DNA’yı genişletmiş durumdayız.
Bilim insanları, DNA’nın yapı taşlarını genişleterek, doğa için tamamen yeni olan biyolojik bileşenler üretebilen, kararlı ve yarı-sentetik bir canlı oluşturdular.
Esasen Dünya üzerinde yaşayan bütün şeyleri meydana getiren DNA, dört temel amino asidin diziliminden oluşuyor. Ancak ABD’deki araştırmacıların geliştirdiği yeni yaşam şekli, altı amino asit kullanıyor; ve işler bu noktada ilginç hale geliyor.
Kaliforniya’daki Scripps Araştırma Enstitüsü’nde bulunan bir takımın mühendislik uyguladığı yarı-sentetik canlı (SSO), sizdekiyle aynı olan dört nükleobazdan (adenin [A], sitozin [C], guanin [G] ve timin [T]) yapıldı ancak, doğal olmayan iki nükleotide de başvuruyor.
Bu durum, canlının DNA baz çiftlerinin iki ek harften daha (X ile Y) oluşmasını sağlıyor. Baz çiftleri, DNA sarmallarını bir arada tutan merdivenin basamaklarını oluşturuyor.
Aynı araştırma takımının üyeleri, 2014 yılında bu türden bir yapay DNA baz çifti üzerinde mühendislik uygulamış ve bunun, E. coli bakterisinin değiştirilmiş bir şekliyle birleştirilebileceğini göstermişti.
Araştırmacılar böyle yaparak, DNA alfabesinde fazladan harfler bulunduran ilk yaşayan canlıyı oluşturmuşlardı. Canlının genetik kodunun genişletilmesi, kuramsal olarak yeni tür biyolojik süreçleri mümkün kılabilirdi.
Ancak ortada bir sorun vardı: bu sorun kararlılıktı. Yarı-sentetik canlı, doğal olmayan nükleotidlerine tutunabiliyordu ancak hücre bölünmesi esnasında bunları süresiz olarak koruyamıyordu.
Baş araştırmacı Floyd Romesberg, o yılın başlarında şöyle açıklamıştı: “Genomunuz bir gün bile kararlı değil.”
“Genomunuzun ömrünüz boyunca kararlı olması lazım. Eğer yarısentetik canlı, gerçekten bir canlı olacaksa, bu bilgiyi istikrarlı bir şekilde koruması gerekiyor.”
Takım geçici bir çözüm bulmak amacıyla, yarı-sentetik canlının doğal olmayan X ve Y baz çiftine başarıyla tutunması için başka bir yol tasarladı. Bunu da, daha iyi DNA eşlenmesini mümkün kılan yeni bir nükleotid taşıyıcıyla, daha düzgün bir Y molekülüyle ve CRISPR-Cas9 teknolojisinden yararlanan geliştirilmiş bir mühendislik sistemiyle yaptı.
Ocak ayında açıklanan sonuç, 6 harfli genetik kod kullanılarak oluşturulan ve istikrarlı olan ilk canlı olmuştu.
Şimdiyse takım, bugün yayınlanan yeni bir çalışmada bu moleküler istikrar türünde gerçekleştirdikleri ilave iyileştirmeleri duyuruyor. Yarı-sentetik bakteri, doğal olmayan X ve Y nükleotidlerini doğal A, C, G ve T nükleotidleriyle aynı verimlilikte kopyalayıp dönüştürebiliyor.
Canlı, yeni bir kopyalama işlemi aracılığıyla standart olmayan amino asitleri (ncAA’ler) içeren proteinleri sentezleyebiliyor. Bu işlem, hidrojen bağlarına daha az bağlı kalınan yeni molekül kopyalama yöntemlerine ışık tutabilir.
Takım, tezde şöyle açıklıyor: “Bu durum, bilgiyi depolama ve geri alma sürecindeki her adımda, doğal baz çiftlerinin merkezinde bulunan hidrojen bağlarının en azından kısmen de olsa tamamlayıcı paketleme ve hidrofobik kuvvetler ile değiştirilebileceğini gösteriyor.”
“Doğal olmayan dizgiler, yeni kod çözme mekanizmalarına rağmen, tamamen doğal olan eşleri kadar verimli şekilde çözülebiliyorlar.”
Söz konusu yan ürünler, doğal olmayan baz çifti (UBP) ile gerçekleştirdikleri istikrarlı ve sonsuz birleşme sayesinde, daha önce doğada hiç görmediğimiz ve yarı-sentetik olarak türetilen yeni nesil proteinlerin ilkini oluşturuyor.
“Biz sadece, doğal olmayan iki dizginin çözümünü inceledik, ancak UBP muhtemelen bunlarla sınırlı olmayacak” diye açıklıyor araştırmacılar.
“Bu yüzden söz konusu SSI, doğal canlılar için mevcut olmayan geniş bir form ve işlev yelpazesine erişebilen, yeni bir yarı-sentetik yaşam formunun yalnızca ilki.”
Bu durumun tam olarak nereye gideceği şimdilik belli değil ancak kesin olan bir şey varsa, o da gezegenimizdeki yaşamın karmaşıklığı bakımından ileriye doğru büyük bir adımın atılmış olması. Bu konuyu takip edin.
Bulgular Nature bülteninde sunuldu.
ScienceAlert
