İnsanların Y kromozomlarında saklı gizemler artık gün yüzüne çıkıyor.
Maço anlamlar çağrıştırmasına rağmen Y kromozomu, insan genomundaki 46 kromozomun en ufakları arasında. Bir insan hücresindeki toplam DNA’nın sadece yüzde 2’sini oluşturuyor. Fakat görünürde sonsuz tekrarlı bazlarına rağmen Y kromozomu, genetik diziliminin yapılması en zor kromozomlarından biri. Bilim insanları, başlangıçta bu kromozomun genetik bir boş araziden fazlası olmadığını, sadece sperm üretmeye yaradığını düşünmüş.
Fakat gerçekte durum hiç de böyle değil. Genetik teknoloji geliştikçe, Y kromozomunun ne kadar önemli olduğu da daha iyi anlaşıldı. Örneğin bu kromozomun yaşlı insanlarda kaybolması, kanser ve diğer kronik hastalık tehlikelerinin artışıyla bağlantılı. Kromozomun genleri, bir şekilde birden fazla biyolojik süreçte rol oynuyor. Fakat Y kromozomunun yarısından fazlası onlarca yıldır dizilenmeden, insan sağlığındaki rolü de çözülmeden kaldı.
Bu gizem dönemi artık sona eriyor. Genetikçiler ilk defa Y kromozomunun tam dizilimini gerçekleştirdi. Uluslararası Telomerden Telomere (T2T) Konsorsiyumu, 30 milyonu aşkın yeni baz çiftine ait veri ekleyip protein kodlayan 41 yeni gen belirledi. Çarşamba günü Nature bülteninde yayımlanan iki yeni çalışmada bulguların ayrıntıları ortaya seriliyor ve bu kromozomun insanların üremesini, evrimini ve hatta bağırsak mikrobiyomunu nasıl etkilediği açıklanıyor.
San Francisco – California Üniversitesinde çalışan, insan Y kromozomu üzerinde araştırmalar yürüten ve yeni çalışmada yer almayan tıp profesörü Chris Lau, “Y kromozomunun tamamen dizilenmesi, bilimsel camiaya pek çok kapı açtı” diyor. “Yakında bazı sürprizlerin gelebileceğini düşünüyoruz, tıpkı geçmişte tamamen gereksiz maddelerle dolu olduğunu düşündüğümüz zamanlar gibi.”
Yapımı bir asır süren tablo
1905’te keşfedilmesinden sonra, biyologların Y kromozomunun yapısını tamamen çözmesi 100 yıldan uzun bir zaman almış. İlk insan genomu Nisan 2003‘te tamamlanmıştı. Fakat geride, Y kromozomundaki geniş alanların da içinde bulunduğu bazı meçhul boşluklar bırakmıştı.
Kromozomun tekrarlı yapısı, yeniden modelleme yapmayı zorlaştırmış. Santa Cruz – California Üniversitesi Genombilim Enstitüsünün başkan yardımcısı ve T2T Konsorsiyumunun eş başkanı Karen Miga, kromozomun uzun tekrarlı diziler halinde sıralanmış bir milyondan fazla baz çifti içerdiğini söylüyor. Önden arkaya aynı olduklarından, palindrom (sağdan sola veya soldan sağa aynı okunan kelime) adıyla biliniyorlar.
Bütün kromozomlar genlerinde bazı tekrarlayan bölümler barındırıyor ancak Y kromozomunda, olağan dışı miktarda yüksek bir tekrar görülüyor. Bunların birleştirilmesi zahmetli ve pahalı bir süreç. “Araştırmacılar geçmişte bunun üzerinde çalışırken zorlanmışlardı çünkü çok karmaşık olan bu tekrarlı yapıları yeniden inşa edecek doğru araçlarımız yoktu” diyor Miga.
Uzun okumalı dizileme teknolojisi ve hesaplamalı birleştirme yöntemlerinde kaydedilen yeni ilerlemeler, her tekrarlı dizilimi sıraya koymayı kolaylaştırmış. Örneğin araştırma takımı, artık bir tersinmenin gerçekleştiği yeri belirleyebiliyor ve bu yöntemle diğer tersinmeleri saptayabiliyor. (Tersinme olayında DNA’daki kırılmalar, bölümlerden birinin kendini ters sırayla eklemesine sebep oluyor).
Milyonlarca boşluğun doldurulması
Yeni yöntemler, İnsan Genomu Projesinin mevcut halinde eksik olan 30 milyondan fazla baz çifti eklemiş ve Y kromozomdaki baz çifti sayısı toplam 62.460.029 olmuş. Miga, Y kromozomunun tuhaf bir şekilde diğer kromozomlarda görülmeyen benzersiz bir DNA dizilim organizasyonu sergilediğini söylüyor. Miga, bu organizasyonun ardındaki evrimsel sebebini ve kromozomdaki bölümlerin insanlardaki işlevlere nasıl karşılık geldiğini anlamak için bir sürü yeni biyoloji bilgisi gerektiği görüşünde.
Araştırma takımı, bilimi yeniden şekillendirmede şimdiden bir miktar yol almış bile. Bu yeni keşfedilen dizilimlerle, insan genomu referans diziliminde bulunan bazı hata ve varsayımlar düzeltilmiş. Bulgular ayrıca, Y kromozomunun insan yaşamını hangi yollarla şekillendirdiğine ilişkin yeni fikirler de sağlamış.
“Bu insan genomu alanında son derece önemli bir bulgu” diyor Lau.
Doğurganlık ve proteinler
Y kromozomu, spermin üretimini düzenleyen pek çok gen barındırıyor. Miga’ya göre bu yeni bulunan tekrarlı genom bölgelerinin bazıları o süreçte de rol oynuyor. “İnsanlar arasında var olabilecek farklılıkları anlamak, doğurganlık gibi şeyler ve bu sürecin zamanla nasıl miras kaldığı konusunda bilgi verebilir.”
Y kromozomunun dizilenmesi, protein kodlayan 41 yeni geni de ortaya çıkarmış. Bunlardan 38 tanesi, TSPY adı verilen ve sperm üretiminde pay sahibi olduğu düşünülen bir gen ailesinin fazladan kopyası. Bunların, erkek cinsiyet özelliklerinin gelişiminden de sorumlu olmaları muhtemel. Fakat kesin rollerini belirlemek için daha fazla araştırma yapılması gerekiyor.
İnsan evrimindeki çeşitlilik
Atasal DNA çözümleme hizmeti veren siteler, Y kromozomlarını babadan gelen soy hatlarının izini sürmek için kullanıyor. Yeni DNA dizilimleri, insanların zamanla nasıl evrimleştiğini daha iyi anlamaya yardımcı olabilir. Genetikçiler, ikinci çalışmada genetik olarak farklı 43 erkeğin Y kromozomlarını incelemiş. Bunun sonucunda bireyler arasında yüksek miktarda genetik çeşitlilik bulunmuş.
Kromozomun bazı kısımlarındaki tamamlayıcı parçalar (nükleotidler), erkekler arasında çok benzermiş. Fakat Y kromozomlarındaki gen yönünden zengin bölgelerin yarısında, geniş tersinmeler taşıyan mutasyonlar varmış ve bu mutasyonların sayısı, genomun diğer çoğu kısmından daha yüksekmiş. Genetik çeşitlilikteki bu farklılıklar, birtakım önemli biyolojik fonksiyonlar barındırmak üzere evrimleşmiş olabilir. Fakat bunların ne olabileceği bilinmiyor.
Bakteriyel karışıklığın düzeltilmesi
Araştırmacılar genetik örnekleri analiz ederken, DNA’sına ait olan dizilimleri taramak için sık sık veritabanları kullanıyor. Eğer bu dizilimler insan genomunun mevcut modelinde bulunmazsa, bilim insanları muhtemelen bu maddelerin bakterilere ait olduğuna karar verecek. Yeni çalışmalar, henüz insan veritabanlarına girilmeyen bazı Y kromozomu dizilimlerinin nasıl bakteri şeklinde etiketlendirildiğini gösteriyor.
Hiç de gereksiz değil
Genetikçiler, bu veri hazinesinde yeni keşif aramaya devam edecek. Y kromozomu üzerinde yürütülen ileri analizler, muhtemelen bu kromozomun insan sağlığı ve hastalıkları ile ilişkisini açıklığa kavuşturabilir.
Lau bu bilginin, “insanların evrimi ve göçlerine yönelik yapılan araştırmalara, adli bilime ve insan hastalıklarının teşhissel ve prognostik gelişimindeki pek çok dönüşümsel uygulamaya fayda sağlayacağını” söylüyor. “Özellikle de hastalık ve kanserdeki kayıp Y kromozomu mozaiğinin bilimsel sebebi.”
Yazar: Jocelyn Solis Moreira/Popular Science. Çeviren: Ozan Zaloğlu.
