Kromozom Gerçekten X Şeklinde Midir?

İnsan vücudunda yer alan kromozomlar üzerinde onlarca yıldan beri araştırmalar yapılıyor. Bir asırdan fazla süredir yapılan bu araştırmalarda kromozomların şekli hep X şeklinde olarak biliniyor ve kabul görüyordu. Şimdiye kadar ki bütün genetik hastalık çalışmaları, ve gen lokasyonları bu X şekline göre yapılırdı. Örneğin, KIT geninden ve bu genin yeterli protein ekspres edememesi sonucu ortaya çıkan piebaldizm adlı bir genetik bozukluğu ele alalım. İlk yapılacak işlem ilgili genin genom içindeki yerini tespit etmektir. Burada KIT geni 4. Kromozomun uzun kolunda yer alır diyerek hastalığı anlamada ki ilk adımı atıyorduk. Ancak artık işler bu kadar basit olmayabilir. Babraham Enstitüsü araştırmacılarının kromozomlar üstünde yaptığı incelemeler kromozomun yapısı konusunda bilim insanlarını bir daha düşünmeye davet ediyor.

Kromozom Şekillerini Belirlemek İçin 3 Boyutlu Modeller Kullanıldı

Ekip kromozomların şeklini daha iyi incelemek için 3 boyutlu modellerin kullanıldığı yeni bir yöntem geliştirdi.  Kromozomun X şeklindeki görüntüsü bize onun 3 boyutlu yapısı hakkında fazla bir fikir vermiyordu. Ekip buradan yola çıkarak DNA’nın kendi içinde katlanma mekanizmasını ortaya çıkarmak ve bu sistemin karmaşıklığını anlamak için kromozomun 3 boyutlu yapısını çözmeyi hedefledi. Kromozomları göstermek için kullanılan X şekli aslında bu yapının sadece bir anlık görüntüsünden ibaret.

Araştırma grubundan Dr. Peter Fraser konuyu şu sözlerle açıklıyor “X şeklindeki kromozom görüntüsüne çoğumuz aşinayız ancak bu mikroskopik kromozom portresi onun sadece bölünme evresinde görülen anlık bir geçiş yapısı. Hücreler bölünmeyi bitirdikten sonra kromozomun X şekli kayboluyor. Kromozomlar bu noktadan sonra artık bambaşka bir şekle bürünüyorlar, bu güne kadar bu şekilleri tam olarak ortaya çıkarmak mümkün olmamıştı.”

DNA’nın Nasıl Katlandığı Hâlâ Belirsiz

Dr. Peter’ın ekibi DNA sıralama tekniğini kullanarak bir hücrede kromozomun binlerce moleküler ölçümlerini yaptılar. Bu küçük ölçümler daha sonra bilgisayar ortamında (güçlü bilgisayarlar) birleştirilerek kromozomun üç boyutlu portreleri elde edildi.

Elde edilen yeni kromozom görüntüleri bize kromozomun yapısından daha fazlasını gösteriyor. Kromozomlar temel olarak DNA ve histon proteinlerinden oluşuyor, DNA’nın kromozomu oluştururken izlediği yol konusunda bilim insanları arasında hala bir fikir birliğine varılabilmiş değil. DNA katlanmasında görülen solenoid ve zigzag modeller hala tartışma konusu.

Kromozom Şekilleri Genetik Hastalıklar Konusunda Çok İşimize Yarayacak

Kromozomun üç boyutlu yapısının ortaya çıkmasıyla insan genomunu anlamada çok önemli bir adım atılmış oldu. Bu çalışma DNA’nın hücre çekirdeği içindeki konumunu daha iyi gösteriyor ve bilgisayar ortamında gerçekleştirilen DNA çalışmalarını hızlandıracağı bekleniyor. Kromozomların yeni ortaya çıkan yapısı, proteinlerin ne zaman ve ne kadar ifade edileceği konusunda bize daha ayrıntılı bilgi verecektir. Bu bağlamda gelecek yıllarda yapılacak yeni araştırmalarla genetik hastalıklar ve yaşlanma gibi sağlık sorunları daha iyi aydınlatılacaktır.

Hazırlayan: Çağlayan Taybaş

Kaynaklar

1. http://www.nature.com/nature/journal/v502/n7469/full/nature12593.html
2. “Single-cell Hi-C reveals cell-to-cell variability in chromosome structure” Takashi Nagano, Yaniv Lubling, Tim J. Stevens, Stefan Schoenfelder, Eitan Yaffe, Wendy Dean, Ernest D. Laue, Amos Tanay & Peter Fraser, Nature 2013