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 26 °C
Gök Gürültülü

Kromozomlar Aslında Lise Ders Kitaplarındaki Resimlerden Çok Farklı Görünüyor

22.11.2020
285
Kromozomlar Aslında Lise Ders Kitaplarındaki Resimlerden Çok Farklı Görünüyor

Tek hücrelerdeki insan kromozomlarının yüksek çözünürlüklü, 3 boyutlu görüntüleri, DNA yapısının işlevini nasıl etkileyebileceğini ortaya koyuyor.

Lise ders kitaplarında insan kromozomları, birbirine sıkışmış iki sosisli sandviç gibi sakat X’ler olarak resmedilir. Ancak bu görüntüler doğru olmaktan uzak. Jun-Han Su, “Zamanın yüzde 90’ında kromozomlar böyle varolmaz” dedi.

Su, geçen yıl doktora derecesi ile mezun olmadan önce, o ve şu anki üç doktorası. Fen Bilimleri Enstitüsündeki adaylar – Pu Zheng, Seon Kinrot ve Bogdan Bintu – DNA’mızın karmaşık evleri olan insan kromozomlarının yüksek çözünürlüklü 3 boyutlu görüntülerini yakaladılar.

Şimdi, bu görüntüler, bu X’leri daha karmaşık ancak çok daha doğru sembollere dönüştürmek için yeterli kanıt sunabilir ve yalnızca yeni nesil bilim adamlarına öğretmekle kalmaz, aynı zamanda mevcut neslin kromozom yapısının nasıl işlediğine dair gizemleri çözmesine yardımcı olabilir.

İnsanlar dahil tüm canlılar, işlev göremeyecek kadar eski ve yıpranmış olanların yerini alacak yeni hücreler yaratmalıdır. Bunu yapmak için, hücreler DNA’larını böler ve kopyalarlar; bu DNA, kromatinin içindeki labirent kitaplıklarına sarılır, kromozomların içindeki maddeler.

Düz bir çizgide genişleyen tek bir hücredeki DNA, bir hücre çekirdeğindeki sıkı, karmaşık yapılara sarılmış olan altı fite ulaşabilir. Genetik materyalin kopyalanması veya yeniden sarılması, genlerin mutasyona uğramasına veya işlev bozukluğuna neden olabilir.

Kromatin yapısını görmek için yeterince yakınlaştırmak zordur. Ancak hem yapıya hem de işleve bakmak daha da zor. Şimdi, Cell dergisinde Ağustos ayında yayınlanan bir makalede, Zhuang ve ekibi, kromatinin yapısını ve davranışını bir arada görüntülemek için yeni bir yöntem bildiriyorlar, doğru işlevi sürdürmek veya hastalığa neden olmak için birinin diğerini nasıl etkilediğini belirlemek için noktaları birleştiriyorlar.

Bilim Profesörü David B. Arnold, Zhuang, “organizasyonun altında yatan moleküler mekanizmaları anlamak ve ayrıca bu organizasyonun genom işlevini nasıl düzenlediğini anlamak için 3 boyutlu organizasyonu belirlemek oldukça önemli” dedi.

Ekip, yeni yüksek çözünürlüklü 3D görüntüleme yöntemiyle, hem 46 kromozomun tamamının geniş lensli görüntülerinden hem de bir kromozomun bir bölümünün yakın plan çekimlerinden bir kromozom haritası oluşturmaya başladı.

Görüntülenemeyecek kadar küçük olan bir şeyi imgelemek için, her DNA zinciri boyunca bağlantılı noktaları (“genomik lokuslar”) yakaladılar. Çok sayıda noktayı birleştirerek, kromatin yapısının kapsamlı bir resmini oluşturabilirler.

Ama bir engel vardı. Zhuang daha önce, görüntüleyebilecekleri ve tanımlayabilecekleri nokta sayısının, birlikte görüntüleyebilecekleri renk sayısıyla sınırlı olduğunu söyledi: Üç nokta kapsamlı bir resim oluşturamaz.

Böylece, Zhuang ve ekibi ardışık bir yaklaşımla ortaya çıktı: Üç farklı lokus imgeleyin, sinyali söndürün ve ardından hızla arka arkaya üç tane daha hayal edin. Bu teknikle, her nokta iki tanımlayıcı işaret alır: renk ve görüntü yuvarlak.

Zhuang, “Şimdi eşzamanlı olarak görüntülenen ve yerelleştirilen ve en önemlisi tanımlanmış 60 lokusumuz var” dedi.

Yine de, tüm genomu kapsamak için daha fazlasına – binlerce – ihtiyaçları vardı, bu yüzden zaten büyük miktarda bilgiyi organize etmek ve saklamak için kullanılan bir dile döndüler: İkili barkodları farklı kromatin lokuslarına yazdırarak, çok daha fazla lokusu görüntüleyebilir ve kimliklerini daha sonra çözebilirler.

Örneğin, birinci turda görüntülenen ancak ikinci turda görünmeyen bir molekül, “10” ile başlayan bir barkod alır. Ekip, 20 bitlik barkodlarla, yalnızca 20 görüntüleme turunda 2.000 molekülü ayırt edebildi. Zhuang, “Bu kombinatoryal yolla, çok daha hızlı görüntülenen ve tanımlanan moleküllerin sayısını artırabiliriz” dedi.

Ekip, bu teknikle hücre başına yaklaşık 2.000 kromatin lokusu görüntüledi, önceki çalışmalarına göre on kattan fazla bir artış ve kendi doğal ortamında kromozomların yapısının nasıl göründüğüne dair yüksek çözünürlüklü bir görüntü oluşturmaya yetecek kadar.

Ancak orada durmadılar: Ayrıca transkripsiyon aktivitesini ( RNA , DNA’dan genetik materyali kopyaladığında) ve nükleer benekler ve nükleoller gibi nükleer yapıları görüntülediler.

Genomun 3 boyutlu Google Haritaları ile yapının zaman içinde nasıl değiştiğini ve bu bölgesel hareketlerin hücre bölünmesine ve çoğalmasına nasıl yardımcı olduğunu veya zarar verdiğini analiz etmeye başlayabilirler.

Araştırmacılar, kromatinin farklı alanlara ve alanlara (çöllere karşı şehirler gibi) ayrıldığını zaten biliyorlar. Ancak bu arazilerin farklı hücre türlerinde neye benzediği ve nasıl işledikleri hala bilinmemektedir.

Zhuang ve ekibi, yüksek çözünürlüklü görüntüleriyle, çok sayıda genin (“gen açısından zengin”) herhangi bir kromozomdaki benzer alanlara akın etme eğiliminde olduğunu belirledi.

Ancak az sayıda gen içeren alanlar (“gen açısından fakir”) ancak aynı kromozomu paylaşırlarsa bir araya gelirler. Bir teoriye göre, gen transkripsiyonu için aktif bölgeler olan gen açısından zengin alanlar, daha verimli üretim sağlamak için bir fabrika gibi bir araya geliyor.

Bu teoriyi onaylamadan önce daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyulurken, şimdi kesin olan bir şey var: yerel kromatin ortamı, transkripsiyon aktivitesini etkiler. Yapı işlevi etkiler.

Ekip ayrıca, başka türlü aynı olan hücrelerde bile iki kromozomun aynı görünmediğini keşfetti. İnsan vücudundaki her hücrede her bir kromozomun neye benzediğini keşfetmek, bir laboratuvarın tek başına üstlenebileceğinden çok daha fazla çalışma gerektirecektir.

Zhuang, “Sadece bizim işimize dayanmak mümkün olmayacak” dedi. “Kapsamlı bir anlayışa sahip olmak için pek çok laboratuvarın çalışmasını geliştirmemiz gerekiyor.”

Referans: Jun-Han Su, Pu Zheng, Seon S. Kinrot, Bogdan Bintu ve Xiaowei Zhuang, 20 Ağustos 2020, Cell tarafından “Kromatinin 3 Boyutlu Organizasyonunun ve Transkripsiyonel Aktivitesinin Genom Ölçekli Görüntülemesi”.

ZİYARETÇİ YORUMLARI - 0 YORUM

Henüz yorum yapılmamış.