Genlerin Hangi Hücreyi Oluşturacağına Kim Karar Veriyor?

Microarrays (DNA chips)* genomdaki önemli işaretlerin yerini kesin olarak belirlemede araştırmacılara yardım ediyor

Ders kitaplarındaki modellerin aksine, embriyonik kök hücreler ve özelleşmiş (farklılaşmış) yetişkin hücrelerde baskılanmış olması gereken bir çok gen, ana düzenleyici proteinleri üretmek için başlangıçta oldukları halleriyle kalıyorlar. Bu genlerin asıl halleriyle  korunmuş olması, hücreleri kimlik değişimine maruz bırakıyor. Hücrenin  yaşamını sürdürmesini sağlayan,  ana düzenleyicilerini kodlayan genler; bu düzenleyici proteinleri oluşturmak için RNA kopyaları yapmaya başlıyor. Bir kontrol mekanizması da, protein üretiminden sonra kopyalamayı sonlandırıyor.

Biyologlar, uzun zamandır insan hücrelerindeki çoğu geni basit bir açma-kapama düğmesinin  kontrol ettiğini düşünüyorlardı. Düğmeye basılır ve bir hücre özel bir protein üretmeye başlar veya üretimi sonlandırır. Ancak , yeni bulunan kanıta göre, eski model oldukça basit ve genlerimiz önceki düşünülenin aksine daha fonksiyonel..

Whitehead üyesi Richard Young laboratuarında çalışan bilim adamları, herhangi bir hücredeki pek çok insan  geninin açma-kapama arasında gidip geldiğini keşfetti. Çalışmaya göre, bu genler, protein için RNA kopyaları (transkripsiyon süreci) yapmaya başlıyor. Ancak bu genler, kopyalamayı bitirmiyorlar. Kopyalar, asla materyalize olmuyorlar. Proteinler de hiçbir zaman görünmüyorlar.

Biyoloji MIT Profesör’ü Young, yeni çalışmayı şöyle ifade ediyor:
“Şaşırtıcı olan şey, hücre kimliğinin bütün düzenleyicilerini kapsayan genlerimizin, yaklaşık üçte birinin bu yeni sınıfa giriyor olmasıdır.  Olgunlaşmış bir hücrenin, kimliğini değiştirebilecek genlerin, başlangıçta ki halleriyle kalmış olmaları son derece riskli gözüküyor.”  

İnsan vücudu 200’den fazla  hücre tipi içeriyor. Her  hücre aynı ve tam olan gen setinden oluşmasına rağmen,bir hücrede o gen setinin ancak özelleşmiş bir parçası ifade edilebilir.Yani bu  genlerdeki bilginin proteine dönüşümü demektir. Ortaya çıkan protein karışımı, hücreyi  sinir, deri veya beyaz kan hücresi yapıyor.

Whitehead araştırmacısı, M.Guenther durumu şöyle açıklıyor:
“Her bir hücrede bu genlerin ne kadarının aktif  olduğu bilinmediği için, ortalama % 30-40 civarında inaktif gen bulmayı umut ediyorduk. Ancak bu genlerin hem özelleşmemiş embriyonik kök hücreler hem de özelleşmiş yetişkin hücrelerde % 75’den daha fazla  olduğu anlaşılınca şok olduk.

Sonra yapılan deneyler, aktif olmayan genlerin, büyük çoğunluğunun transkripsiyona (kopyalamaya) uğradığını doğruladı. Bu genler, RNA kopyaları yapmaya başlıyor,ancak asla sonlandırmıyor.

Guenther bu olayı şöyle açıklıyor:
“Bu genler, bir yarışın başlangıcından önce, motorlarının hızını artıran arabalara benzer. Bu arabalar, motorları kapatılarak  garaja park edilmezler. Bu arabalar, başlama noktasında, çıkış bayrağının kalkmasını beklerler.”

Bu yarış arabaları, özelleşmiş gelişim süreçleri  boyunca hücrelerin yönetiminden sorumlu tüm genleri içerirler. Bunlar, sağlıklı özelleşmiş hücrelerde, hızı artırmalarına gerek  olmayan ana düzenleyicilerdir. Bu tip genleri aktif hale sokmak, bir hücrenin yeni özellikler kazanmasına neden olur. Hücrenin bu şekilde başkalaşıma maruz kalışı, bazı hücrelerin, kanser ,bağışıklık sistemi hastalıkları, diyabet ve diğer hastalıklar gibi yeni ve sağlıksız durumları,nasıl kazandıklarını açıklamaya  yardım ediyor.

Doğru sinyaller verilirse, gelişimde görev yapan inaktif düzenleyiciler asal (başlangıçtaki) hallerine dönerek yaşam için gerekli olan transkripsiyonu (kopyalamayı) başlatabilirler.
Young, bunun, gelişmede düzenleyici görev yapanların kontrolü için yeni bir model olduğunu iddia ediyor. Kontrol edilen bir modelde, programlanabilen hücreler, rejeneratif (yeniden yapılandırma) tıp alanında,  önemli uygulamalara bizi bir adım daha da yaklaştırıyor.

*Microarrays (DNA chips): Tüm genomun transkripsiyonuna (kopyalanmasına) izin veren yeni ve güçlü bir teknik

Güncelleme: 21/08/07
Kaynak: “Cells Take Risks With Their Identities”, issued by Whitehead Institute for Biomedical Research (siciencedaily.com). Çev: Erman Gündoğdu. 16/07/2007