Kendimizi anlamaya bir adım daha yaklaştık

Eşim sağolsun, Kiril harflerine bir hayli aşinayım. Yavaş da olsa gördüğümü doğru telaffuz ediyorum ama bu sırada birkaç kelime dışında hiçbir şeyi anlamıyorum, çünkü Rusça bilmiyorum.

Kalıtım bilgimize bakışımız biraz buna benziyor. Hangi maddeden yapıldığını, bilgiyi nasıl kodladığını artık biliyoruz. Hatta o kodun tamamını 1990’lardan 2003’e kadar çalışarak ortaya çıkarmış, harf harf dizmiştik bile. Ama bu koddaki harfleri görmekle birlikte, kelimeleri birbirinden yeni ayırt etmeye başlıyor gibiyiz.

Kalıtım maddesi olan deoksi ribonükleik asitteki (DNA) kodu kullanan hücre, bir aracı molekül olan ribonükleik asiti (RNA) oluşturduğuna, ondaki kod ile de protein üretimi gerçekleştirildiğine göre artık işimiz kolaydı. DNA diziliminden proteinler hakkında birçok çıkarsama yapabilecektik.

Ancak 2003’te İnsan Genomu Projesi tamamlandığında görüldü ki DNA’mızın ancak yüzde ikisinden azı protein kodluyor. Bu bulgudan önce, bu projenin ardından bir biyolojik keşif ve tıbbi icat patlaması beklenirken, şimdi artık DNA’nın geri kalanının ne yaptığını bulmak gerekmişti.

İşte geçen eylül ayında otuz ayrı bilimsel makaleyle ilk sonuçları duyurulan ENCODE, bunu aydınlatmaya yönelik bir proje. Bunun nasıl yapıldığını özetleyeyim:

Hücrelerimizin çekirdeğinde bulunan kromozomlar, aslında DNA’nın kıvrılmış da kıvrılmış bir halidir. Histon adlı proteinler DNA’nın bu şekilde kalmasını sağlarlar (Şekil 1). Bu kıvrılmış yapı, DNA’dan bilgi alınması gerektiğinde enzimlerce (ki bunlar da proteindir)  açılır ve sonrasında eski haline döndürülür. Ancak histonların biyokimyasal durumu, bu hücresel düzeneğin DNA’ya erişimini ve dolayısıyla genlerin işlevini etkiler. Mesela bir histonun yapısına bir asetil (CH₃CO; Şekil 1) eklenmesi, onun şekillendirdiği DNA parçasındaki genlerin etkinliğini genelde artırır. DNA’nın kendisine eklenen bir metil (CH₃; Şekil 1) grubu da genlerin etkinliğini düzenler.

Dolayısıyla DNA’nın etkin kısımlarının birçok proteinle etkileşiyor olması lazım. İşte ENCODE projesi bu özelliği kullandı: DNA’nın etkileşimlerini incelediler. Bunun yanı sıra hücrelerdeki RNA’ların dizilimini çıkarıp bunların DNA üzerindeki dizilimlerle karşılaştırdılar. Böyle 24 tür deney ile DNA’nın hangi kısımlarının kullanıldığını buldular. Üstelik değişik hücre türlerindeki DNA aynı olsa da, değişik etkileşimlerden geçtiğinden, bu yukarıdaki incelemeleri 147 ayrı hücre türünde yaptılar. Bu iş, 32 ayrı laboratuardan 440’tan fazla araştırmacı tarafından yüklenildi, 185 milyon dolardan fazlasına mal oldu.

Bu sonuçların ayrıntıları internet üzerinden herkese açık (iPad uygulaması bile var) ve önümüzdeki yıllarda birçok yeni araştırmayı körükleyecek. Ancak bunların tümüne bakıldığında şu görüldü: İnsan genomunun %80,4’ü en az bir hücre türünde bir etkileşimde rol oynamıştı. Yani biz henüz tam işlevini keşfetmemiş olsak da bu bölgelerin her birinin insan vücudunda en az birer işlevi olması lazım.

Bu işlevler, kodlayıcı değil, düzenleyici işlevler: Yani mesela bir proteinin yapısını değil, ne zaman, nerede ve ne kadar üretildiğini belirleyen bölgeler bunlar. Bu düzenleyici bölgeleri bulmak her zaman kolay olmuyor: Bazen genin kodlayıcı bölgesinin yakınındayken bazen uzağında oluyor (Şekil 1). ENCODE projesi araştırmacılara bu açıdan çok değerli veriler sunuyor.

Bu sonuç yukarıdaki devasa projenin sonuçlarından yalnızca biri. Önümüzdeki aylarda, bu projenin sonuçlarını duyurmaya devam etmeyi umuyorum.

Kaynaklar ve notlar

• B. Maher, 2012. ENCODE: The Human Encyclopedia. Nature 489:46-48.
• The ENCODE Project Consortium, 2012. An integrated encyclopedia of DNA elements in the human genome. Nature 489:57–74.
• Şekil 1. Encode project at UCSC
• Nature dergisi, ENCODE projesi özel sayfasında konuyla ilgili yayınları ve ek içeriği ücretsiz sunuyor.