Genomik zaman makinesi DNA'nın sırlarını açığa çıkarıyor

Yaşamın genetik bilgisinin karmaşık bir dokusu olan insan genomunun, tuhaf özelliklerden oluşan bir hazine sandığı olduğu kanıtlandı. Bunların arasında, “transpoze edilebilir elementler” (TE'ler) olarak bilinen, genom içinde “zıplayabilen” ve hareket edebilen DNA parçaları da vardır.

TE'ler, genom içindeki konumlarını değiştirdiklerinde mutasyonlara neden olabilir ve bir hücrenin genetik profilini değiştirebilir, ancak aynı zamanda genomumuzun düzenlenmesi ve ifadesinin usta orkestratörleridir. Örneğin, TE'ler düzenleyici unsurlara, transkripsiyon faktörü bağlanma bölgelerine ve kimerik transkriptlerin (farklı genlerin veya genomun bazı kısımlarının bir araya gelerek yeni bir hibrit RNA molekülü oluşturduğunda oluşturulan gen dizileri) oluşturulmasına katkıda bulunur.

İşlevsel önemleriyle tutarlı olarak TE'lerin insan DNA'sının yarısını temsil ettiği kabul edilmiştir. Ancak yaşlandıkça TE'ler orijinal şekillerini maskeleyen değişikliklere maruz kalıyor. Zamanla TE'ler “bozulur” ve tanınması zorlaşır, bu da bilim adamlarının bunları genetik planımızda tanımlamasını ve izlemesini zorlaştırır.

Yeni bir çalışmada, Didier Trono'nun EPFL'deki grubundaki araştırmacılar, farklı türlerden yeniden yapılandırılmış ata genomlarını kullanarak insan genomundaki TE'lerin tespitini geliştirmenin bir yolunu buldular; böylece daha önce insan genomunda tespit edilemeyen dejenere TE'leri tanımlamalarına olanak tanıdılar. . Çalışma Cell Genomics dergisinde yayınlandı.

Bilim adamları, genomik bir “zaman makinesi” gibi, farklı türlere ait yeniden yapılandırılmış ata genomlarından oluşan bir veri tabanı kullandılar. İnsan genomunu yeniden yapılandırılmış ata genomlarıyla karşılaştırarak, insanlarda milyonlarca yıl boyunca bozulmuş (yıpranmış) olan TE'leri tespit edebildiler.

Bu karşılaştırma, yalnızca insan genomundan alınan verileri kullanan önceki çalışmalarda gözden kaçırılmış olabilecek TE'leri keşfetmelerine (açıklama eklemelerine) olanak tanıdı.

Bu yaklaşımı kullanarak bilim insanları, daha önce bilinenden daha fazla sayıda TE keşfettiler ve bu, TE'lerin sağladığı DNA payına önemli ölçüde katkıda bulundu. Dahası, yeni keşfedilen TE dizilerinin, daha yakın zamanda tanımlanmış olan akrabalarıyla aynı düzenleyici rolleri oynadığını da gösterebildiler.

Potansiyel uygulamalar oldukça geniş: Didier Trono, “TE'lerin ve düzenleyicilerinin daha iyi anlaşılması, birçoğunun genetik faktörlerden etkilendiği düşünülen insan hastalıklarının anlaşılmasına yol açabilir” diyor. “Her şeyden önce kanser, aynı zamanda otoimmün ve metabolik bozukluklar ve genel olarak vücudun çevresel stres etkenlerine ve yaşlanmaya tepkisi.”

referans

Wayo Matsushima, Evariste Planet, Didier Trono. Atalardan kalma genomun yeniden yapılandırılması, dejenere bütünleyicileri tanımlayarak yer değiştirebilir öğelerin açıklamasını geliştirir. Hücre Genomik 30 Ocak 2024. DOI: 10.1016/j.xgen.2024.100497