DNA molekülü, hücre çekirdeğinde kromatin olarak bilinen yoğun bir şekilde paketlenmiş DNA ve protein kompleksi olarak bulunur. Histon olarak bilinen özel proteinlerden oluşan bir çekirdeğin etrafına bölümler halinde sarılan DNA, DNA boyunca bir ip üzerindeki inciler gibi organize olan nükleozomları oluşturur.
Yaşamın temel süreçlerinden biri olan replikasyon, yani DNA’nın ikiye katlanması konusunda standart ders kitabı görüşü; bu karmakarışık yapıyı, enerji harcanarak gevşetilmesi ve üstesinden gelinmesi gereken bir engel olarak görme eğilimindedir.
LMU Biyomedikal Merkezi’nden (BMC) moleküler biyolog Dr. Christoph F. Kurat liderliğindeki bir ekip, bunun tüm gerçeği yansıtmadığını gösterdi. Araştırmacıların Nature dergisinde bildirdiği gibi, genomun belirli yerlerinde, replikasyonun başlangıç noktalarında, karakteristik bir nükleozom yapısı, replikasyonun ilk etapta başlaması için çok önemlidir.
Bir hücrenin bölünebilmesi için DNA’sının ikiye katlanması gerekir. Bu süreç sadece tek bir yerde başlamaz, bunun yerine replikasyonun moleküler makineleri kromozomlar boyunca birçok başlangıç noktasında aynı anda çalışmaya başlar. İnsan hücreleri bu replikasyon orijinlerinden yaklaşık 30.000 tanesine sahipken, Kurat’ın ekibinin model organizma olarak incelediği küçük bir genoma sahip tek hücreli ekmek mayası bunlardan yaklaşık 400 tanesine sahiptir.
Bir süre önce araştırmacılar bu kökenlerde karakteristik kromatin yapıları keşfetmişlerdi. Kurat, bu bölgelerdeki nükleozomların çok düzenli bir şekilde, “genomun geri kalanından çok daha düzenli bir şekilde” düzenlendiğini söylüyor.
Test Tüplerinde Minimalist Modeller
Bu yapısal düzenliliğin nasıl ortaya çıktığını ve replikasyonu nasıl etkilediğini araştırmak için Kurat ve ekibi, maya hücrelerinin replikasyonunda yer alan proteinleri ve orijinleri izole etmek için yıllarca çalıştı. Böylece test tüplerinde işlevsel bir replikasyon sistemi üretebildiler.
“Böyle bir biyokimyasal yeniden oluşturma yaklaşımı son derece zahmetli” diye vurguluyor Kurat, “ancak karmaşık süreçleri ayrıntılı olarak anlamak için de son derece değerli. Dolayısıyla BMC’deki ve Max Planck Biyokimya Enstitüsü’ndeki meslektaşlarımızla böylesine verimli bir işbirliği içinde olmamız bizim için bir nimetti.”
Bu rekonstitüsyonlarla araştırmacılar, orijinlerde düzenli kromatin yapısını hangi faktörlerin oluşturduğunu ve replikasyon makinelerinin başlangıç noktalarında çalışmaya başlamaları için bunun ne kadar önemli olduğunu gösterebildiler.
Çalışmanın başyazarı Erika Chacin, “Bu kromatin yapısına sahip olmayan mutasyona uğramış hücreler yaşayamaz” diyor. Replikasyonun başlaması için kilit faktör, replikasyon makinelerinin gerekli parçalarını işe aldığı uzun zamandır bilinen protein kompleksi ORC’dir (Origin Recognition Complex).
Araştırmacılar sürpriz bir şekilde bu kompleksin ikinci bir işlevi olduğunu keşfettiler. Kromatin yeniden şekillendirici kompleksler olarak adlandırılan komplekslerle birlikte nükleozomları uygun şekilde düzenleyerek, orijinlerde son derece düzenli kromatin yapısının oluşumunda çok önemli bir rol oynar.
Kurat, “Sonuçlarımız replikasyonun daha iyi anlaşılmasını sağlıyor” diyor.
“Bu, yaşamın çok temel süreçlerinden biridir ve daha derinlemesine anlaşılması başlı başına önemlidir. Buna ek olarak, örneğin kanser hücrelerinde hem replikasyon hem de kromatin yapısı ters gitmektedir. Bu iki konuyu bir araya getirebilmiş olmamız, gelecekte daha iyi ilaçların geliştirilmesine yardımcı olabilir. Birçok kanser ilacı DNA replikasyonunu engeller ve bu da güçlü yan etkilerle ilişkilidir. Kromatin yapısı ileride kullanabileceğimiz yeni bir kaldıraç olabilir.” [1]DNA packaging supports cell division, finds study
[cite]
Kaynaklar ve İleri Okuma
| ↑1 | DNA packaging supports cell division, finds study |
|---|
