Genomun 3 boyutlu yapısı belirlendi

Bilim insanları ilk kez bir memeli hücresindeki genomun üç boyutlu yapısını tanımladılar. Tüm kromozomlarda bulunan DNA’nın hücre çekirdeğine sığacak şekilde nasıl katlandığı belirlendi.

bilimsoL - Iraz Akış

Cambridge Üniversitesi ve MRC Moleküler Biyoloji Laboratuvarı’ndan araştırmacılar bir fareye ait embriyonik kök hücrenin genomunu incelemek amacıyla görüntüleme yöntemlerini ve farklı DNA bölgelerinin etkileşimlerine ait ölçüm sonuçlarını birlikte değerlendirdiler.

Kromozomların X benzeri bir şekle sahip oldukları biliniyor ancak aslında kromozomlar sadece hücreler bölünürken bu formu alıyorlar. Geliştirilen yeni yaklaşımla, araştırmacılar hücredeki aktif kromozomların yapısını ve genomu oluştururken birbirleriyle nasıl etkileştiklerini belirlediler. Hücre içinde DNA’nın nasıl bir formda bulunduğu, belirli genlerin ve onları kontrol eden DNA bölgelerinin birbirleriyle ilişkilerini anlamak açısından önem taşıyor. Genomun yapısı, genlerin ne zaman, ne kadar aktif olduklarını kontrol ediyor. Bu kontrol mekanizması organizmaların gelişiminde olduğu kadar, hastalıkların ortaya çıkışında da büyük bir role sahip.

Araştırma ekibi, çalışmanın sonuçlarından yola çıkarak hazırlanan iki video yayınladı. İlk videoda fare embriyonik kök hücresindeki her bir 20 kromozom farklı renkte görülüyor. İkinci videoda ise kromozomlarda genlerin aktif olduğu bölgeler mavi renkle, nükleer lamina denilen yapıyla etkileşim halinde olan bölgeler sarı renkle işaretlenmiş. Nükleer lamina hücre çekirdeğinin zarında bulunan bir tabaka ve temas ettiği bölgelerdeki genlerin baskılanmasına yol açıyor. Görsele bakıldığında aktif olan genetik bölgelerin iç kısımda bulunduğu ve lamina ile temasta olan daha az aktif bölgelerden ayrıldığı görülüyor. Bu ayrımın DNA’nın kendini eşlemesi ve hücre bölünmesi gibi süreçler üzerinde etkili olduğu düşünülüyor.

Nature’da yayımlanan makalenin yazarlarından Prof.Dr. Ernest Laue, genlerin ve kontrol elemanlarının belirli bir zamandaki yerlerini belirlemenin, genlerin ifadelenmesini düzenleyen moleküler mekanizmaların anlaşılmasında yardımcı olacağını belirtiyor. Genomun üç boyutlu şekilde görüntülenmesi kök hücrelerin gelişim süreçlerinin anlaşılmasını sağlayabilir ve kök hücrelerin tıpta kullanımı konusunda faydalı olabilir. Ayrıca bu yöntemin kanser hücresi gibi normal olmayan hücrelere uygulanmasıyla, bu hücrelerdeki sorunlar ve çözüm yöntemleri bulunabilir.

İlgili makale: Stevens, TJ et al. 3D structures of individual mammalian genomes studied by single-cell Hi-C. Nature, 3 March 2017 DOI: 10.1038/nature21429

 

Video 1: https://www.youtube.com/watch?v=1Fyq9ul9N9Q

Video 2: https://www.youtube.com/watch?v=zBzdvhwtG5A