA kopyalanmasının, histonlardaki değişimler tarafından nasıl ayarlandığının daha derinden anlaşılması.

ENCODE program başkanı Elise A. Feingold, çalışmanın daha başarılı olması için gerekli olanları şöyle sıralıyor:

“Grup çalışması, bu çabanın başarılı olmasında temel faktörüdür. Genomdaki tüm fonksiyonel birimlerin tanımlanması için sadece bir deneysel yaklaşım kullanılmamalıdır. Bu başarı için çok yönlü ve çeşitli deneyler yapılmalı; ardından deney sonuçları analiz edilerek,matematiksel metotlarla değerlendirilmelidir.”

Güncelleme: 02/07/07
Kaynak: “Encyclopedia of DNA: New Findings Challenge Established Views On Human Genome”
, issued by NIH/National Human Genome Research Institute (siciencedaily.com), Çev:Dr. Erman Gündoğdu,13/06/2007.