Bir hücrenin genomunda bir bölgeden diğerine hareket edebilen DNA parçaları olan transpozonlar, ilk olarak 1940’lı yıllarda Nobel ödüllü Barbara McClintock tarafından mısır bitkisinde keşfedilmiştir.

Yeni bir çalışma transpozonlar veya sıçrayan genler olarak bilinen genetik unsurların yeni genleri karıştırarak veya eşleyerek  bir araya getirerek evrime nasıl etki ettiğini araştırıyor.

Yeni genler meydana gelirken uzun süredir bilinen mekanizmada, ekzon karıştırma denilen, DNA dizilerinin fonksiyonel bloklarda karıştırarak proteinlere ifade edilen yeni genlere dönüştürerek yapıldığı öneriliyordu.

19 Şubat 2021’de yayınlanan ‘Omurgalı Transkripsiyon Faktörlerinin Tekrarlayan Gelişimi’ adlı çalışma transpozonların evrim sırasında ekzonları karıştırma yoluyla yeni genleri bir araya getirmek için DNA dizilerine nasıl eklendiğini araştırıyor.

Tetrapodlara (balık harici omurgalılar, 4 üyeliler) odaklanan bu çalışma, evrim sırasında yeni genlerin yaratılmasında önemli bir gücü göstermesi açından oldukça önemlidir. Ayrıca çalışma insan gelişimi için kritik olan genlerin nasıl meydana geldiğini de açıklıyor.

Rachel Cosby “Bu mekanizmanın omurgalıların öncesine uzanabileceği ve omurgalı olmayan canlılarda da meydana gelen daha temel bir mekanizma olabileceğini düşünüyoruz”

Ziraat ve Yaşam Bilimleri Koleji Moleküler Biyoloji ve Genetik anabilim dalında profesör olan Cedric Foschette “Evrimde yeni işlevi olan proteinler yaratmada transpozonların rolüne ve genlerin nasıl doğduğu sorusuna bakıyoruz.”

Araştırmacılar, 500’den fazla türün genomlarını tamamen dizileyerek mevcut veri tabanlarını elde ettiler. Cosby ve meslektaşları çalışma için iyi bir aday bulabilmek için konakçı dizilere kaynaşmış transpozonların özelliği olduğu bilinen DNA dizilerinin kombinasyonlarını araştırdılar. Sonrasında nispeten daha yakın zamanda (on mılyonlarca yıl önce) evrimleşen genleri seçtiler. Böylece genin gelişiminin geçmişini, omurgalı yaşam ağacı yoluyla izleyebildiler.

Transpozazlarla kaynaşmış genler nispeten daha az olmasına rağmen, araştırmacılar onları omurgalı hayat ağacının her yerinde buldular. Araştırmacılar kuşlarda, sürüngenlerde, kurbağalarda, yarasalarda, koalalarda bulunan genler ve insan genomunda bu şekilde doğan 44 gen dahil olmak üzere, son 350 milyon yılda farklı tür soylarında doğan transpozazlarla kaynaşmış 100’den fazla gen belirlediler.

Cosby ve meslektaşları, yakın zamanda evrimleşmiş 4 geni seçti ve işlevlerini anlamak için hücre kültüründe çeşitli deneyler yaptılar. Bu genlerden türetilen proteinlerin belirli DNA dizilerine bağlanabileceğini ve gen ifadesini kapatabileceğini buldular. Bu tür genler, transkripsiyon faktörleri olarak bilinir ve gelişim ve temel fizyoloji için ana düzenleyici genler olarak işlev görür.

Örneğin PAX6, iyi çalışılmıştır, tüm hayvanlarda göz oluşumunda ana düzenleyici olarak anahtar bir rol oynar ve evrim boyunca yüksek oranda korunur. Feschotte “ Bir fareden PAX6 genini Drosophila’ya (meyve sineği) koyarsanız işe yarıyor. ” Daha önce başka araştırmacılar PAX6’nın bir transposaz füzyonundan türetildiğini öne sürmüş olsa da, bu çalışmadaki araştırmacılar hipotezi daha da doğruladılar.

Fotoğraf: evolution.berkeley.edu

Cosby ve meslektaşları, yakın zamanda evrimleşmiş bu genlerden birini yarasalarda KRABINER olarak izole ettiler ve daha sonra yarasa genomundan silmek ve tekrar eklemeden önce hangi genlerin etkilendiğini görmek için CRISPR gen düzenleme teknolojisini kullandılar. Deneyde, KRABINER çıkartıldığında yüzlerce genin düzensiz olduğunu ve onu geri yüklediklerinde normal işleyişin geri döndüğünü ortaya çıkardılar. Cosby, KRAIBINER geni tarafından ifade edilen proteinin yarasa genomundaki diğer transpozonlara bağlandığını söyledi.

Feschotte “ Deney, yarasa genomu boyunca ilgili transpozonların geçmiş dağılımıyla bağlanan büyük bir diğer gen ağını kontrol ettiğini ortaya çıkardı, sadece bir gen değil aynı zamanda bir gen düzenleyici ağ olarak bilinen bir şey yaratıyor.”

Yarasa hücrelerinde bir transkripsyon faktörü olarak (TF) olarak KRABINER’in rolünün özeti.

Kaynaklar

  1. Cornell University. (2021, February 22). ‘Jumping genes’ repeatedly form new genes over evolution. ScienceDaily. Retrieved February 26, 2021 from www.sciencedaily.com/releases/2021/02/210222124540.htm
  2. Cosby, R. L., Judd, J., Zhang, R., Zhong, A., Garry, N., Pritham, E. J., & Feschotte, C. (2021). Recurrent evolution of vertebrate transcription factors by transposase capture. Science371(6531).
  3. Noshay, J. M., Marand, A. P., Anderson, S. N., Zhou, P., Mejia Guerra, M. K., Lu, Z., … & Springer, N. M. (2021). Assessing the regulatory potential of transposable elements using chromatin accessibility profiles of maize transposons. Genetics217(1), iyaa003.
Bu içeriği paylaşın
Yazar hakkında

Çağla Berrin Işıldar

Marmara University, Biologist

1 Yorum

    Çok açıklayıcı ve ilgi çekici bir yazı olmuş.

Yorumlar

E-posta hesabınız yayımlanmayacak.