ALTIN 499,21
DOLAR 8,8689
EURO 10,4740
BIST 1.385
Adana Adıyaman Afyon Ağrı Aksaray Amasya Ankara Antalya Ardahan Artvin Aydın Balıkesir Bartın Batman Bayburt Bilecik Bingöl Bitlis Bolu Burdur Bursa Çanakkale Çankırı Çorum Denizli Diyarbakır Düzce Edirne Elazığ Erzincan Erzurum Eskişehir Gaziantep Giresun Gümüşhane Hakkari Hatay Iğdır Isparta İstanbul İzmir K.Maraş Karabük Karaman Kars Kastamonu Kayseri Kırıkkale Kırklareli Kırşehir Kilis Kocaeli Konya Kütahya Malatya Manisa Mardin Mersin Muğla Muş Nevşehir Niğde Ordu Osmaniye Rize Sakarya Samsun Siirt Sinop Sivas Şanlıurfa Şırnak Tekirdağ Tokat Trabzon Tunceli Uşak Van Yalova Yozgat Zonguldak
İstanbul 23 °C
Parçalı Bulutlu

Hayvanlarda Gen Aktivitesinin Düzenleyicileri Derinlemesine Korunmaktadır

07.11.2020
261
Hayvanlarda Gen Aktivitesinin Düzenleyicileri Derinlemesine Korunmaktadır

Yeni bir çalışmaya göre, 700 milyon yıllık evrimle ayrılan türlerin gen ekspresyonunu yönlendiren kısa DNA bölgeleri olan geliştiriciler, birbirinin yerine çalıştı.

T Güçlendiriciler olarak bilinen genetik düzenleyici öğelerin işlevselliği, evrim ağacına yayılmış hayvan türleri arasında geniş ölçüde korunmuştur. Araştırmacılar bir süngerden zebra balığı ve farelere bir güçlendirici sekans eklediklerinde, her iki omurgalı da genetik bilgiyi yorumlayabildi ve bir süngerin sahip olmadığı hücre türleri içinde bile gelişimsel bir genin hücreye özgü ifadesini sürdürebildi.

5 Kasım yeni çalışmanın sonuçları, Science,  bazı durumlarda en azından, türler arasında arttırıcı fonksiyonu devam ederse son ana kadar geri 700 milyon yıl önce olduğu kadar ortak bir atası paylaştığını, göstermektedir.

Proteinler tarafından bağlandıktan sonra, güçlendiriciler genlerin nerede, ne zaman ve nasıl düzenlendiğini kontrol eder ve gelişim sırasında hücre farklılaşmasından büyük ölçüde sorumludur.

“Bir kas hücresinin deri hücresinden farklı olmasının nedeni, genlerin nasıl düzenlendiğine bağlıdır. Avustralya’daki Victor Chang Kardiyak Araştırma Enstitüsü’nde hesaplamalı genomik araştırmacısı ve yeni çalışmanın baş yazarı Emily Wong, bu bölgeleri anlamak bu yüzden gerçekten önemli, ”diyor.

  • “Keşfimiz heyecan verici çünkü bu bölgelerin gerçekten hızlı bir şekilde geliştiğini ve bulmayı daha zor hale getirdiğini biliyoruz.”

Amphimedon queenslandica, genomu dizilenen ilk süngerdi ve o zamandan beri metazoanlarda karmaşıklığın gelişimini ve evrimini incelemek için kullanıldı. Queensland Üniversitesi

Pek çok güçlendirici genomun kodlamayan bölgelerinde bulunur, Wong’un “karanlık madde” olarak adlandırdığı kısımlar çünkü çoğu genomik araştırma, proteinleri kodlayan eksonlara odaklanır.

Ancak artan kanıtlar, insan genomunun yüz binlerce güçlendiriciye sahip olabileceğini ve kabaca 20.000 protein kodlama genimizi çok geride bıraktığını gösteriyor. Güçlendiriciler aynı zamanda etkileşime girdikleri transkripsiyon faktörlerine ve düzenledikleri genlere kıyasla hızlı bir şekilde gelişirler, yani güçlendiriciler zamanla sekans sadakatlerini koruyamayabilirler. 

Dolayısıyla, genomları hizalayarak ve benzer dizileri arayarak karşılaştırmanın geleneksel yöntemi, kısa DNA tekrarlarının motifleri artık tanınamayacak kadar çok değişebilen geliştiriciler için etkisizdir.

  • Gerçekten de, tüm hayvanlar aleminde tek bir geliştiricinin korunduğu gösterilmemiştir. 

Ancak Wong ve meslektaşları, geliştiricilerin “düzenleyici gramer” açısından esnek olabileceğinden şüpheleniyorlar, bu da güçlendiriciyi oluşturan motiflerin sayısı, düzeni veya türü karıştırıldığında bile işlevlerini koruyabilecekleri anlamına geliyor.

  • Bu doğru olsaydı, geliştiriciler teorik olarak işlevlerini farklı türler arasında sürdürebilirdi.

Ekip, bu hipotezi test etmek için, metazoanların evrimini incelemek için sıklıkla kullanılan bir Avustralya türü olan Amphimedon queenslandica süngerinde varsayılan güçlendiriciler aramaya başladı.

Bir genin (hedef) başka bir genin (seyirci) içindeki bir güçlendirici tarafından düzenlendiği mikrosintenik gen çiftlerini hedeflediler. Hedef gen genellikle uygun gelişim için kritik olduğundan, araştırmacılar seçimin genleri zaman içinde daha stabil tutacağını düşündüler. 

Bu tür 60 gen çiftini tanımlamış olsalar da, araştırmacılar en çok bilinen bir düzenleyici role sahip tek bir çifte odaklandılar ; burada Islet  geninin hedef, Scaper geninin seyirci olduğu Islet-Scaper. EISL adı verilen güçlendirici, Scaper’ın  intronunda  bulunur. Omurgalılarda Adacık , diğer işlevlerin yanı sıra sinir sistemi ve kalp gelişimiyle ilgilenir.

Ekip ilk olarak, tüm Islet-Scaper çiftini, hala kendi Adacık  genlerini (zebra balıklarının üç paralogu vardır) ve geliştiricilerini içeren bir transgenik zebra balığı embriyosuna yerleştirdi . Balığın düzenleyici mekanizması sünger arttırıcı üzerindeki bağlanma yerlerini tanıma yeteneğini yitirmiş olsaydı, araştırmacılar sünger Adacık geninin herhangi bir ifadesini görmezlerdi.

Bununla birlikte, Wong ve meslektaşları , balığın kendi versiyonlarına ek olarak sünger Adacığı’nın  kopyalarını da tespit ettiler; bu, zebra balıklarının transkripsiyon faktörlerinin, yüz milyonlarca yıllık evrimden sonra bile süngerin bağlanma yerlerini hala okuyabildiği anlamına geliyor.

Daha sonra, balıkların güçlendiricinin aktif olduğu belirli hücre tiplerinde parlamasına neden olan yeşil bir floresan proteininin sünger güçlendiricisini yerleştirdiler.

Süngerler beyin, göz ve kalpten yoksun olsa da, balıklar vahşi tip bir zebra balığı ile tutarlı hücreye özgü ifade kalıpları gösterdi, bulgular daha sonra fareler kullanılarak yapılan bir deneyle desteklendi. Sünger kaynaklı güçlendirici aktivite, balığın sinir sistemlerinde, kulaklarında ve derisinde en parlak şekilde parlamasına neden olurken, fareler de gözlerinde ifade gösterdiler. Sekansın kendisi bile işlevsel bir koruma var. . . tanınmıyor.

Wong, “Bu dizileri birbirinden çok farklı olan tamamen farklı hayvanlara koyduğumuzda, hücre tipine özgü ifadeyi tetikleyebildiğini görüyoruz,” diyor.

  • Wong, “Dizinin kendisi olmasına rağmen işlevsel bir koruma var.”

Ekip, sekansların hayvanlar arasında tercüme edilmesi için benzer görünmesi gerekmediğini doğrulayan ilk kişi olmasa da, Buenos Aires Üniversitesi’nde geliştiriciler ve Islet ile çalışan ve mevcut araştırmaya dahil olmayan bir gelişim biyoloğu olan Flávio SJ de Souza, bu korumanın ne kadar derin olduğuna şaşırmıştı.

  • De Souza, The Scientis t. “Hayvanlar aleminde ulaşabileceğiniz en uç filogenetik mesafe olan bir süngerle uğraşıyoruz” dedi . “Bunun daha genel bir fenomeni işaret ettiğini düşünüyorum.”

Dizinin kendisi bile işlevsel bir koruma vardır. . . tanınmıyor.

—Emily Wong, Victor Chang Kardiyak Araştırma Enstitüsü

EISL’nin işlevsel olarak korunduğunu gösterdikten sonra , Wong daha sonra geliştiricilerin bağlanma motiflerinin özelliklerine dayalı olarak çeşitli veritabanlarından genomların mikrosentenik bölgelerini taramak için bir hesaplama aracı geliştirdi – tüm dizilerin kendileri yerine sayıları, konumları ve dizi türleri – süngerler, zebra balıkları, fareler ve insanlarda güçlendirici ortologlar bulun.

Şüpheli eISL insan ve fare arttırıcı adaylarıyla transgenik balıklar yarattıklarında , sünger versiyonunu kullanarak önceki deneylerinde gördüklerine benzer hücreye özgü Adacık ekspresyon modellerini buldular.

Kaliforniya Üniversitesi’nden moleküler biyolog Michael Eisen, “Açıktır ve bu çalışma, bağlayıcı bölgeleri aynı yerde, aynı sayıda, aynı yönde tutmanızı gerektirmez,” Mevcut çalışmanın bir parçası olmayan Berkeley, The Scientist’e söylüyor . “Aynı girdi-çıktı modelini farklı şekillerde elde edebilirsiniz.”

De Souza, Adacık  geliştiricinin süngerin kendisinde ne yaptığı hakkında daha fazla bilgi edinmek istediğini söylüyor.

De Souza , makale, DNA bölümünün bir güçlendirici olarak işlev görebileceğini kanıtlasa da, bu transgenik deneyleri gerçekleştirmek onu “doğal genomik bağlamının dışına taşıyor ” diyor. A. queenslandica’daki rolünün daha iyi anlaşılması, model organizmalarda yaygın olan, ancak daha egzotik türlerde zor olabilecek gen yok etme deneyleri gibi genomik manipülasyonlar gerektirecektir. 

Eisen, ekibin Islet-Scaper  çiftine getirdiği titizliğin, türler arasında binlerce olmasa da yüzlerce ek farazi güçlendiriciye uygulandığını görmek istediğini söylüyor.

Genel olarak geliştiriciler hakkında çok az şey bilinirken, ekibin bulgularının bu düzenleyici unsurların zaman içinde nasıl korunduğu konusunda bir aykırı değere değip değmediğini söylemek zor.

Eisen, “Güçlendiricilerin evriminin ne kadar tuhaf olduğunu hala insanların takdir etmediğini düşünüyorum” diyor.

  • “İnsanlara periyodik olarak yeni örneklerle hatırlatılmak iyi, çünkü bence bu makalede anlatılan fenomen, transkripsiyon alanındaki insanlar tarafından bile hala geniş çapta takdir edilmiyor.”

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.