Bilim İnsanları DNA'nın “Mekanik Şifresini” Çözdü
Ekip, DNA'nın bir bölümü boyunca belirli baz dizisinin molekülün yerel bükülebilirliğini belirlediğini göstermek için geliştirdikleri loop-seq adlı yeni nesil bir DNA dizileme tekniği kullandı.
Hesaplamalı analiz ve makine öğrenimi ile birleştirilmiş çok sayıda ölçüm yoluyla, mekanik kodu, yani DNA'nın yerel dizilimi ile yerel deforme olabilirliği arasındaki eşlemeyi belirlediler.
Ek olarak, araştırmacılar, DNA'nın mekanik kodunun, DNA bazlarının bir organizmanın gelişiminin çeşitli aşamalarında rutin olarak maruz kaldığı bilinen bir kimyasal modifikasyon olan 'metilasyon' ile değiştirilebileceğini buldular. Anormal metilasyon birkaç kanserle ilişkilendirilmiştir.
Metilasyonun mekanik kodu değiştirdiğinin keşfedilmesi, biyolojik gelişim programlarının veya kanser gibi hastalıkların, mekanik kod aracılığıyla kodlanan bilgiyi değiştirerek hücreler üzerindeki etkilerinin bir kısmını gerçekleştirme olasılığını sunuyor.
Araştırma, ABD'deki Johns Hopkins Üniversitesi , İspanya Barselona Bilim ve Teknoloji Enstitüsü ve İspanya Barselona Üniversitesi'nden meslektaşları ile birlikte gerçekleştirildi. Nature Structural & Molecular Biology dergisinde yayınlandı.
Çalışmanın baş yazarı Durham Üniversitesi'nden Dr. Aakash Basu, “DNA, hücrelerin hayatta kalmak için ihtiyaç duyduğu talimatları içeren bir kitaptır. Ama bu çok özel bir kitap, bir sayfayı çevirebilmeniz, sayfadaki bir yırtığı onarmanız ya da bir sayfayı katlayabilmeniz sayfada yazan kelimelere bağlı. Çünkü DNA kitabında bu kelimeler bir şekilde kâğıdın mekanik özelliklerini de kontrol ediyor.”dedi.
DNA boyunca baz dizilişinde (As, Ts, Gs ve Cs) depolanan genetik bilginin okunması, kopyalanması, paketlenmesi ve onarılmasının rutin olarak DNA'nın yerel mekanik deformasyonlarını gerektiren süreçleri içerdiğine dikkat çekiyorlar.
Araştırmacılar, memelilerden bakterilere kadar çeşitli organizmalarda, doğa ve evrimin DNA'nın deforme olabilirliğini yerel olarak kontrol etmek için mekanik koddan yararlandığına ve dolayısıyla DNA'nın mekanik bozulmalarını gerektiren kritik biyolojik süreçleri kontrol ettiğine dair kanıtlar sunuyor.
Araştırmacılar, bu bilginin gelecekteki terapötik ve biyomühendislik gelişmelerine rehberlik etmesini bekliyorlar.
Makale:nature.com