DNA Eşlenmesi İlk Defa Filme Alındı Ve Beklediğimiz Gibi Çıkmadı

“Ders kitaplarında bulunan pek çok şeyi sarsıyor.”

İşte bilimde ne kadar ileri gittiğimizin kanıtı; araştırmacılar dünyada ilk defa tekil DNA molekülünü kendini eşlerken yakın mesafeden videoya kaydettiler ve bu durum, süreçlerin vuku bulma şeklini varsaymamız konusunda soru işaretleri oluşturuyor.

Gerçek zamanlı video görüntüsü, yaşamın bu temel kısmının beklenmedik miktarda bir ‘rastgelelik’ içerdiğini ortaya çıkardı. Bu durum bizi, genetik eşlenmenin mutasyonlar olmadan nasıl meydana geldiği konusunu ciddi şekilde yeniden düşünmeye zorlayabilir.

Davis, California Üniversitesi’nden takım üyesi Stephen Kowalczykowski şöyle söylüyor: “Bu gerçek bir paradigma değişimi. Ayrıca ders kitaplarında yazılan pek çok şeyi sarsıyor.”

“Eşlenme hakkındaki bu farklı düşünme şekli, yeni soru işaretleri ortaya çıkarıyor.”

DNA çift sarmalı, dört farklı temelden meydana gelen ve birbirine geçen iki adet genetik madde ipliğinden oluşuyor; bu dört temel guanin, timin, sitozin ve adenin (G, T, C ve A).

Eşlenme, helikaz adı verilen bir enzimin çift sarmalı çözerek ve fermuarını açarak bunu iki adet ipliğe ayırdığı zaman meydana geliyor.

Primaz adı verilen ikinci bir enzim, sökülmüş olan bu ipliklerin her birine bir ‘alfabe’ ekliyor ve DNA polimeraz adı verilen üçüncü bir enzim bu alfabeye bağlanıyor ve ilave temeller ekleyerek tamamen yeni bir çift sarmal oluşturuyor.

Bu süreci aşağıdaki yeni video görüntüsünde izleyebilirsiniz:

Çift sarmalların zıt yönlerde çalışan iki iplikten oluşuyor olması, bu ipliklerden birinin ‘öncü iplik’ olarak bilindiği ve ilk önce dolandığı, diğerinin ise geride kalan iplik olduğu ve öncüyü takip ettiği anlamına geliyor.

Eşlenme işlemi sırasında her birine eklenen yeni genetik madde, asıl eşinde bulunanla tamamen uygun.

Bu yüzden öncü iplik söküldüğü zaman enzimler, geride kalan ipliğin üzerindekilerle aynı olan bazları ekliyor ve gerideki iplik söküldüğü zaman, asıl öncü iplikte bulunanlarla aynı maddeyi elde ediyoruz.

Bilim insanları, öncü ve gerideki ipliklerde bulunan DNA polimerazlarının, eşlenme süreci boyunca bir şekilde birbirleriyle eşgüdüm gösterdiğini, yani sökülme işlemi esnasında birinin diğerinin önüne geçmediğini ve mutasyonlara sebep olmadığını uzun süredir varsayıyorlardı.

Fakat bu yeni görüntü, ortada hiç de eşgüdüm bulunmadığını ortaya çıkarıyor; bir şekilde, her bir iplik diğerinden bağımsız şekilde hareket ediyor ve buna rağmen her seferinde mükemmel bir karşılaşmayla nihayet buluyorlar.

Takım, tekil DNA moleküllerini E. coli bakterisinden çıkardı ve bunları cam bir lâm üzerinde gözlemledi. Ardından, tekil bir iplik yerine tamamlanmış çift bir sarmala yapışacak olan bir boya uyguladılar. Bu durum, bir çift sarmalın iki yeni çift sarmala dönüşme sürecini takip edebileceklerini anlamına geliyordu.

Bakteri DNA’sı ile insan DNA’sı farklı olsa da, ikisi de aynı eşlenme işlemini kullanırlar, bu yüzden video görüntüsü, vücutlarımızın içinde neler olduğu hakkında pek çok şey ortaya çıkarabilir.

Takım, ortalama olarak iki ipliğin eşlenme hızının hemen hemen eşit olduğunu, fakat süreç boyunca şaşırtıcı duruş ve başlangıçlar olduğunu ve bunların sanki kendi zaman çizelgelerinde iki ayrı varlık gibi davrandıklarını buldu.

Bazen geride kalan iplik sentez yapmayı durduruyor, fakat öncü iplik büyümeye devam ediyordu. Diğer zamanlar, bir iplik kendi olağan hızının 10 katında eşlenmeye başlayabiliyordu ve görünüşte bunun sebebi yoktu.

Kowalczykowski şöyle söylüyor: “İplikler arasında hiç eşgüdüm olmadığını gösterdik. Bunlar tamamen özerk.”

Araştırmacılar ayrıca bu eşgüdüm eksikliğinden dolayı, çift DNA sarmalının bir “ölü adam düğmesi” içermek zorunda olduğunu, bunun devreye girip polimerazların yetişebilmesi amacıyla helikazın daha fazla çözülmesini durduracağını buldular.

Şimdiki soru, videonun gösterdiği üzere eğer bu iki iplik “bağımsız şekilde işlev gösteriyorsa“, çözülen çift sarmal işleri yolunda tutmayı ve doğru zamanda frene basarak veya hızlanarak mutasyonları en aza indirmeyi nasıl biliyor?

Ümit ediyoruz ki, bu gerçek zamanlı video görüntüsüne benzer bir şey bilim insanlarının bunu anlamasına yardımcı olur. Ayrıca bu durum, biz insanlar doğanın bir ‘planı’ veya bir düzeni olduğunu varsaymayı sevsek de, gerçekte onun çok daha karmaşık olduğunun bir hatırlatıcısı.

Araştırma Cell bülteninde yayınlandı.

ScienceAlert