İnsanlık, 1869’da İsviçreli hekim Friedrich Miescher’in DNA’yı ilk kez izole etmesinden bu yana genom biliminde muazzam bir yol kat etti. Bu yolculuğun dönüm noktalarından biri ise 1940’larda sitogenetikçi Barbara McClintock’un “zıplayan genler” olarak da bilinen hareketli genetik öğeleri (transposable elements, TE) keşfetmesiydi.

Onlarca yıl sonra, İnsan Genomu Projesi bu öğelerin insan genomunun yüzde 45’ini oluşturduğunu ortaya koydu. Bu öğeler, milyonlarca yıl boyunca “kopyala-yapıştır” mekanizmasıyla genomda yayılmayı başarmıştı.

Şimdiyse bir grup araştırmacı, zıplayan genleri derinlemesine araştırarak insan genomunu etkileyen “hayalet kodları” ortaya çıkardı.

ÇÖP DNA’LARIN ÖNEMİ

Zıplayan gen dizileri, birbirine son derece benzediği ve sık tekrarlandığı için uzun süre “çöp DNA” olarak küçümsenmiş ve eski virüslerden kalma genetik kalıntılar olarak görülmüştü.

Son yıllarda ise bu bakış açısı değişmeye başladı. Bilim insanları artık zıplayan genlerin genom işlevi, kromozom evrimi, türleşme ve genetik çeşitlilikte önemli roller oynayabileceğini düşünüyor.

Bilim dünyasını heyecanlandıran yeni bir uluslararası araştırmada bu gizemli dizileri analiz etmek için yepyeni bir yöntem geliştirildi ve gen ifadesinden sorumlu gizli kalıplar ortaya çıkarıldı. Araştırma hakemli bilimsel dergi Science Advances’ta yayınlandı.

Kyoto Üniversitesi’nden çalışmanın ortak yazarı Fumitaka Inoue, “Genomumuz uzun zaman önce dizilendi ama pek çok bölümünün işlevi hâlâ bilinmiyor” diyerek zıplayan genlerin anlaşılmasının genetik biliminin en büyük gizemlerinden birini çözebileceğini belirtti.

YENİ BİR YAKLAŞIM

Araştırma ekibi, zıplayan genleri daha iyi anlayabilmek için onları sınıflandırmada yeni bir yaklaşım benimsedi. Geleneksel araçlar yerine, bu dizileri hem evrimsel ilişkilerine hem de primat genomundaki koruma düzeylerine göre gruplandırdılar.

Özellikle MER11 adlı bir zıplayan gen ailesine odaklanan araştırmacılar, bu dizileri MER11_G1’den G4’e kadar dört alt gruba ayırdı. G1 en eski evrimsel dizileri, G4 ise en genç olanları temsil ediyordu.

MER11 ailesine bu yeni bakış açısıyla bakan ekip, bu grupların genom içinde düzenleyici bir işlev üstlenebileceğini ortaya koydu. Yani bu diziler, özellikle insan gelişiminin erken aşamalarında gen ifadesini açıp kapayan anahtarlar gibi davranıyor olabilir.

Gen ifadesini açıp kapamak, bir genin aktifleşip pasifleşmesini kontrol etmek anlamına geliyor. Gen ifadesi açıksa gen çalışıyor demektir, yani o genin taşıdığı talimatlara göre bir protein üretilir. Gen ifadesi kapalıysa gen devre dışıdır; protein üretimi gerçekleşmez.

EN GENÇ GRUP EN GÜÇLÜ ETKİYE SAHİP

Araştırmacılar, “lentiMPRA” adı verilen özel bir teknik de kullandı. İnsan kök hücreleri ve erken dönem sinir hücreleri üzerinde 7 bin MER11 dizisi test edildi.

Sonuçlar, en genç grup olan MER11_G4’ün gen ifadesi üzerinde en güçlü etkiye sahip olduğunu gösterdi. Araştırmaya göre bu grup, gen gelişimini ve tepkisini etkileyen kısa DNA dizilerini, yani “düzenleyici motifleri” kullanıyor.

Bu grubun evrimsel geçmişini izleyen bilim insanları, kadim virüslerden miras alınan DNA dizilerinin halen primat genomunun şekillenmesinde ve işlemesinde aktif rol oynayabildiğini ortaya koydu.

İnsan genomunu anlama yolculuğu 150 yılı aşkın süredir devam etse de, her yeni buluşta şaşırtmaya devam ediyor.