Yaşamı mümkün kılan DNA 4 molekülün farklı bileşimlerinden oluşur. Bilim insanları bu 4 moleküle kendi ürettikleri sentetik molekülleri ekleyerek 8 moleküllü DNA üretmeyi başardılar. @yasemin_sap @LiveScience #çığıraçıcı #popülerbilim #dna #genetik #bilimhaberleri
Bundan bir kaç milyar yıl önce, dört molekül DNA’nın zarif çift helezonlu yapısının içinde bir araya geldiler ve gezegenimizdeki yaşamın temel yapı taşını oluşturdular. Virüslerden, bakterilere, sürüngenlerden, memelilere gördüğünüz veya bildiğiniz bütün dünya canlıları DNA temellidir. Peki yaşamın tasarımını içinde taşıyan DNA bunu yapabilmek için gerçekten dört harfli olmak zorunda mıydı, yoksa genetik kodumuz yazılırken dörtten daha fazla harf kullanılabilir miydi?
20 Şubatta Science’da yayınlanan yeni bir çalışma bunun mümkün olduğunu söylüyor. Bilim insanları yeni bir tür DNA’yı zarif çift helezonlu yapısının içinde oluşturmayı başardılar ve bu yeni haliyle de yaşamı destekleyebileceğini buldular.
Araştırmacılar laboratuvarda doğal olan 4 yerine 8 harften oluşan yeni bir tür DNA ürettiler.Kaynak: Millie Georgiadis, Indiana Universitesi Tıp Fakültesi
Fark şu ki bizim bir kısa hikaye ise sayabileceğimiz doğal DNA’mızın yanında bu yeni sentetik yani doğal olmayan DNA bir TOLSTOY romanı sayılır.
Doğal DNA’nın 4 harfli (molekül) yapısını geliştirmek isteyen araştırmacılar bu yapıya 4 yeni harf daha ekleyerek tamı tamına sekiz harften oluşan sentetik bir DNA ürettiler. Harf sayısı iki katına çıktığından bu yeni DNA’nın çok daha fazla bilgi saklaması mümkün. Araştırmacılar yeni ürettikleri DNA’larını Japonca’da sekiz harf anlamına gelen “haçimoji” olarak isimlendirdiler. Aslında böyle bir araştırma ilk kez yapılmıyor, başka araştırmacılar daha önce 6 harfli DNA geliştirmeyi başarmışlardı.
Kodu yazmak
Doğal DNA nitrojenik baz olarak adlandırılan ve isimlerini A, T, G, C olarak kodlayabileceğimiz dört molekülden oluşur. Bu moleküller DNA içinde birbiriyle çift halinde bağlanarak dünyadaki yaşamın kodunu oluşturur. A, T ile bağlanır, G ise C ile. Haçimoji DNA’sı da bu dört doğal moleküle sahip, ancak içinde fazladan sentetik olarak üretilen dört yeni nükleotid baz: P, B, Z ve S molekülleri var.
ABD’nin değişik köşelerinden pek çok ekipten oluşan araştırma grubu, doğal ve sentetik nükleotid baz çiftlerini birbirine farklı kombinasyonlarda karıştırarak yüzlerce farklı Haçimoji DNA’sı üretti. Daha sonra bu haçimojiler üzerinde farklı deneyler yaparak doğal olmayan bu halleriyle de yaşamı destekleyip desteklemeyeceklerini incelediler.
Doğal DNA’nın diğer bütün genetik moleküllerden farkı dengeli ve öngörülebilir olması. Bu durum araştırmacıların DNA’nın hangi sıcaklıklarda ve çevrelerde nasıl davranacağını ve örneğin ne zaman çözüneceğini tahmin edebilmelerini sağlıyor.
Doğal DNA’nın bu özellikleri Haçimoji DNA’sında da var ve bu sebeple araştırmacılar DNA’nın farklı sıcaklıklara maruz bırakıldığında dayanıklılığını tahmin etmelerini sağlayan bir kurallar seti üretebilmelerini sağlıyor.
Yaşamın Şartları
Araştırmaya dahil olmayan ancak daha önceki 6 harfli DNA çalışması hakkında bir makale yayınlayan Kaliforniya’daki Scripps Araştırmalarda Kimya Profesörü Floyd Romesberg’e göre DNA’nın denklemine dört sentetik baz eklemek ve buna rağmen “kodun hala öngörülebilir ve programlanabilir olması … gerçekten görülmüş bir şey değil.” Romesberg’e göre bu son araştırma G, C, A ve T’nin özgün olmadığını öngörmüş oluyor.
Florida Uygulamalı Moleküler Evrim Vakfında baş yazar olarak çalışan Steven Bennes da buna katılıyor. Eğer evrenin başka bir yerinde yaşam varsa o yaşamında DNA üzerine kodlanmış olması gerektiğini ancak bunun “tıpatıp Dünya’daki gibi olmayacağını gösterdiğini” söylüyor. “Alternatif ne tür organik yapılar olabileceğini anlamak için laboratuvarda yapılan bu deneylerin büyük yararı var” diye ekliyor.
Ancak bilgi saklayan DNA’nın yaşam için yeterli olmadığını ekliyor Bennet. Aynı zamanda içerdiği bilgiyi kardeşi moleküler RNA’ya aktarma becerisine de sahip olması gerekiyor ki RNA proteinlere bir parçası oldukları organizmanın işlevlerini yerine getirmeleri için komutlar verebilsin. Bunu da düşünen araştırmacılar belirli bir tepki veren proteinler olan sentetik enzimler ürettiler ve böylece Haçimoji DNA’sını Haçimoji RNA’sına başarı ile koplalayabildiler. Daha da ötesi, RNA moleküllerinin bilgi aktarımını daha da artıran L benzeri bir şekle katlanabildiklerini de keşfettiler. Bir başka gereklilik de, DNA şeritlerinin ünlü çifte helezonu oluşturacak şekilde bükülebilmeleridir. Ekip, Haçimoji DNA’sına ait her biri sekiz baz çift içeren, üç kristal yapı oluşturdular ve hepsinin de klasik çifte helezonu oluşturabildiklerini gördüler. Bennet’a göre bütün bunlara ek olarak Haçimoji DNA’sının yaşamı destekleyebilmesi için beşinci bir gereklilik var. Bu gereklilik DNA’nın kendi başına hayatta kalma ve kendi kendini sürdürebilme becerisi. Araştırmacılar bu gerekliliğin farkında olsalar da bunu gerçekleştirmediler. Zira molekülün bir şekilde Dünya’daki canlıların genomların karışan bir biyolojik tehdide dönüşmesinden endişe ettiler.
Giderek genişleyen bir sözlük
Dünya dışı yaşamların nasıl olabileceğine ilişkin bize ipuçları sunmanın ötesinde 8 harfli DNA’nın dünyamızda da uygulanabileceği alanlar var.
Bennet’a gör sekiz harfli bir DNA daha fazla veri barındırabilir ve belirli hedeflere daha iyi bağlanabilir. Örneğin Haçimoji DNA’sı karaciğer kanseri hücrelerine veya antraks toksinlerine daha iyi bağlanabilir veya kimyasal reaksiyonları hızlandırmada kullanılabilir.
Singapurda yer alan A*STAR Biyomühendislik ve Nanoteknoloji Enstitüsü sentetik moleküler biyologlarından ve çalışmada yer almamış Ichiro Hirao’ya göre “Harflerin sayısını altıdan sekize artırılması, DNA sekanslarının çeşitliliği çok büyük oranda artırıyor”. (Hirao’nun ekibinin daha önceki altı harfli DNA çalışmasına katılmış olduklarını hatırlatalım).
Yine Hirao’ya göre bu çalışma sekiz harfli DNA çift sarmalının ilk gösterimleriden birisi. Pratik kullanıma dönüşmesi için RNA’ya çoğaltma ve çözümlemenin doğruluğunun ve etkinliğinin artırılması gerekiyor. Gelecekteki çalışmaların sekiz harften daha fazlasına sahip DNA’lar üretebileceğini de şimdiden öngörüyor.
Yazan: Yasemin Şaplakoğlu
Türkçe tercüme : Melih R. Çalıkoğlu
Kaynak : livescience.com
İlk Yayın Tarihi: 21 Şubat 2019
