ŞAŞIRTICI ŞEKİLDE GÖZLENEN ÇEKİRDEKTEKİ DNA

Hücre diyagramlarında veya örneklemelerinde DNA hücre çekirdeğindeki kütlesi bir kâse erişte gibi benzetilir. Birçok yıl önce, canlı organizmada hücrelerin kapladığı ortamın aksine düz cam plakalar üzerindeki hücrelerin görüntülerini çekmek bilim adamlarına DNA’nın canlı bir hücrede nasıl göründüğü hakkında fikir vermiş olabilir.

Araştırmacılar şimdilerde DNA’nın çekirdekte, yaygın illüstrasyonlarından veya cam plakalardan görünenlerden farklı olarak belirli bir düzen olabileceğini öne sürdüler.

Weizmann Bilim Enstitüsü’nden Profesör Talila Volk ve meslektaşları, kas kasılmalarının fiziksel kuvvetler yoluyla gen ifadesini nasıl etkileyebileceğini araştırıyorlardı. DNA’nın yapısının gen ekspresyonunu etkilediği bilinmektedir, çünkü hücrenin mekanizması DNA’nın aktif genleri içeren kısımlarına erişebilmelidir.

Volk, “Bunu daha fazla araştıramadık çünkü mevcut yöntemler kimyasal olarak korunmuş hücrelerin görüntülenmesine dayanıyordu, bu yüzden gerçek bir çalışan kasın hücre çekirdeğinde ne olduğunu yakalayamadık” dedi. Canlı bir hayvanda ince ayrıntıların görüntülenmesi çok zor olabilir çünkü hareketsiz olduklarında bile kalp atışları ve diğer kasları hareket edebilir ve seğirebilir.

Volk’un ekibi, bu zorluğun üstesinden gelen özel olarak tasarlanmış bir cihaz ve canlı bir meyve sineği larva modeliyle, hücrelerde kromatin, bir DNA karışımı ve onu düzenli tutan proteinler olarak bulunan DNA’nın düzenini incelemeyi başardı. Larvalardaki kas dokusu hücrelerinin çekirdekleri içindeki kromatin organizasyonunu görebildiler. Araştırmacılar gördükleri karşısında şaşırdılar: Hücrelerin çekirdeklerindeki DNA tüm alanı doldurmuyordu. Bunun yerine, kromatin, çekirdeğin iç duvarlarını çevreleyen ince bir tabaka halinde düzenlenmiştir. Yağ ve su veya faz ayrımı gibi nükleer sıvının çoğundan ayrıydı; fiziksel bir engel olmaksızın ayrılmışlardı.

Araştırmacılar, şimdi Science Advances‘te rapor edilen şaşırtıcı gözlemlerini doğrulamak istediler. Volk laboratuvarında araştırma görevlisi olan Dr. Dana Lorber, “…bulgular o kadar beklenmedikti ki, hiçbir hatanın içeri girmediğinden ve bu organizasyonun evrensel olduğundan emin olmamız gerekiyordu” dedi. Weizmann Bilim Enstitüsü’nden Profesör Sam Safran ile eLife‘da bir yayında açıklanan hesaplamalı bir kromatin organizasyonu modeli oluşturmak için işbirliği yaptılar.

Fiziksel kuvvetler gibi çeşitli özellikleri hesaba katan model, çekirdekte ne kadar sıvı olduğuna bağlı olarak kromatinin sıvılardan faz ayrımına uğrayacağını öne sürdü. Ayrıca kromatinin, larva kas hücrelerinde görüldüğü gibi kendini düzenleyeceğini de öngördü.

Bu araştırma ayrıca, hücreler cam slaytlar üzerinde kültürlendiğinde, düzleştikleri için içlerindeki hacmin değiştiğini de ileri sürdü. Bu, düzeni bozuyor ve DNA’nın çekirdeği dolduruyormuş gibi görünmesine neden oluyor olabilir.

Ek çalışma ayrıca insan beyaz kan hücrelerinde kromatinin çekirdekte aynı düzenlemeyi aldığını gösterdi; iç duvarı kaplar. Volk laboratuvarında doktora sonrası araştırmacı olan çalışmanın ortak yazarı Dr. Daria Amiad-Pavlov, “Bu, bulduğumuz şeyin genel bir fenomen olabileceğini ve bu kromatin organizasyonunun muhtemelen evrim boyunca korunmuş olduğunu gösterdi” dedi.

Bu çalışmanın insan sağlığı ve hastalıkları için önemli etkileri olabilir. DNA üzerinde etkili olan mekanik kuvvetlerin gen ekspresyonunu henüz anlamadığımız şekillerde etkilemesi mümkün olabilir. Fiziksel güçler ayrıca gen ekspresyonunu etkileyerek gelişim üzerinde büyük bir etkiye sahip olabilir. DNA’nın organizasyonu da bazı bozukluklarda değişebilir. Bu çalışmanın ortaya koyduğu birçok yeni soru hakkında daha fazla bilgi edinmek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç duyulacaktır.

 

Kaynakça: LabrootsWeizmann Institute of Science, eLife, Science Advances