Anılarımızın, beyinde dağınık halde bulunan nöronlardan oluşan bir dizi veya bir desen tarafından kodlandığı düşünülüyordu. Bu nöronlar dizisine veya desenine engram adı veriliyordu. Ayrıca, nöronların arasındaki bağlantıların gücündeki değişimlerle anıların oluştuğu, dolayısıyla "öğrenme" sürecinin gerçekleştiği ileri sürülmüştü. Bir süre önce Science dergisinde yayımladıkları bir makalede, J. Choi ve çalışma arkadaşlarından oluşan bir araştırma ekibi, fareler üzerinde kullandıkları yeni bir yeşil floresan protein tekniği ile engram hücrelerinin beyinde birbiriyle nasıl bağlantılı olduğunu ve engram hücreleri arasındaki sinaptik bağlantıların, hatıra oluşumunun temelinde olup olmadığını anlamayı denedikleri çalışmalarını özetledi. Bilimciler, yaptıkları deneyde farelerin bir kısmını ya güçlü ya da zayıf elektrik şoklarıyla korkutarak, bir korku koşullanması oluşturdu. Fareler kötü bir olay yaşadıklarını anımsadıkları bir yere bırakıldığında, tipik olarak donakalır. Ekip, doksisiklin adı verilen bir tür antibiyotikle, koşullanma sürecinde etkinleşen beyin hücrelerini etiketledi. Bunlar engram hücreleri olarak adlandırılır; çünkü korku koşullanması sürecinde bellek ile ilişkidelerdir. Daha sonra, yeni geliştirilen ve dual e-GRASP adı verilen bir yeşil floresan protein ile etiketleme tekniği kullanarak, nöronlar arasındaki sinapslar görülebilir hale getirildi; post-sinaptik nöronların yanı sıra, pre-sinaptik nöronların iki ayrı grubu tarafından oluşturulan sinapslar da belirlendi. Ardından, bu teknik kullanılarak, engram hücrelerindeki ve engram hücresi olmayan hücrelerdeki sinapsların bağlantılılığı görselleştirildi. Teknik sayesinde, iki topluluktan çıkan sinapsların aralıklı olarak yerleşmiş olduğu durumda bile, iki ayrı girdiden, hippokampal CA1 engram nöronlarına giden, pre-sinaptik nöronların iki ayrı topluluğundan (CA3 engram nöronlarından) çıkan sinapsları görüntülemek mümkün oldu. Engram nöronları ile engram nöronu olmayan nöronlar arasındaki sinaps etkileşimleri karşılaştırıldığında, engram hücrelerinin, bir başka engramla etkileşim sırasında, engram nöronu olmayan bir nöronla etkileşime nazaran, çok daha aktif oldukları gözlemlendi. Engram nöronları arasındaki sinaps bağlantıları daha fazla ve daha büyük; bu bağlantılar koşullanmalar sırasında daha da güçlü hale gelebiliyor. Yani güçlü ve zayıf elektrik şoklarının yol açtığı hatıra oluşumu, şokun gücüne göre değişiyor; güçlü elektrik şoku, daha kötü bir hatıra olarak, hippokampusteki engram nöronları arasında daha güçlü sinaps bağlantılarına sebep oluyor. Artık biliyoruz ki; anıların oluşumunun ve güçlerinin ardında, hippokampüsteki engram nöronları ve onlar arasındaki bağlantıların gücü bulunuyor. Araştırmacılar, elde ettikleri bulguların öğrenme ve bellek açısından öneminin yanı sıra, farklı yerlerdeki nöronların aynı anda görüntülenebilmesini sağlayabilmesi dolayısıyla bu yeni tekniğin gelecek araştırmalara sağlayacağı potansiyel katkı için de heyecanlı olduklarını belirtiyor. Bir süre önce Science dergisinde yayımladıkları bir makalede, J. Choi ve çalışma arkadaşlarından oluşan bir araştırma ekibi, fareler üzerinde kullandıkları yeni bir yeşil floresan protein tekniği ile engram hücrelerinin beyinde birbiriyle nasıl bağlantılı olduğunu ve engram hücreleri arasındaki sinaptik bağlantıların, hatıra oluşumunun temelinde olup olmadığını anlamayı denedikleri çalışmalarını özetledi. Bilimciler, yaptıkları deneyde farelerin bir kısmını ya güçlü ya da zayıf elektrik şoklarıyla korkutarak, bir korku koşullanması oluşturdu. Fareler kötü bir olay yaşadıklarını anımsadıkları bir yere bırakıldığında, tipik olarak donakalır. Ekip, doksisiklin adı verilen bir tür antibiyotikle, koşullanma sürecinde etkinleşen beyin hücrelerini etiketledi. Bunlar engram hücreleri olarak adlandırılır; çünkü korku koşullanması sürecinde bellek ile ilişkidelerdir. Daha sonra, yeni geliştirilen ve dual e-GRASP adı verilen bir yeşil floresan protein ile etiketleme tekniği kullanarak, nöronlar arasındaki sinapslar görülebilir hale getirildi; post-sinaptik nöronların yanı sıra, pre-sinaptik nöronların iki ayrı grubu tarafından oluşturulan sinapslar da belirlendi. Ardından, bu teknik kullanılarak, engram hücrelerindeki ve engram hücresi olmayan hücrelerdeki sinapsların bağlantılılığı görselleştirildi. Teknik sayesinde, iki topluluktan çıkan sinapsların aralıklı olarak yerleşmiş olduğu durumda bile, iki ayrı girdiden, hippokampal CA1 engram nöronlarına giden, pre-sinaptik nöronların iki ayrı topluluğundan (CA3 engram nöronlarından) çıkan sinapsları görüntülemek mümkün oldu. Engram nöronları ile engram nöronu olmayan nöronlar arasındaki sinaps etkileşimleri karşılaştırıldığında, engram hücrelerinin, bir başka engramla etkileşim sırasında, engram nöronu olmayan bir nöronla etkileşime nazaran, çok daha aktif oldukları gözlemlendi. Engram nöronları arasındaki sinaps bağlantıları daha fazla ve daha büyük; bu bağlantılar koşullanmalar sırasında daha da güçlü hale gelebiliyor. Yani güçlü ve zayıf elektrik şoklarının yol açtığı hatıra oluşumu, şokun gücüne göre değişiyor; güçlü elektrik şoku, daha kötü bir hatıra olarak, hippokampusteki engram nöronları arasında daha güçlü sinaps bağlantılarına sebep oluyor. Artık biliyoruz ki; anıların oluşumunun ve güçlerinin ardında, hippokampüsteki engram nöronları ve onlar arasındaki bağlantıların gücü bulunuyor. Araştırmacılar, elde ettikleri bulguların öğrenme ve bellek açısından öneminin yanı sıra, farklı yerlerdeki nöronların aynı anda görüntülenebilmesini sağlayabilmesi dolayısıyla bu yeni tekniğin gelecek araştırmalara sağlayacağı potansiyel katkı için de heyecanlı olduklarını belirtiyor.


Her ne kadar ezbere cümleler şeklinde aklımızda yer etmiş de olsa, anne sütünün intestinal florayı yani bebeğin sindirim sistemindeki mikroorganizma topluluğunu olumle etkileyerek genel vücut sağlığına katkıda bulunduğunu biliyoruz. Ancak bunun altında yatan moleküler mekenizmalar veya neden biberon ile emzirmenin böyle bir etkisinin olmadığı hakkında bildiklerimiz oldukça sınırlı. Bu soruların cevabı ise Hannover Tıp Fakültesi RESIST Cluster of Excellence öncülüğündeki çalışma ekibinin gerçekleştirdiği çalışma ile aydınlatıldı. University of Bonn'un da dahil olduğu çalışmada alarminlerin bağırsak mikrobiyomu ile ilintisi ve bağışıklık sistemi sağlığı üzerinde etkili olduğu tespit edildi ve sonuçlar önce online sonra basılı olarak Gastroenterology'de yayımlandı. Çalışmanın liderliğini yapan Prof. Dr. Dorothee Viemann'a göre, alarminler anne sütündeki 'altın' moleküllerdir. İşlevsel olarak da kan zehirlenmesi ve intestinal inflamasyona sebep olabilen zararlı mikroorganizma kolonizasyonunu önleme yetisine sahipler. Post-natal yani doğum sonrası intestinal bağışıklık sistemi yani daha genel tabiri ile sindirim sistemi boyunca bulunan mikroorganizma popülasyonu ve bunların içinde yattığı mukoza bebeğin çevresel ilişkileri ile olgunlaşmakta ve iyi veya kötü yönde değişebilmektedir. Bu süreçte bebeğin sindirim sistemi optimal yani en uygun bakteri çeşitliliği ile en kolay ve geniş sindirim ağını sağlamaya ve yaşam boyu sürecek yutkunma ve gıda yolu ile gelecek hastalıklara karşı en ön savunma mekanizmasını kurmaya çalışır. Viemann'a göre alarminler de bu adaptasyon sürecini yönetmeye çalışır. Alarminler, nam-ı diğer (damage-associated molecular patterns normalde sağlıklı hücreler zarar gördüğünde, dış bir etmene maruz kaldığında, ölmekte iken veya öldüğünde salgılanan ve plazma membranına bağlanarak olası bir yaklaşan tehlikeye karşı diğer hücreleri uyarma ve hatta bağışıklık sistemini tespit ve önlem için harekete geçirme yeteneğine sahip proteinlerdi. Mevcut çalışmada ise bu proteinlerin anne sütünden direkt olarak sindirim sistemi içine direk salındığı ve bebeğe bu yolla sağlandığı ortaya çıkarıldı. Çalışmada verilen nota göre sezaryen doğumun normal doğuma göre daha az alarmin ile doğuma neden olduğu da belirtildi. Prematüre doğumlarda ise bebeklerin kendi alarmin salgılama kapasitesi normal zamanda doğan bebeklere oranla daha düşük. Bu bireyler kronik inflamatuvar rahatsızlıklara daha kolay yakalanabiliyor. Çalışmada, araştırma ekibi bebeklerden ilk yaş dolumuna kadar alınan dışkı örneklerindeki alarmin konsantrasyonunu ölçerek, intestinal floranın ve mukozanın gelişimi ile arasındaki ilişkiyi çözümlemeye çalıştı. Sonuçlara göre, alarmin proteini desteği verilerek yeni doğan bebeklerin özellikle de yeterli anne sütü alamayan ve alarmin üretemeyenlerin daha sağlıklı bağırsak mikrobiyomu, intestinal mukoza ve gelişmiş bağışıklık sistemi oluşturmaları sağlanabileceği belirtildi. Bu yolla, Uzun vadede intestinal kolonizasyona bağlı kronik bir takım rahatsızlıklara karşı daha kökten bir terapi yaratılabileceği düşünülüyor, ki buna obezite bile dahil edilebilir. Fare modellerinde dahi, bir seferlik alarmin zeyilinin zararlı kolonizasyona ve bağıntılı hastalıklara karşı koruma sağladığı gözlemlendi. Araştırmacılar şimdi de, bunu preklinik ve devamında klinik çalışmalara götürmeyi planlıyor. Alarminlerin, doğru dozaj ve kokteyl ile bebek sindirim sistemi, bağışıklık sistemi eğitimi ve genel vücut sağlığı noktalarında son derece büyük medikal uygulama alanı bulabileceği düşünülüyor. Bunu mükemmelleştirmek için de araştırma ekibi, dışkılardan elde edilen tüm mikroorganizmalara ait binlerce genetik veriyi analiz ederek biyoinformatik sürecinde intestinal yol boyunca bulunan mikrobiyom kompozisyonundaki olası dengesizlikleri ve nerelerine müdahale etmenin daha doğru ve sağlıklı olabileceğini öngörmeyi başaracak. University of Bonn'un da dahil olduğu çalışmada alarminlerin bağırsak mikrobiyomu ile ilintisi ve bağışıklık sistemi sağlığı üzerinde etkili olduğu tespit edildi ve sonuçlar önce online sonra basılı olarak Gastroenterology'de yayımlandı. Çalışmanın liderliğini yapan Prof. Dr. Dorothee Viemann'a göre, alarminler anne sütündeki 'altın' moleküllerdir. İşlevsel olarak da kan zehirlenmesi ve intestinal inflamasyona sebep olabilen zararlı mikroorganizma kolonizasyonunu önleme yetisine sahipler. Post-natal yani doğum sonrası intestinal bağışıklık sistemi yani daha genel tabiri ile sindirim sistemi boyunca bulunan mikroorganizma popülasyonu ve bunların içinde yattığı mukoza bebeğin çevresel ilişkileri ile olgunlaşmakta ve iyi veya kötü yönde değişebilmektedir. Bu süreçte bebeğin sindirim sistemi optimal yani en uygun bakteri çeşitliliği ile en kolay ve geniş sindirim ağını sağlamaya ve yaşam boyu sürecek yutkunma ve gıda yolu ile gelecek hastalıklara karşı en ön savunma mekanizmasını kurmaya çalışır. Viemann'a göre alarminler de bu adaptasyon sürecini yönetmeye çalışır. Alarminler, nam-ı diğer (damage-associated molecular patterns normalde sağlıklı hücreler zarar gördüğünde, dış bir etmene maruz kaldığında, ölmekte iken veya öldüğünde salgılanan ve plazma membranına bağlanarak olası bir yaklaşan tehlikeye karşı diğer hücreleri uyarma ve hatta bağışıklık sistemini tespit ve önlem için harekete geçirme yeteneğine sahip proteinlerdi. Mevcut çalışmada ise bu proteinlerin anne sütünden direkt olarak sindirim sistemi içine direk salındığı ve bebeğe bu yolla sağlandığı ortaya çıkarıldı. Çalışmada verilen nota göre sezaryen doğumun normal doğuma göre daha az alarmin ile doğuma neden olduğu da belirtildi. Prematüre doğumlarda ise bebeklerin kendi alarmin salgılama kapasitesi normal zamanda doğan bebeklere oranla daha düşük. Bu bireyler kronik inflamatuvar rahatsızlıklara daha kolay yakalanabiliyor. Çalışmada, araştırma ekibi bebeklerden ilk yaş dolumuna kadar alınan dışkı örneklerindeki alarmin konsantrasyonunu ölçerek, intestinal floranın ve mukozanın gelişimi ile arasındaki ilişkiyi çözümlemeye çalıştı. Sonuçlara göre, alarmin proteini desteği verilerek yeni doğan bebeklerin özellikle de yeterli anne sütü alamayan ve alarmin üretemeyenlerin daha sağlıklı bağırsak mikrobiyomu, intestinal mukoza ve gelişmiş bağışıklık sistemi oluşturmaları sağlanabileceği belirtildi. Bu yolla, Uzun vadede intestinal kolonizasyona bağlı kronik bir takım rahatsızlıklara karşı daha kökten bir terapi yaratılabileceği düşünülüyor, ki buna obezite bile dahil edilebilir. Fare modellerinde dahi, bir seferlik alarmin zeyilinin zararlı kolonizasyona ve bağıntılı hastalıklara karşı koruma sağladığı gözlemlendi. Araştırmacılar şimdi de, bunu preklinik ve devamında klinik çalışmalara götürmeyi planlıyor. Alarminlerin, doğru dozaj ve kokteyl ile bebek sindirim sistemi, bağışıklık sistemi eğitimi ve genel vücut sağlığı noktalarında son derece büyük medikal uygulama alanı bulabileceği düşünülüyor. Bunu mükemmelleştirmek için de araştırma ekibi, dışkılardan elde edilen tüm mikroorganizmalara ait binlerce genetik veriyi analiz ederek biyoinformatik sürecinde intestinal yol boyunca bulunan mikrobiyom kompozisyonundaki olası dengesizlikleri ve nerelerine müdahale etmenin daha doğru ve sağlıklı olabileceğini öngörmeyi başaracak.


Oksitosin hormonu genel olarak aşk hormonu olarak bilinmekte ve sosyal davranışların olduğu kadar annelik davranışlarının da düzenlenmesinde oldukça önemli roller üstlenmektedir. Son yıllarda, beyindeki oksitosin sistemi, özellikle de otizm spektrum bozukluğu, anksiyete ve lohusa depresyonu gibi birçok zihinsel hastalığın terapisi için umut vaadedici olması hasebi ile dikkatleri üzerine çekmişti. PLOS ONE'da yayımlanan yeni bir araştırmada LSU Department of Biological Sciences'tan Dr. Ryoichi Teruyama ve öğrencileri, kadın ve erkek oksitosin sistemleri arasındaki farkları tespit etmeye çalıştı. Araştırmada dişi fare beyinlerinin bir bölgesindeki bir grup hücrenin oksitosin ile aktive olduğunu ve erkek farelerin beyinlerinde aynı alanda bu hücre grubunun bulunmadığı keşfedildi. Teruyama'nın açıklamasına göre, şu ana kadar birçok bilim insanı dişi ve erkek beyinlerindeki oksitosin sistemleri arasındaki farkları tespit etmek için girişimlerde bulundu. Ancak mevcut araştırmaya kadar hiç kimse direkt olarak mekanik bir fark bulamamıştı. Oksitosin reseptörü olan hücreler, beynin annelik davranışını kontrol ettiği ve düzenlediği düşünülen bölgesinde tespit edildi. Dahası, oksitosin reseptörlerinin üretilip, hücre zarına yerleştirilmesi ancak ve ancak östrojen hormonunun varlığında gerçekleşiyor. Tüm bu bilgiler, bu hücre grubunun analık davranışının oluşmasına dahil olduğuna işaret ediyor. Bu alanda gerçekleştirilen diğer insan araştırmalardan ve bağımsız bir takım analizlerden elde edilen bilgilere göre, son yıllarda oksitosin reseptörlerinin üretimi ile lohusa depresyonu arasında direkt bir bağlantı var. Lohusa depresyonu genel anlamda, anne sağlığındaki bir takım eksiklikler ile ilişkilendirilmiş ve çocuk gelişimi üzerinde de olumsuz etkileri ile bilinen bir gerilim ve deaktivasyon halidir diyebiliriz. Bu depresyonu geliştiren annelerin çocuklarının istatistiksel olarak kognitif , duygusal ve davranışsal birçok tıbbi rahatsızlığın riski altında olduğu biliniyor. Bu nedenlerle, lohusa depresyonu hem anne hem de bebek üzerinde önemli olumsuz etkiler yaratabilen bir durum olarak değerlendiriliyor. Son yıllarda gerçekleştirilen incelemeler lohusa depresyonu görülme sıklığının yüzde 20 seviyesine yaklaştığını gösteriyor. Yeni araştırma sayesinde oksitosin reseptörleri, bu reseptörlerin üretimi ve reseptöre bağlanabilecek diğer sentetik bir takım ilaçların geliştirilmesi hedeflenerek birçok terapi ve tedavi yönteminin, lohusa depresyonu ile mücadelede kullanılabilmek üzere yakın gelecekte gerçekleştirilebileceğini düşünebiliriz. PLOS ONE'da yayımlanan yeni bir araştırmada LSU Department of Biological Sciences'tan Dr. Ryoichi Teruyama ve öğrencileri, kadın ve erkek oksitosin sistemleri arasındaki farkları tespit etmeye çalıştı. Araştırmada dişi fare beyinlerinin bir bölgesindeki bir grup hücrenin oksitosin ile aktive olduğunu ve erkek farelerin beyinlerinde aynı alanda bu hücre grubunun bulunmadığı keşfedildi. Teruyama'nın açıklamasına göre, şu ana kadar birçok bilim insanı dişi ve erkek beyinlerindeki oksitosin sistemleri arasındaki farkları tespit etmek için girişimlerde bulundu. Ancak mevcut araştırmaya kadar hiç kimse direkt olarak mekanik bir fark bulamamıştı. Oksitosin reseptörü olan hücreler, beynin annelik davranışını kontrol ettiği ve düzenlediği düşünülen bölgesinde tespit edildi. Dahası, oksitosin reseptörlerinin üretilip, hücre zarına yerleştirilmesi ancak ve ancak östrojen hormonunun varlığında gerçekleşiyor. Tüm bu bilgiler, bu hücre grubunun analık davranışının oluşmasına dahil olduğuna işaret ediyor. Bu alanda gerçekleştirilen diğer insan araştırmalardan ve bağımsız bir takım analizlerden elde edilen bilgilere göre, son yıllarda oksitosin reseptörlerinin üretimi ile lohusa depresyonu arasında direkt bir bağlantı var. Lohusa depresyonu genel anlamda, anne sağlığındaki bir takım eksiklikler ile ilişkilendirilmiş ve çocuk gelişimi üzerinde de olumsuz etkileri ile bilinen bir gerilim ve deaktivasyon halidir diyebiliriz. Bu depresyonu geliştiren annelerin çocuklarının istatistiksel olarak kognitif , duygusal ve davranışsal birçok tıbbi rahatsızlığın riski altında olduğu biliniyor. Bu nedenlerle, lohusa depresyonu hem anne hem de bebek üzerinde önemli olumsuz etkiler yaratabilen bir durum olarak değerlendiriliyor. Son yıllarda gerçekleştirilen incelemeler lohusa depresyonu görülme sıklığının yüzde 20 seviyesine yaklaştığını gösteriyor. Yeni araştırma sayesinde oksitosin reseptörleri, bu reseptörlerin üretimi ve reseptöre bağlanabilecek diğer sentetik bir takım ilaçların geliştirilmesi hedeflenerek birçok terapi ve tedavi yönteminin, lohusa depresyonu ile mücadelede kullanılabilmek üzere yakın gelecekte gerçekleştirilebileceğini düşünebiliriz.


Süperbug olarak adlandırılan antibiyotik dirençli bakteriler küresel ölçekli ciddi bir problem olarak karşımıza çıkmaktadır. Eylül 2016'da Birleşmiş Milletler konuyu kriz seviyesine yükseltti ve BM Genel Sekreteri Ban Ki-Mun antibiyotik direncini insan sağlığı için uzun vadeli tehdit olarak değerlendirdi, Dünya Sağlık Örgütü ise durumun giderek kötüleştiğini belirtiyor. Antibiyotikler, hastalığa neden olan bakterilere karşı uygulansa da bir çoğu kişinin vücudunda bulunan yararlı bakterileri de öldürür. Bu yararlı bakteriler olmadan kişi, Clostridium difficile'in neden olduğu bağırsak enfeksiyonlarından, Helicobacter pylori'nin neden olduğu mide ülserine kadar birçok hastalığa yakalanabilir. Araştırmacılar, sentetik biyolojiyi zararlı bakterilerle savaşmanın yeni bir yolu olarak görmeye başladılar. Kendi bakterilerini yaratarak, geleneksel antibiyotiklerin işe yaramadığı ölümcül bakterilere karşı yeni çözümler geliştirebilirler. Fransız biyoteknoloji şirketi Eligo Bioscience, antibiyotik direnciyle mücadele etmek için genetik olarak tasarlanmış biyolojik nanobotlar yaratıyor. Bu nanobotlar, spesifik olarak dirençli bakterileri hedeflemelerini sağlayan DNA ve proteinlerin sentezlenmesiyle yaratılıyor. Görünüşe göre de bu nanobotlar, keskin nişancı hassasiyeti ile sadece hastalığa neden olan bakteriyi hedef alıyor. Süreç ise şu şekilde; hasta nanobotları yutar, bu nanobotlar, bakteri DNA'sını taramak ve hedeflerini belirlemek için Crispr gen düzenleme enzimini kullanacakları bağırsak yoluna gelene kadar aktif olmazlar. Hastalık yapan bakterileri tespit ettiklerinde, onların genetik kodlarını geri dönüşümsüz olarak parçalarlar. İşleri biten nanobotlar hedefledikleri zararlı bakterilerden gelecek yeni saldırıları engellemek üzere kişinin bağırsak florasına katılırlar. Öte yandan bu nanobotlar, bağışıklık sisteminin yetersiz olduğu bilinen hastalara önceden verilerek savunma sisteminin ilk hattını oluşturabilir. Eligo Bioscience'ın açıklamasına göre, nanobotlar profilaktik ilaç olarak, kişiler hasta olmadan önce alınarak tüm antibiyotiğe dirençli bakterilere karşı koruma sağlanabilir. Farklı bir örnek olarak, cerrahlar, vücudunda antibiyotik direnci olan ama hastalık yapmayan bir bakteri bulunduran hastaları ameliyat etme noktasında çekinceli davranırlar. Çünkü normalde hastalık yapmayan bir bakteri, ameliyat sonrasında savunma sisteminin zayıflaması nedeni ile hastalık yapar duruma gelebiliyor. Eligo'nun nanobotları ameliyattan önce hastaya verilerek bu enfeksiyonları engelleyebilir. Eylül ayında Eligo şirketi araştırmaları hızlandırmak için 20 milyon dolar kaynak ayırdı. Şu ana kadar hayvanlar üzerinde yapılan denemelerde umut vaat edici veriler elde eden araştırmacılar, 2020 yılında insanlar üzerinde denemelere geçmeyi umuyorlar. Antibiyotik direncine karşı önerilen bir diğer yaklaşım ise Montreal Üniversitesi araştırmacılarından geldi. Kasım (2017) başında Scientific Reports'da yayımlanan çalışmada, UdeM'in Biyokimya ve Moleküler Tıp bölümünden araştırmacılar, antibiyotik direnç genlerinin transferini engelleyecek bir yöntem geliştirdiler. Araştırmacılar, antibiyotik direnç genlerinin plazmitler üzerinden aktarılmasını sağlayan mekanizmayı engellemeyi amaçladılar. Bunun için antibiyotik direncini sağlayan genlerin transferlerini durdurabilecek sentetik kimyasal moleküller tasarladılar . Bakterilerde plazmit aktarımı bakterilerin birbirlerine temasları ile olmaktadır. Tip IV salgı sistemi, plazmitlerin konjugasyon yolu ile aktarımına önemli derecede katkıda bulunur ve TraE adlı protein sistemin önemli bir parçasıdır. Araştırmacıların geliştirdikleri sentetik moleküller; TraE üzerinde bulunan bağlanma bölgelerine bağlanarak proteini işlevsiz hale getirdi ve bu sayede de plazmitlerin konjugasyon ile transferi engellenmiş oldu. Proteinin zayıf noktasını bulabilir ve orayı bozabilirseniz protein işlevini yerine getiremez. diyor üniversitenin tıp fakültesi dekan yardımcısı olan Christian Baron. Bizim yaptığımız çalışmanın önemi, bu proteinlerin moleküler yapısını bilerek işlevlerini engellemek için yöntemler geliştirebilmemiz. Antibiyotikler modern tıpta hala kritik bir öneme sahip ve yanlış kullanımdan dolayı bakterileri tamamıyle öldürmemek, tedavisi ve mücadele edilmesi çok daha zor olan süperbugların ortaya çıkmasına neden oluyor. 2014 yılında Birleşik Krallık tarafından kurulan özel bir komisyonun hazırladığı Antimikrobiyal Dirençliliği İncelemesi raporuna göre, 2050 yılında yaklaşık 10 milyon insanın vücudunda ilaca dirençli bakteri görülebilir. Baron'a göre ise bu sayı 50 milyonu bulacak. Bunu tahmin etmek zor değildir, çünkü Hastalık Kontrol ve Önleme Merkezleri 'nın 2017 raporuna göre, ABD'de her yıl 2 milyon kişi antibiyotiğe dirençli bakterilere enfekte oluyor ve bunların en az 23 bini ölümle sonuçlanıyor. Ek olarak, Dünya Sağlık Örgütü'ne göre tüm dünyada her yıl 480 bin kişide; çoklu ilaç direnci bulunan tüberküloz vakası görülüyor. Kısacası, şu andan itibaren antibiyotiğe direnç problemini mümkün olan en kısa sürede çözmemiz gerekiyor. Neyse ki, bu konu hakkında çalışan ve çeşitli çözümler üreten gruplar var.


İsveç Karolinska Enstitüsü bilimcileri liderliğinde, Texas Üniversitesi Tıp Bölümü, Uppsala Üniversitesi ve Stockholm Üniversitesi bilimcilerinin katılımıyla gerçekleştirilen bir çalışma sonucunda, yeni bir eylem mekanizması olan bir anti-enflamatuar ilaç molekülü geliştirildi. İlgili makale Science dergisinde yayımlandı. Karolinska Enstitüsü'nden Thomas Helleday şöyle anlatıyor: "Enflamasyonu baskılayan yeni bir ilaç molekülü geliştirdik. Hücrelerde enflamasyonun doğuş şekliyle ilgili genel bir mekanizma olduğunu düşündüğümüz bir proteinin üzerine etkiyor." Yapılan keşif, Helleday'ın grubunun bedende DNA'nın nasıl onarıldığına ilişkin yıllardır sürdürdüğü araştırmaların bir sonucu olarak gerçekleşti. Amaçlardan biri, tümör hücrelerinin DNA'sına hasar vererek, kanserle savaşmaktı. Çeşitli ilerlemeler zaten raporlanmıştı ve bunlar, başka şeylerin yanı sıra, PARP baskılayıcıları kullanılarak ırsi göğüs ve yumurtalık kanserinin yeni bir tedavisine olanak sağlamıştı. Keşif, araştırmacıların DNA'daki oksijen hasarını onaran enzimi baskılamak için yeni bir molekül geliştirdiği sırada, enflamasyonu da baskıladığını fark ederek şaşırmalarıyla gerçekleşti. Anlaşıldı ki, OGG1 (8-oksoguanin DNA glikozilaz 1) enzimi DNA'yı onarmak dışında, enflamasyonu da tetikliyordu. Baskılayıcı ise TNF alfa gibi enflamatuar proteinlerin salınımını bloke ediyor. Akut akciğer hastalığı olan fareler üzerinde yapılan deneylerde, araştırmacılar enflamasyonu baskılamayı başardı. Helleday, bu keşif sayesinde çok ciddi bir rahatsızlık için yeni bir tedavi geliştirilebileceğini vurguluyor. OGG1 baskılayıcısını geliştireceklerini ve sepsis, COPD ve şiddetli astım gibi hastalıkları geçirmek ya da hafifletmek amacıyla enflamatuar hastalıkların yeni tedavilerini arayacaklarını ekliyor. Karolinska Enstitüsü'nden Thomas Helleday şöyle anlatıyor: "Enflamasyonu baskılayan yeni bir ilaç molekülü geliştirdik. Hücrelerde enflamasyonun doğuş şekliyle ilgili genel bir mekanizma olduğunu düşündüğümüz bir proteinin üzerine etkiyor." Yapılan keşif, Helleday'ın grubunun bedende DNA'nın nasıl onarıldığına ilişkin yıllardır sürdürdüğü araştırmaların bir sonucu olarak gerçekleşti. Amaçlardan biri, tümör hücrelerinin DNA'sına hasar vererek, kanserle savaşmaktı. Çeşitli ilerlemeler zaten raporlanmıştı ve bunlar, başka şeylerin yanı sıra, PARP baskılayıcıları kullanılarak ırsi göğüs ve yumurtalık kanserinin yeni bir tedavisine olanak sağlamıştı. Keşif, araştırmacıların DNA'daki oksijen hasarını onaran enzimi baskılamak için yeni bir molekül geliştirdiği sırada, enflamasyonu da baskıladığını fark ederek şaşırmalarıyla gerçekleşti. Anlaşıldı ki, OGG1 (8-oksoguanin DNA glikozilaz 1) enzimi DNA'yı onarmak dışında, enflamasyonu da tetikliyordu. Baskılayıcı ise TNF alfa gibi enflamatuar proteinlerin salınımını bloke ediyor. Akut akciğer hastalığı olan fareler üzerinde yapılan deneylerde, araştırmacılar enflamasyonu baskılamayı başardı. Helleday, bu keşif sayesinde çok ciddi bir rahatsızlık için yeni bir tedavi geliştirilebileceğini vurguluyor. OGG1 baskılayıcısını geliştireceklerini ve sepsis, COPD ve şiddetli astım gibi hastalıkları geçirmek ya da hafifletmek amacıyla enflamatuar hastalıkların yeni tedavilerini arayacaklarını ekliyor.


New York'ta bulunan Icahn Tıp Okulu'ndan araştırmacılar, hasarlı hücresel DNA'nın kendisini onarmasında kilit rol oynayan bir proteinin üç boyutlu yapısını çözdü. İlgililer, bu proteinin kimyasal yapısını bilmenin, kansere karşı yeni ilaçlar tasarlaması konusunda yardımı olabileceğini belirtiyor. Science Advances dergisinde yayımlanan çalışmada, işlevi 2013 yılında keşfedilen PrimPol proteinin alışılmadık konfigürasyonu, iki yıl boyunca yapılan araştırmaların sonucunda deşifre edildi. Hücrelerdeki normal onarım proteinleri DNA'nın çoğunlukla kemoterapi ilaçlarının neden olduğu hasarlı bölümlerine rastladığında PrimPol proteini kullanılıyor. Bu protein, DNA replikasyonunu kurtarmak için hasarı pas geçebiliyor. Ekipten Prof.Aneel K. Aggarwal şöyle anlatıyor: "PrimPol, cisplatin gibi yaygın ajanlarının kanser karşıtı eylemlerine karşı koyabilir. PrimPol'u engelleyerek, pek çok kanserin tedavisinde kemoterapi ilaçlarının etkisini arttırabileceğimizi düşünüyoruz." DNA hasarları sürekli olur. DNA onarımı için hücrenin PrimPol'e gereksinimi vardır. Fakat bazen bu durum bireyin yararına olmayabilir; örneğin kemoterapi ilaçlarına direnç gösterme olaylarında olduğu gibi. DNA eşlenmesinin temel adımları biliniyor. İlk adımda, birbirine geçmiş durumdaki ikili DNA sarmalı ayrılmaya başlıyor ve Y şeklinde bir eşlenme çatalı oluşuyor. Bu iki iplik, yeni DNA ipliklerinin yapılması için şablon görevi görüyor. Primer olarak bilinen kısa bir RNA parçası, yeni DNA'nın sentezlenmesi işlemini başlatıyor. "İnsan hücrelerindeki DNA polimeraz ve primaz etkinliklerinin, ayrı enzimlerin alanları olduğu düşünülüyordu. Daha sonra PrimPol keşfedildi ve DNA eşlenmesine ilişkin anlayışımız dramatik biçimde değişti. PrimPol'un, DNA eşlenmesi noktalandıktan sonra DNA sentezini hem tekrar başlatma hem de gerçekleştirme becerisinin olduğu anlaşıldı," diyor ekipten Dr.Olga Rechkoblit. Bilimciler enzimin keşfinden dolayı son derece heyecanlılardı ama nasıl işlediğini anlayamamışlardı. Dr.Aggarwal ve Dr.Rechkoblit'in organize ettiği ve New York'taki Cornell Üniversitesi, Illinois'deki Argonne Ulusal Laboratuvarı ve Galveston'daki Texas Üniversitesi Tıp Dalı'ndan araştırmacılardan oluşan bir ekip, konuyu araştırmaya karar verdi. "Enzimin üç boyutlu yapısının, diğer DNA polimerazlarınkinden çok farklı olması nedeniyle, yapısının açığa kavuşturulması için grup çalışması gerekiyordu," diyor Dr. Aggarwal. Klinik sonuçların net olduğunu ifade eden Dr.Rechkoblit şöyle anlatıyor: "Kemoterapi ajanlarının çoğu kanser hücrelerini öldürmek için onların DNA'sına zarar verir ve DNA eşlenmesinin tamamlanmasını engeller. Öte yandan PrimPol, eşlenmenin sürmesini destekliyor ve dolayısıyla hücre ölmeyebiliyor. Bu çalışmada tanımlandığı gibi PrimPol'un yapısını bilmek, ileride kanser terapisinde kullanılmak üzere bu enzim için bir inhibitör tasarlamak konusunda paha biçilmez değere sahip." Dr.Rechkoblit, kemoterapi alan hastalara bir yandan da PrimPol inhibitörü vererek, kanser hücrelerinin kendilerini onarmalarının önüne geçilebileceğini ekliyor. Science Advances dergisinde yayımlanan çalışmada, işlevi 2013 yılında keşfedilen PrimPol proteinin alışılmadık konfigürasyonu, iki yıl boyunca yapılan araştırmaların sonucunda deşifre edildi. Hücrelerdeki normal onarım proteinleri DNA'nın çoğunlukla kemoterapi ilaçlarının neden olduğu hasarlı bölümlerine rastladığında PrimPol proteini kullanılıyor. Bu protein, DNA replikasyonunu kurtarmak için hasarı pas geçebiliyor. Ekipten Prof.Aneel K. Aggarwal şöyle anlatıyor: "PrimPol, cisplatin gibi yaygın ajanlarının kanser karşıtı eylemlerine karşı koyabilir. PrimPol'u engelleyerek, pek çok kanserin tedavisinde kemoterapi ilaçlarının etkisini arttırabileceğimizi düşünüyoruz." PrimPol'un Keşfi DNA Eşlenmesinin Anlaşılmasını Sağladı DNA hasarları sürekli olur. DNA onarımı için hücrenin PrimPol'e gereksinimi vardır. Fakat bazen bu durum bireyin yararına olmayabilir; örneğin kemoterapi ilaçlarına direnç gösterme olaylarında olduğu gibi. DNA eşlenmesinin temel adımları biliniyor. İlk adımda, birbirine geçmiş durumdaki ikili DNA sarmalı ayrılmaya başlıyor ve Y şeklinde bir eşlenme çatalı oluşuyor. Bu iki iplik, yeni DNA ipliklerinin yapılması için şablon görevi görüyor. Primer olarak bilinen kısa bir RNA parçası, yeni DNA'nın sentezlenmesi işlemini başlatıyor. "İnsan hücrelerindeki DNA polimeraz ve primaz etkinliklerinin, ayrı enzimlerin alanları olduğu düşünülüyordu. Daha sonra PrimPol keşfedildi ve DNA eşlenmesine ilişkin anlayışımız dramatik biçimde değişti. PrimPol'un, DNA eşlenmesi noktalandıktan sonra DNA sentezini hem tekrar başlatma hem de gerçekleştirme becerisinin olduğu anlaşıldı," diyor ekipten Dr.Olga Rechkoblit. Bu Enzimin Yapısı Farklı Bilimciler enzimin keşfinden dolayı son derece heyecanlılardı ama nasıl işlediğini anlayamamışlardı. Dr.Aggarwal ve Dr.Rechkoblit'in organize ettiği ve New York'taki Cornell Üniversitesi, Illinois'deki Argonne Ulusal Laboratuvarı ve Galveston'daki Texas Üniversitesi Tıp Dalı'ndan araştırmacılardan oluşan bir ekip, konuyu araştırmaya karar verdi. "Enzimin üç boyutlu yapısının, diğer DNA polimerazlarınkinden çok farklı olması nedeniyle, yapısının açığa kavuşturulması için grup çalışması gerekiyordu," diyor Dr. Aggarwal. Klinik sonuçların net olduğunu ifade eden Dr.Rechkoblit şöyle anlatıyor: "Kemoterapi ajanlarının çoğu kanser hücrelerini öldürmek için onların DNA'sına zarar verir ve DNA eşlenmesinin tamamlanmasını engeller. Öte yandan PrimPol, eşlenmenin sürmesini destekliyor ve dolayısıyla hücre ölmeyebiliyor. Bu çalışmada tanımlandığı gibi PrimPol'un yapısını bilmek, ileride kanser terapisinde kullanılmak üzere bu enzim için bir inhibitör tasarlamak konusunda paha biçilmez değere sahip." Dr.Rechkoblit, kemoterapi alan hastalara bir yandan da PrimPol inhibitörü vererek, kanser hücrelerinin kendilerini onarmalarının önüne geçilebileceğini ekliyor.


DNA molekülü, hücrenin çekirdeğine, kromatin adı verilen yapılar şeklinde güzelce sıkıştırılmış durumda bulunur. İplik, minik histon makaralarına sıkıca sarılmıştır. Tek bir insan hücresinde, bu şekilde sarılmış 2 metre uzunluğunda DNA bulunur. Ancak hücresel mekanizmanın, sık sık DNA'nın içerdiği genomik bilgiye erişmesi gerekir. Protein sentezinin gerçekleştirilmesi için genlerden haberci RNA'lara yazım yapılmalıdır. Dahası, hücre bölünmeleri öncesinde tüm DNA'nın kopyasının çıkarılması ve DNA hasarlarının onarılması da gereklidir. Bu nedenle, DNA sürekli olarak açılıp, işlem sonunda da yeniden paketlenir. Bu süreçte rol alan araçların ve sürecin işleyişinin belirlenmesi için yapılan araştırmalardan ikisini özetleyelim. Münih Ludwig Maximilian Üniversitesi Ekibi LMU araştırmacıları, DNA'yı paketleyen ve açan proteinlerden oluşan bir moleküler makinenin içsel işleyişini açığa çıkardı. Hücresel mekanizmanın genoma erişmesi gerektiğinde, kromatin modelleyiciler devreye girer. Bu moleküler makineler, nükleozom makaralarını ileri-geri kaydırarak, DNA bölümlerini açar ve sarar. Gen erişimini sağlayan bu kromatin modelleyiciler, hücre kimliğinin belirlenmesine de yardımcı olur; çünkü hücre tiplerini belirleyen, ifade ettikleri gen kümeleridir. Dolayısıyla gelişim ve hücre farklılaşması için kritik önemdedirler. İşlevsel modelleyiciler çoğunlukla çok büyük kompleksler olup, çok sayıda farklı protein bileşenden oluşurlar. Bileşenlerin koordineli eylemi, onların moleküler makineler olmalarını sağlar. Ayrıntılı yapılarını belirlemek de bu nedenle pek kolay değildir. Prof. Karl-Peter Hopfner liderliğindeki araştırmacılar, 15 altbirimden oluşan nükleozom kaydırıcı modelleyici INO80'in 3D yapısını ortaya çıkarmak için kryo-elektron mikroskobisi kullandı. INO80 ile bir nükleozom arasında oluşan kompleksin rastgele yönelimli açılardan alınmış görüntülerini çözümleyen ekip, aradaki etkileşimi ve mekanizmanın işleyişini açığa çıkarmayı başardı. Çalışmanın ayrıntıları, Nature dergisinde yayımlanan bir makalede özetlendi. Biyokimyasal bir bakış açısından, modelleyiciler ağır düzenleme görevlerinden sorumludur. Bu görevleri yerine getirmek için büyük ölçekli değişiklikleri hatasız olarak gerçekleştirmeleri gerekir. Nükleozomların konumlarını değiştirmek amacıyla, INO80 kompleksinin önce nükleozomal histonlar ile DNA arasındaki bağlantıları gevşetmesi gerekir. INO80 kompleksinin bir parçası olan bir moleküler motor, çift sarmallı DNA'yı nükleozomdan bölüm bölüm ayırır. Bunu yaparken, normalde DNA'nın histon parçacığı çevresinde sıkıca sarılı kalmasını sağlayan bağlantıları kırarak ilerler. Geçici bir çift sarmallı DNA ilmeği oluşur. Kompleksin diğer altbirimlerinin de farklı görevlerle desteklediği açma işleminin ardından gereken erişim sağlanır ve DNA yeniden paketlenir. Penn State Üniversitesi Ekibi Araştırmacılar, DNA'nın paketini açan özelleşmiş proteinleri sistematik olarak belirleyebilen yeni bir yöntem geliştirdi. Yöntemi geliştiren ekip, söz konusu proteinlerin ortak özelliklerini de tanımladıkları makaleyi Molecular Cell dergisinde yayımladı. Ekibin kıdemli üyesi Lu Bai, genomun çekirdeğe çok iyi sıkıştırılmış durumda olmasının, bir erişim meselesini gündeme getirdiğine dikkat çekiyor. Histonların etrafına sarılarak boncuk gibi yapılar oluşturan DNA'nın, protein sentezi amacıyla RNA'ya yazımı için sarımlarının açılması gerekir. Hücreler bu iş için "nükleozom yer değiştirme araçları" kullanır. Bu etkenlerin görüntülenmesi ve değerlendirilmesi için genel bir yöntemden, bu çalışmaya dek yoksun olduklarını belirtiyor Bai.


İnsan hücreleri, yaşamları boyunca bölünür ve yeni hücreler meydana getirir. Bu süreçte, yeni DNA'nın oluşması için mevcut DNA yapı taşlarının düzenli --hatta ritmik-- bir desteğine ihtiyaç duyulur. İnsan hücrelerinde, yeni DNA, RNR isimli bir enzim tarafından üretilen nükleotid isimli çok küçük seviyedeki yapı taşlarından oluşturulur. Ancak şimdiye kadar, RNR ritminin ve doğru miktardaki nükleotid varlığının, DNA eşlenmesinin ilerleme hızıyla nasıl tam olarak aynı tempoya nasıl sahip olduğunu tamamıyla anlayamamıştık. University of Copenhagen'den araştırmacılar, ilk kez insan hücrelerinin bu süreci herhangi bir hastalığa ve hataya neden olmadan tam olarak nasıl düzenlediğini gösterdikleri bir çalışma yürüttü. Çalışma, aynı zamanda da söz konusu bu ritmin nasıl değiştirilebileceği ve kanser hücrelerini öldürmek için bunun gelecekte nasıl kullanılabileceğine ilişkin de ipuçları sunuyor. Science'da yayımlanan araştırmada, nükleotidlerin düzenleme ve akışı haritalandırıldı. Yapılan analizler, akışın, DNA replikasyonundakiyle aynı ritmi takip ettiğini ve bu ritim takip edilmediğinde de hücrelerin bu ikisinin birbirine uyumlu olması için süreci düzenlediğini ortaya koydu. Bu iki süreç, aynı periyodik ritmi takip ediyor. Araştırmacılar, hücrelerimizdeki nükleotid fabrikası olan RNR'nin, ritmini kaybettiğinde, DNA eşlenmesini de anında yavaşlatan bir mekanizma keşfettiler. Ancak bu durumun, nükleotid desteğinin kritik derece düşük seviyelerde olmadan çok önce gerçekleştiği görüldü. Hücre, nükleotid akışındaki en küçük bir değişime bile tepki oluşturuyor. Eğer ki, üretim yavaşlarsa, reaktif oksijen türlerinden oluşan kimyasal bir sinyal, DNA eşlenmesini yavaşlatma mesajını yayıyor. Araştırma makalesinde, nükleotid desteği ve DNA eşlenme hızı arasındaki bu tarz bir iletişimin, DNA'yı aktif olarak kopyalayan insan genomundaki tüm alanların, bu kimyasal uyarıyı algılayan PRDX2 adlı bir protein içerdiği gerçeğinden yola çıkarak mümkün olduğuna değiniliyor. Bu durum meydana geldiğinde, PRDX2 proteini, DNA'dan TIMELESS isimli bir hızlandırıcı salıyor ve bu salınım, hücrenin DNA kopyalanma sürecindeki hızı yavaşlatıyor. Yavaşlayan DNA replikasyonları, nükleotid üretiminin sürece yetişmesini mümkün hale getiriyor ve aynı DNA sentezi ritmine geri dönüyor. İşte bu sebepten dolayı, neredeyse her zaman DNA yapımı için yeterli nükleotid bulunuyor. Bu durum da herhangi bir hata olmaksızın sağlıklı genomun kopyalanmasını mümkün kılıyor. Araştırmada elde edilen bu bulgu, özellikle de kanserle ilişkili çeşitli hastalıklara da ışık tutuyor. Araştırma ekibi, nükleotid üretimiyle ilgili problemlere yönelik uyarı veren bu kimyasal sinyali devre dışı bırakabileceklerini ileri sürüyor. Bu tip koşullar altında, hücreler replikasyon sürecini yavaşlatamıyor ve araştırmacılar, kimyasal sinyali devre dışı bırakabildikleri bu durumun, çok yüksek bir hızda çoğalmaya yatkınlık gösteren kanser hücrelerinin çoğalmasını engellemede kullanılabileceğini ileri sürüyor. Araştırmacılar; kanser hücrelerinin, anormal genomlara sahip oluşu ve dolayısıyla DNA eşlenmesininin de pek çok engeli aşmak zorunda olmasından kaynaklı DNA'larını yavaş yavaş kopyaladıklarını buldu. Ekip, bu hücrelerin, genomlarını yavaş kopyalama yetilerini ortadan kaldırabildiklerinde; DNA kalıplarında çok fazla darbe ile baş edemediği için kanser hücrelerinin öldüğünü ileri sürüyor. University of Copenhagen'den araştırmacılar, ilk kez insan hücrelerinin bu süreci herhangi bir hastalığa ve hataya neden olmadan tam olarak nasıl düzenlediğini gösterdikleri bir çalışma yürüttü. Çalışma, aynı zamanda da söz konusu bu ritmin nasıl değiştirilebileceği ve kanser hücrelerini öldürmek için bunun gelecekte nasıl kullanılabileceğine ilişkin de ipuçları sunuyor. Science'da yayımlanan araştırmada, nükleotidlerin düzenleme ve akışı haritalandırıldı. Yapılan analizler, akışın, DNA replikasyonundakiyle aynı ritmi takip ettiğini ve bu ritim takip edilmediğinde de hücrelerin bu ikisinin birbirine uyumlu olması için süreci düzenlediğini ortaya koydu. Bu iki süreç, aynı periyodik ritmi takip ediyor. Araştırmacılar, hücrelerimizdeki nükleotid fabrikası olan RNR'nin, ritmini kaybettiğinde, DNA eşlenmesini de anında yavaşlatan bir mekanizma keşfettiler. Ancak bu durumun, nükleotid desteğinin kritik derece düşük seviyelerde olmadan çok önce gerçekleştiği görüldü. Geride Kalan Yapı Taşları Süreci Yakalıyor Hücre, nükleotid akışındaki en küçük bir değişime bile tepki oluşturuyor. Eğer ki, üretim yavaşlarsa, reaktif oksijen türlerinden oluşan kimyasal bir sinyal, DNA eşlenmesini yavaşlatma mesajını yayıyor. Araştırma makalesinde, nükleotid desteği ve DNA eşlenme hızı arasındaki bu tarz bir iletişimin, DNA'yı aktif olarak kopyalayan insan genomundaki tüm alanların, bu kimyasal uyarıyı algılayan PRDX2 adlı bir protein içerdiği gerçeğinden yola çıkarak mümkün olduğuna değiniliyor. Bu durum meydana geldiğinde, PRDX2 proteini, DNA'dan TIMELESS isimli bir hızlandırıcı salıyor ve bu salınım, hücrenin DNA kopyalanma sürecindeki hızı yavaşlatıyor. Yavaşlayan DNA replikasyonları, nükleotid üretiminin sürece yetişmesini mümkün hale getiriyor ve aynı DNA sentezi ritmine geri dönüyor. İşte bu sebepten dolayı, neredeyse her zaman DNA yapımı için yeterli nükleotid bulunuyor. Bu durum da herhangi bir hata olmaksızın sağlıklı genomun kopyalanmasını mümkün kılıyor. Yüksek Hız Kanser Öldürüyor Araştırmada elde edilen bu bulgu, özellikle de kanserle ilişkili çeşitli hastalıklara da ışık tutuyor. Araştırma ekibi, nükleotid üretimiyle ilgili problemlere yönelik uyarı veren bu kimyasal sinyali devre dışı bırakabileceklerini ileri sürüyor. Bu tip koşullar altında, hücreler replikasyon sürecini yavaşlatamıyor ve araştırmacılar, kimyasal sinyali devre dışı bırakabildikleri bu durumun, çok yüksek bir hızda çoğalmaya yatkınlık gösteren kanser hücrelerinin çoğalmasını engellemede kullanılabileceğini ileri sürüyor. Araştırmacılar; kanser hücrelerinin, anormal genomlara sahip oluşu ve dolayısıyla DNA eşlenmesininin de pek çok engeli aşmak zorunda olmasından kaynaklı DNA'larını yavaş yavaş kopyaladıklarını buldu. Ekip, bu hücrelerin, genomlarını yavaş kopyalama yetilerini ortadan kaldırabildiklerinde; DNA kalıplarında çok fazla darbe ile baş edemediği için kanser hücrelerinin öldüğünü ileri sürüyor.


Hücrede bulunan mRNA'nın , kromozomal DNA'nın ilgili bölümünü kopyalayıp, üretilecek proteindeki amino asit sıralamasını belirlediği anlaşılınca, ardından gelen soru, bu sürecin tam olarak nasıl işlediği oldu . Doğal olarak türeyen proteinlerde 20 çeşit amino asit bulunabildiği uzun süredir biliniyordu. Ayrıca mRNA'da sadece 4 çeşit nükleotid olduğu da bilgi dahilindeydi: Adenin , Urasil , Guanin ve Sitozin . Yani 20 farklı amino asit, 4 harfli bir kod ile şifreleniyor demekti. Crick ve Watson'un 25 Nisan 1953 tarihinde DNA'nın yapısı hakkındaki makalelerini yayımlamalarının hemen ardından, fizikçi George Gamow bazların dörtlü bir kod olarak çalışabileceğini önerdi. DNA'da saklı olan bilginin aslında proteinlerin amino asit dizilimlerinin şifresi olduğu gitgide netleşiyordu. Fakat doğadaki proteinlerde 20 çeşit amino asit bulunabilirken, DNA'da sadece 4 çeşit baz vardı. Olabilecek en basit kod olan birebir eşlemenin yetersiz olacağı aşikardı; çünkü öyle bir durumda sadece 4 amino asit kodlanabilir ve 16 tane amino asit açıkta kalırdı. Gamow, DNA'daki bazların bir genetik kod oluşturacak şekilde nasıl bir araya geldiği üzerine tahminler yürütmeye başladı. Her amino asite bir bazın karşılık gelemeyeceğini gördük. Eğer bazlar çift oluşturursa ve her baz ikilisi bir amino asiti kodlarsa, bu durumda 16 farklı dizilim mümkün olur. 20 amino asit için hala yetersiz bir sayı. Fakat üçlü bir kod 64 dizilimi ve hatta dörtlü bir kod 256 dizilimi mümkün kılabilirdi. Genetik kod problemi, Crick ve Brenner tarafından ele alındı. 1961'de bu grup, kodun birbiriyle üst üste gelmeyen üçlü bazlardan oluştuğuna dair deneysel kanıt elde etti. Brenner bu üçlü baza kodon adını verdi. Üç nükleotidlik kodların amino asitleri şifrelediği açıklığa kavuşur kavuşmaz, bu kez hangi amino asitin hangi kod ile şifrelendiği bulmacasına yoğunlaşıldı. Aynı yıl, Nirenberg ve Matthei, kodun ilk harfini çözdü. Ardından, çözülen harf olan Urasil'den üç tanesinin ardarda gelmesi ile şifrelenen Fenilalanin amino asitinin kodonu tanımlandı. Bunu izleyen çalışmalarda uygulanan farklı tekniklerle, 64 kodonun hepsinin şifresi çözüldü. 64 olası kodondan 61'i 20 amino asiti kodlar. Metionin hariç tüm amino asitler birden fazla kodona sahiptir. Örneğin hem AAA, hem de AAG kodonları lisin amino asitine karşılık gelir. Bazı amino asitlerin 4, hatta bazılarının 6 kodonu vardır. Bir amino asitin birden fazla kodonu olması "yozlaşma" olarak anılır; fakat kodonlar tek anlamlıdır. Her kodon yalnız bir amino asite karşılık gelir. Amino asit kodlamayan 3 kodon, durdurma kodonlarıdır. Bunlar, belirli bir DNA diziliminin ifade ettiği amino asit dizisinin sonunu belirtir. Yani ribozom bir durdurma kodonu okuduğunda, amino asit dizilimini sonlandırıp, polipeptidi serbest bırakır. Bir proteini kodlayan DNA parçası, gerekli tüm amino asit dizisi sağlanana kadar devam eder. Bu DNA parçasına açık okunma bölgesi denir. Her kodonun tek bir anlamı olduğunu söyledik ama bu noktada söz etmemiz gereken bir konu daha var: Diğer amino asitler konusu. 1980'li yıllarda bilimciler, model organizma olarak kullanılan E.coli üzerinde çalışırken, selenosistin amino asitinin mRNA'da kendi kodonuna sahip olduğunu keşfettiler: UGA. Yukarıdaki tablodan görüldüğü gibi, UGA kodonu normalde bir durdurma kodonudur. Yapılan çalışmalarda E.coli'nin selenosistin sentezlemek ve protein oluştururken selenosistin yerleştirmek için özelleşmiş hücresel gereçlerinin de olduğu anlaşıldı. Bu aksesuarlar, diğer amino asitleri işlemek için gerekenlerle aynı tipti ve söz konusu alet-edevat arasında, UGA kodonunu tanıyan bir tRNA ile özel olarak selenosistin yerleştiren bir uzatma faktörü de mevcuttu. Ama selenosistinin kodonunun başka bir anlama daha gelebiliyor olması pek hoş karşılanmadı. İşin ilginci, bu durumun bir benzeri, birkaç sene önce zaten fark edilmiş durumdaydı. Şöyle ki, metionin amino asitini kodlayan AUG kodonunun, bir anlamının da "protein sentezini başlat," olduğu anlaşılmıştı. İşi daha da karışıklaştıran şey, selenosistinin diğer amino asitlerden farklı işleniyor olmasıydı. Normalde tRNA'lar kendilerine özgü amino asitleri tutup, onları protein dizilimine eklenecekleri ribozoma taşırken; selenosistinin tRNA'sının fazladan bazı kimyasal etkileri beklemesi gerekiyordu. Selenosistin üreten bir kimyasal tepkime için omurga görevi görecek olan bir "serin"e tutunmalıydı. Ama en büyük sorun, doğada evrensel olarak bulunmamasıydı. Yakın zamanda yapılan genomik analizler, selenosistin insan da dahil hayvanlarda bulunurken, yaşam ağacının diğer dallarındaki üyelerin bazılarında olup, bazılarında olmadığını gösterdi. Örneğin bakterilerde, dizilenen genomların yaklaşık %15'i selenosistin yapıyor. Arkelerde, bir düzineye yaklaşan dizilenen genom arasından sadece ikisi üretiyor. Yüksek bitkilerde ve mayada ise yok. Pirrolisin amino asiti, 2002 yılında, metan üreten bir arke olan Methanosarcina barkeri'nin metil-transferaz enziminin aktif bölgesinde keşfedildi. Normalde durdurma kodonu olan UAG kodonu ile şifreleniyor. Pirrolisin amino asiti çok erken bir zamanda, Son Evrensel Ortak Ata'dan daha önce evrilmesine rağmen, şu anda çok ender bulunuyor. Şimdiye dek sadece yedi farklı organizmada (2 tür bakteri ve 5 tür arke; ortak özellikleri metilamine bağlı yaşamaları) saptandı; bu organizmalarda da sadece az sayıda gende mevcut. Her amino asitin kendine özgü bir tRNA'sı ve aminoasil-tRNA sentetaz enzimi bulunur. İlgili aaRS enzimi, tRNA ile amino asitin bağlanmasını sağlar. Ardından tRNA molekülü amino asite bağlanır ve onu protein sentezlenme bölgesine getirir. 21.amino asit Selenosistin de kendi tRNA'sına sahiptir ama aaRS enzimi yoktur. O nedenle, "serin"in işe karışması gerekir, yukarıda söz ettiğimiz gibi. Pirrolisin ise kendi tRNA'sında da, kendi aaRS enzimine de sahiptir. Crick ve Watson'un 25 Nisan 1953 tarihinde DNA'nın yapısı hakkındaki makalelerini yayımlamalarının hemen ardından, fizikçi George Gamow bazların dörtlü bir kod olarak çalışabileceğini önerdi. DNA'da saklı olan bilginin aslında proteinlerin amino asit dizilimlerinin şifresi olduğu gitgide netleşiyordu. Fakat doğadaki proteinlerde 20 çeşit amino asit bulunabilirken, DNA'da sadece 4 çeşit baz vardı. Olabilecek en basit kod olan birebir eşlemenin yetersiz olacağı aşikardı; çünkü öyle bir durumda sadece 4 amino asit kodlanabilir ve 16 tane amino asit açıkta kalırdı. Gamow, DNA'daki bazların bir genetik kod oluşturacak şekilde nasıl bir araya geldiği üzerine tahminler yürütmeye başladı. Her amino asite bir bazın karşılık gelemeyeceğini gördük. Eğer bazlar çift oluşturursa ve her baz ikilisi bir amino asiti kodlarsa, bu durumda 16 farklı dizilim mümkün olur. 20 amino asit için hala yetersiz bir sayı. Fakat üçlü bir kod 64 dizilimi ve hatta dörtlü bir kod 256 dizilimi mümkün kılabilirdi. Genetik kod problemi, Crick ve Brenner tarafından ele alındı. 1961'de bu grup, kodun birbiriyle üst üste gelmeyen üçlü bazlardan oluştuğuna dair deneysel kanıt elde etti. Brenner bu üçlü baza kodon adını verdi. Üç nükleotidlik kodların amino asitleri şifrelediği açıklığa kavuşur kavuşmaz, bu kez hangi amino asitin hangi kod ile şifrelendiği bulmacasına yoğunlaşıldı. Aynı yıl, Nirenberg ve Matthei, kodun ilk harfini çözdü. Ardından, çözülen harf olan Urasil'den üç tanesinin ardarda gelmesi ile şifrelenen Fenilalanin amino asitinin kodonu tanımlandı. Bunu izleyen çalışmalarda uygulanan farklı tekniklerle, 64 kodonun hepsinin şifresi çözüldü. 64 olası kodondan 61'i 20 amino asiti kodlar. Metionin hariç tüm amino asitler birden fazla kodona sahiptir. Örneğin hem AAA, hem de AAG kodonları lisin amino asitine karşılık gelir. Bazı amino asitlerin 4, hatta bazılarının 6 kodonu vardır. Bir amino asitin birden fazla kodonu olması "yozlaşma" olarak anılır; fakat kodonlar tek anlamlıdır. Her kodon yalnız bir amino asite karşılık gelir. Amino asit kodlamayan 3 kodon, durdurma kodonlarıdır. Bunlar, belirli bir DNA diziliminin ifade ettiği amino asit dizisinin sonunu belirtir. Yani ribozom bir durdurma kodonu okuduğunda, amino asit dizilimini sonlandırıp, polipeptidi serbest bırakır. Bir proteini kodlayan DNA parçası, gerekli tüm amino asit dizisi sağlanana kadar devam eder. Bu DNA parçasına açık okunma bölgesi denir. Genetik şifrenin üç harfli sözcükleri her varlıkta aynıdır. CGA arjinin, GCG de alanin anlamına gelir ve yarasalarda, böceklerde, kayın ağaçlarında, bakterilerde kısaca hepsinde durum aynıdır. Bu sözcükler, yanlış şekilde arkebakteri olarak adlandırılmış olan, Atlantik Okyanusu'nun yüzeyinden binlerce metre derinlikteki kaynayan sülfür kaynaklarında yaşayan organizmalarda ya da çapraşıklığın mikroskobik kapsülleri olan virüslerde de aynıdır. Dünyada nereye giderseniz gidin, hangi hayvana, bitkiye, böceğe ya da su damlasına bakarsanız bakın, eğer canlıysa aynı sözlüğü kullanıyor ve aynı şifreyi biliyordur. Bütün yaşam tektir. Genetik şifre, açıklanamayan sebeplerden ötürü başta silli protozoalar olmak üzere, birkaç yerel anormallik dışında her varlıkta aynıdır. Hepimiz tamamen aynı dili kullanıyoruz. Matt Ridley (Genom ISBN: 9786054238811) Selenosistin: 21.Amino Asit Her kodonun tek bir anlamı olduğunu söyledik ama bu noktada söz etmemiz gereken bir konu daha var: Diğer amino asitler konusu. 1980'li yıllarda bilimciler, model organizma olarak kullanılan E.coli üzerinde çalışırken, selenosistin amino asitinin mRNA'da kendi kodonuna sahip olduğunu keşfettiler: UGA. Yukarıdaki tablodan görüldüğü gibi, UGA kodonu normalde bir durdurma kodonudur. Yapılan çalışmalarda E.coli'nin selenosistin sentezlemek ve protein oluştururken selenosistin yerleştirmek için özelleşmiş hücresel gereçlerinin de olduğu anlaşıldı. Bu aksesuarlar, diğer amino asitleri işlemek için gerekenlerle aynı tipti ve söz konusu alet-edevat arasında, UGA kodonunu tanıyan bir tRNA ile özel olarak selenosistin yerleştiren bir uzatma faktörü de mevcuttu. Ama selenosistinin kodonunun başka bir anlama daha gelebiliyor olması pek hoş karşılanmadı. İşin ilginci, bu durumun bir benzeri, birkaç sene önce zaten fark edilmiş durumdaydı. Şöyle ki, metionin amino asitini kodlayan AUG kodonunun, bir anlamının da "protein sentezini başlat," olduğu anlaşılmıştı. İşi daha da karışıklaştıran şey, selenosistinin diğer amino asitlerden farklı işleniyor olmasıydı. Normalde tRNA'lar kendilerine özgü amino asitleri tutup, onları protein dizilimine eklenecekleri ribozoma taşırken; selenosistinin tRNA'sının fazladan bazı kimyasal etkileri beklemesi gerekiyordu. Selenosistin üreten bir kimyasal tepkime için omurga görevi görecek olan bir "serin"e tutunmalıydı. Ama en büyük sorun, doğada evrensel olarak bulunmamasıydı. Yakın zamanda yapılan genomik analizler, selenosistin insan da dahil hayvanlarda bulunurken, yaşam ağacının diğer dallarındaki üyelerin bazılarında olup, bazılarında olmadığını gösterdi. Örneğin bakterilerde, dizilenen genomların yaklaşık %15'i selenosistin yapıyor. Arkelerde, bir düzineye yaklaşan dizilenen genom arasından sadece ikisi üretiyor. Yüksek bitkilerde ve mayada ise yok. Ve 22.Amino Asit: Pirrolisin Pirrolisin amino asiti, 2002 yılında, metan üreten bir arke olan Methanosarcina barkeri'nin metil-transferaz enziminin aktif bölgesinde keşfedildi. Normalde durdurma kodonu olan UAG kodonu ile şifreleniyor. Pirrolisin amino asiti çok erken bir zamanda, Son Evrensel Ortak Ata'dan daha önce evrilmesine rağmen, şu anda çok ender bulunuyor. Şimdiye dek sadece yedi farklı organizmada (2 tür bakteri ve 5 tür arke; ortak özellikleri metilamine bağlı yaşamaları) saptandı; bu organizmalarda da sadece az sayıda gende mevcut. Her amino asitin kendine özgü bir tRNA'sı ve aminoasil-tRNA sentetaz enzimi bulunur. İlgili aaRS enzimi, tRNA ile amino asitin bağlanmasını sağlar. Ardından tRNA molekülü amino asite bağlanır ve onu protein sentezlenme bölgesine getirir. 21.amino asit Selenosistin de kendi tRNA'sına sahiptir ama aaRS enzimi yoktur. O nedenle, "serin"in işe karışması gerekir, yukarıda söz ettiğimiz gibi. Pirrolisin ise kendi tRNA'sında da, kendi aaRS enzimine de sahiptir.


İnsan vücudu mükemmel bir yapı değildir. Yaklaşık 50 yıldan fazla bir süredir biyologlar, insan genomunun büyük bir çoğunluğunun bir işlevi olduğunu öne sürüyordu, ancak yapılan bir araştırma bu tartışmaya nokta koydu diyebiliriz. Genome Biology and Evolution'da yayımlanan bir çalışmada; DNA'nın büyük bir kısmının kullanışsız olduğu sonucuna varıldı. Araştırmacılar bu sonuca, eğer DNA'mızın büyük bir çoğunluğunun bir işlevi olsaydı, nesilden nesile aktarılan mutasyon oranına bağlı olarak her birimizin bir milyon çocuğa sahip olabileceği ve bu çocukların da hemen hemen hepsinin ölmesi gerektiği hesaplamasıyla ulaştı. Ancak şu an ortalama birkaç çocuğumuz var ve genetik sağlığımız da genel olarak iyi. Dolayısıyla bu çalışma 2012 yılında ünlü genom araştırmacılarının yaptığı çalışmanın aksine DNA'ımızın büyük bir kısmının çöp olduğunu ortaya koyuyor. Araştırmada ilk olarak 1950'li yıllarda DNA'nın protein üretimi talimatlarını nasıl kodladığı araştırılırken DNA'nın neredeyse tüm proteinleri kodladığı varsayılmıştı. Ancak 1970'lere gelindiğinde yalnızca çok küçük bir kısmın (insanlar özelinde bu oran %1) işlevsel protein kodladığı ortaya çıktı. Yine de biyologlar, kodlama işlevi olmayan DNA kısımlarının protein kodlayanların aktivitelerini düzenlemek gibi önemli rolleri olabileceğini düşünüyordu. Fakat genomumuzun %90'ının hala kullanışsız DNA'dan oluştuğu ileri sürülüyordu. 2000'li yıllara gelindiğinde, çöp olarak nitelendirdiğimiz kodlama yapmayan DNA'nın başka işlevlerinin de olabileceği düşüncesi pek çok çalışmayla desteklendi. En çok ses getiren iddia ise 2012 yılında ortaya atıldı. Genom araştırmacıları birliğinin ENCODE adını verdikleri projede, DNA'nın %80'inin bir işleve sahip olduğu ileri sürüldü. Houston Üniversitesinden Dan Graur bu durumu : Bu projeye 400 milyon dolar harcadılar, haliyle önemli bir şey söylemek istediler diyerek yorumladı. Graur, ENCODE'un iddiasına inanmayan büyük çoğunluktaki araştırmacılardan yalnızca biri. Burada asıl mesele işlevseli nasıl tanımladığımızla ilgilidir. ENCODE, DNA'yı herhangi biyokimyasal aktivite gösteren insan genomu olarak tanımlamaktadır. Graur ise DNA'yı yararlı olarak tanımlamak için aktivite göstermesinin yeterli olmadığını savunmuştur. Graur'a göre bir dizinin faydalı olarak tanımlanabilmesi için eğer yararlı bir şey yapmak için evrimleşmişse ve bunu bozan bir mutasyon zararlı bir etki gösteriyorsa mümkün olabilir. DNA'daki mutasyonlar, UV radyasyonu veya hücre bölünmesi esnasında oluşan hatalar gibi pek çok rastgele sebepten kaynaklanabilir. Bu mutasyonlar, DNA'nın bir bazını başka bir baza -Adenin'den Timin'e gibi - dönüştürür ve bir gen içinde ortaya çıktıklarında zararlı olma ihtimalleri çok yüksektir. İnsanlar üreme aracılığıyla, çocuklarına pek çok mutasyon türevi aktarır ve özellikle de kötü mutasyon koleksiyonuna sahip olanlar, kendi çocuklarını dünyaya getirmeden önce ölürler. Böylelikle de evrimsel süreçte türlerin sahip olduğu zararlı mutasyonların tehlikeli seviyelerde aktarılması da engellenmiş olur. Graur'un mantığına göre, bir türde, insanlarda gözlemlediğimiz kadar sıklıkta mutasyon oluyorsa ve genomun %25'inden fazlası işlevsel açıdan önemliyse, türün neslinin tükenmemesi için her bireyin yaklaşık bir milyon çocuk üretmesi gerekirdi. Çünkü her nesil, her yeni bireyde oluşan yaklaşık 100 yeni mutasyonun ölümcül sonuç doğurmaması ihtimali yaklaşık olarak 1 milyonda 1 seviyelerinde olur. İnsanlar olarak hala neslimiz tükenmediğine göre ve herbirimiz milyonlarca çocuk yapmadığımıza göre genomumuzun en fazla %25'i işlevsel öneme sahiptir. Yani DNA'ımızın büyük bir çoğunluğu işlevsel ise önemli sekanslarda büyük miktarda zararlı mutasyon biriktirmiş olurduk. Fakat DNA'ımızın büyük bir kısmı önemsiz ise zararlı mutasyonların çoğunun etkisi ortadan kalkar. Genome Biology and Evolution'da yayımlanan araştırmada, evrimsel süreçte genomlarımızdan zararlı mutasyonların yeterince temizlenmiş olabilmesi için bir çiftin kaç çocuğa sahip olması gerektiği hesaplaması yapıldı. Hesaplamalara göre, eğer genomumuzun tamamı kullanışlı olsaydı, her bir çiftin 100 milyon çocuğu olmalıydı ve zararlı mutasyonların tehlikeli seviyelere ulaşmasını önlemek için de bunlardan çok az bir kısmı hayatta kalabilirdi. Dahası genomumuzun sadece çeyreği bile işlevsel olsaydı her çift ortalama 4 çocuk sahibi olmalıydı ve zararlı mutasyonların tehlikeli seviyelere ulaşmasını önlemek için de bu çocukların sadece 2 tanesi yetişkinliğe kadar hayatta kalabilirdi. Ancak araştırma ekibi, mutasyon hızı ile tarih öncesi ortalama üreme hızını göz önünde bulundurduğunda, DNA'nın %8-14'ünün işlevsel olduğu sonucuna ulaştı. Bu bulgu, PLoS genetics'de yayımlanan ve genomumuzu diğer türlerle karşılaştırarak bunun yaklaşık %8'inin işlevsel olduğu sonucuna ulaşan 2014 yılı çalışması ile de tutarlılık gösteriyor. Bu çalışmada insan genomu ve diğer canlıların genomu karşılaştırılmış ve genomumuzun sadece %8,2'sinin işlevsel olduğu bulunmuştu. Birbiriyle uyumluluk gösteren bu iki araştırma verilerine göre, 10 bazdan yalnızca birinin işlevsel olduğu bir genom ile yaşamımızı sürdürüyoruz. Öte yandan DNA'nın ne kadarının dizileme ile alakalı olmayan işlevselliğe sahip olduğunu henüz bilmiyoruz. Çünkü DNA'nın bazı bölgeleri önemli bir dizilenmeye sahip olmasa da faydalıdır, bu nedenle bu alanlardaki mutasyonlar önemli değildir. Bu durum göz önüne alınsa bile yine de DNA'nın büyük bir kısmı işlevsizdir. Evrimsel sürecimizde, zararlı olabilecek pek çok mutasyon elense de bu durum pek çok kötü mutasyonun genlerimizde birikmesini durdurmuş değildir.


Deoksiribonükleik asit , canlı organizmaların çoğunun genetik bilgisini taşıyan moleküldür; söz konusu çoğunluğun dışında kalanlarda ise genetik bilgi ribonükleik asit molekülü tarafından taşınır. DNA, hücrelerde nesilden nesile kopyalanabilir ; proteinlere çevrilebilir ; gerektiğinde onarılabilir . DNA, nükleotid adı verilen birimlerden oluşan bir polimerdir. Nükleotidlerin başka işlevleri de vardır: Enerji taşımada ATP, GTP; hücresel solunumda NAD, FAD; sinyal aktarımında çevrimsel AMP; koenzim olarak CoA, UDP; vitamin olarak nikotinamid mononükleotid, B2. Protein terimlerini kullanarak, molekülün birincil, ikincil, üçüncül ve dördüncül yapılarından söz edebiliriz: 1. Molekülün Birincil Yapısı: Kovalent Omurga ve Yanlarda Bazlar Bir nükleozid, bir şeker + bir azotlu bazdan oluşur.Bir nükleotid, bir fosfat + bir şeker + bir azotlu bazdan oluşur.DNA'da nükleotid bir deoksiribonükleotiddir 1.1. Fosforik Asit Bir fosfat grubu verir. 1.2. Şeker Halkasal bir pentoz (5 karbonlu şeker) olan deoksiriboz. Şekerdeki karbonlar 1' den 5' ye kaydedilir. Azotlu bazlardan bir azot atomu C1' ye tutunarak , fosfat ise C5' ye tutunarak nükleotidi oluşturur. Dolayısıyla nükleotid şöyledir: fosfat - C5' şeker C1' - baz. 1.3. Azotlu Bazlar Aromatik hetero-halkalılar (bir bileşiğin aromatik olması için halkalı yapıda olması, halkanın düzlemsel olması, halkada konjuge çift bağların bulunması ve halkanın, (4n+2) sayıda -elektronu taşıması gerekir.); pürinler ve primidinler vardır. Başka azotlu bazlar da mevcuttur; özellikle belirtmek gerekirse, yukarıda söz edilenlerden türeyen metillenmiş bazlar vardır. Bazların metillenmesinin işlevsel bir rolü bulunur. Terimler:


Illinois Üniversitesi Urbana-Champaign Yerleşkesi ve Cambridge Üniversitesi bilimcileri tarafından yapılan çalışmada üretilen lipid-karıştırıcı DNA enzimi, kendi sınıfında doğal olarak ortaya çıkan enzimlerden daha yüksek performans gösteren ilk örnek olma niteliği taşıyor. Ekip, yaptıkları çalışmanın ayrıntılarını Nature Communications dergisindeki yayımladıkları makaleyle paylaştı. "Hücre zarları iç kısımda ve dış kısımda farklı birer moleküller kümesiyle hizalanmıştır ve hücreler bunu sürdürmeye büyük miktarda kaynak ayırır. Ama hücrenin yaşamının bazı noktalarında, asimetrinin ortadan kaldırılması gerekir. O zaman içeride olan işaretleyiciler dışarıda durumuna gelir; hücre ölümü gibi bazı süreçler için sinyal gönderirler. Doğada bunu yapan enzimler var ve onlara skramblaz deniyor. Bununla birlikte, skramblazların yetersiz olduğu bazı hastalıklarda, bu doğru biçimde olmaz. Bizim sentetik skramblaz enzimimiz, tedavi için yeni bir yol sunabilir," diyor ekip lideri Aleksei Aksimentiev. Proteinden değil de DNA'dan yapılan yeni sentetik enzim, kanser hücrelerinde hücre ölümünü başlatmak için kullanılabilecek bir sinyal yolağını tetikleyerek, hücre zarı içindeki lipid moleküllerini tersyüz edebiliyor. Aksimentiev'in ekibi, hücre zarlarında porlar ve kanallar oluşturan DNA yapılarına bakarken, DNA skramblaz etkinliğine rastladı. Araştırmacılar, Illinois'deki Mavi Sular süper-bilgisayarını kullanarak, atomik düzeydeki sistemleri modelledi. Zarın içine bazı DNA yapıları yerleştirildiğinde , DNA çevresindeki zardaki lipidlerin, iç ve dış zar katmanları arasında gidip gelmeye başladıklarını gördüler. Bilgisayar modellerinin öngördüğü skramblaz etkinliğini doğrulamak için Illinois ekibi, Cambridge'ten Ulrich keyser'in ekibi ile ortaklık kurdu. Cambridge ekibi, DNA enzimini sentezledi ve vezikül adı verilen model zar baloncukları içinde, sonra da insan meme kanseri hücreleri içinde sınadı. Cambridge'ten lisansüstü öğrencisi Alexander Ohmann, sentezledikleri DNA nano-yapısının kesinlikle hızlı lipid karıştırılmasını sağladığını gösteren sonuçlar elde ettiklerini belirtiyor. En ilginci de, moleküler dinamik simülasyonlarının işaret ettiği yüksek tersyüz etme oranının büyüklük mertebesinin, deneylerdekiyle aynı olduğunu vurguluyor. Bunun doğal skramblazlarda görülenin bin katı kadar daha hızlı olduğunu söylüyor.


Geliştirilmeye çalışılan doğal hücrelerin mümkün olduğunca birebir taklidi olacak yani kısaca biyomimetik alyuvarların, gerçek kırmızı kan hücrelerinin esneklik, oksijen taşıma ve dolaşımda uzun süre kalma gibi özeliklerini göstermesi planlanıyordu. Şimdiye kadar geliştirilen yapay alyuvarlar, bu özellik ve fonksiyonlardan bir veya ikisini gösteriyor ancak tamamını bünyelerinde barındıramıyordu. Şimdi ise ACS Nano tarafından yayımlanan makalede bilim insanları sentetik kırmızı kan hücreleri geliştirerek doğal alyuvarların tüm özelliklerini hatta fazlasını taşıyıp gösteriyor. Kırmızı kan hücreleri kan dolaşımı sırasında akciğerlerden oksijeni alıp taşıyarak dokulara iletir. Bu disk şeklinde hücrelerin muhtevasında milyonlarca hemoglobin molekülü bulunur ve demir bileşenli bu proteinler oksijeni bağlayıp hızla dokulara iletimini sağlar. Buna ek olarak kırmızı kan hücreleri son derece esnek yapılardır ve böylelikle, minik kılcallara geçebilir, damar tıkanıklığı olan kısımlardan geçebilir ve çok dar çeperlerden kanın akış debisiyle iletilebilirler. Alyuvarlar aynı zamanda kendi üzerlerinde yüzey proteinleri bulundurur. Bu proteinler sayesinde de bağışıklık sisteminin diğer hücreleri tarafından tanınmadan yutulup öldürülmekten kurtularak uzun süre hayatta ve dolaşımda kalabilirler. Araştırmacılar Wei Zhu, C. Jeffrey Brinker ve ekip arkadaşları yapay ve biyomimetik alyuvarların doğal kırmızı kan hücrelerinin özelliklerinin tamamını gösterecek ve üstelik terapötik ilaçların dokulara ve doğru noktalara iletilmesi ve toksinleri tespit ederek dolaşımdan uzaklaştırma gibi bir takım yeni rolleri üstelenecek biçimde geliştirmeye çalıştı. Bilim insanları bu sentetik hücreleri üretmeye öncelikle, insanların kan bağışlarından alınmış kırmızı kan hücrelerini incecik silisyum katmanı ile kaplayarak başladı. Daha sonra bu kaplamanın üzeri pozitif ve negatif yüklü polimerlerle kapatıldı. Akabinde silisyum aşındırılıp arındırılınca esnek kopya alyuvarlar elde edilmiş oldu. Son olarak da ekip replikaların üzerini doğal kırmızı kan hücresi zarları ile giydirdi.


Barcelona Institute for Global Health öncülüğünde gerçekleştirilen uluslararası bir ekip tarafından yürütülen yeni bir araştırmaya göre, gece led ışığa maruz kalmanın meme ve prostat kanseri geliştirme riskinin yüksekliği arasında bir bağıntı olduğu rapor edildi. Beyaz LED kaynakların büyük çoğunluğu tarafından yayılan mavi ışık, görülebilir ışık tayfında yer almakta ve özellikle tablet veya telefon gibi elektronik enstrümanlardan yayıldığı da bilinmektedir. Araştırmanın sonuçları ise Environmental Health Perspectives'te yayımlandı. ISGlobal araştırmacısı ve araştırmanın koordinatörü Manolis Kogevinas, Dünya Sağlık Örgütü WHO'nun International Agency for Research on Cancer adlı kanser araştırma ajansının insanlar için muhtemel karsinojen olarak gece çalışanların gece vardiyasını dahil ettiğini belirtiyor. Yine geceleri yapay ışığa maruz kalmak ile, sirkadiyen ritim bozuklukları, meme ve prostat kanseri arasında bir korelasyon bulunduğunu gösteren verilerin mevcut olduğunu da öne sürüyor. Mevcut araştırma ile araştırmacılar şehirlerdeki gece ışıklandırmalarının, bahsi geçen iki kanser türünün gelişimini etkileyip etkilemediğini anlamaya çalıştı. Araştırmanın yazarlarından, Kanada Sherbrooke'taki CEGEP'te fizik profesörü olan Martin Aube'ya göre, şiddeti ve dalga boyuna bağlı olarak yapay ışıklar, özellikle de mavi spektrum içinde olanlar, melatonin üretimini ve salınımını düşürüyor. Araştırmada, İspanya'nın 11 farklı bölgesinden 20 ila 85 yaşları arasındaki 4.000'den fazla bireyin tıbbi ve epidemiyolojik verileri üzerinde analizler gerçekleştirildi. Kişisel anket ve sorular yolu ile içmekan yapay ışık maruziyetleri değerlendirilen katılımcıların yanı sıra, Uluslararası Uzay İstasyonu tarafından çekilmiş Madrid ve Barselona şehirlerinin gece görüntüleri araştırmada veri olarak yerini ald. İki şehir için de elde edilen veriler üzerinden ulaşılan sonuçlar, katılımcılardan; daha yüksek seviyede mavi ışığa maruz kalanların 1.5 ila 2 kat meme ve prostat kanseri geliştirme riski gösterdiği ortaya koydu. Burada karşılaştırma yapılan grup ise çok daha az seviyede yapay mavi ışığa maruz kalanlardan oluşuyor. Araştırmanın başyazarı Ariadna Garcia, ulaşılan artan kanser riski sonuçlarının mavi yapay ışık ile istatistiksel olarak da olsa ilişkilendirilebilmesinin toplum sağlığı sorunu olduğuna dikkat çekiyor. Anlık ışık sensörlerinin kullanıldığı daha bireye dayalı ve kişisel incelemelerin yapıldığı yeni araştırmalara ihtiyaç duyulacağını belirten araştırmacılar aynı araştırmaların daha genç insanlarda yapılması ile maruz kalınan ekran ışıklarının da gerçek anlamda bir kanser risk artışına sebep olup olmadığının anlaşılabileceğini öne sürüyorlar. ISGlobal araştırmacısı ve araştırmanın koordinatörü Manolis Kogevinas, Dünya Sağlık Örgütü WHO'nun International Agency for Research on Cancer adlı kanser araştırma ajansının insanlar için muhtemel karsinojen olarak gece çalışanların gece vardiyasını dahil ettiğini belirtiyor. Yine geceleri yapay ışığa maruz kalmak ile, sirkadiyen ritim bozuklukları, meme ve prostat kanseri arasında bir korelasyon bulunduğunu gösteren verilerin mevcut olduğunu da öne sürüyor. Mevcut araştırma ile araştırmacılar şehirlerdeki gece ışıklandırmalarının, bahsi geçen iki kanser türünün gelişimini etkileyip etkilemediğini anlamaya çalıştı. Araştırmanın yazarlarından, Kanada Sherbrooke'taki CEGEP'te fizik profesörü olan Martin Aube'ya göre, şiddeti ve dalga boyuna bağlı olarak yapay ışıklar, özellikle de mavi spektrum içinde olanlar, melatonin üretimini ve salınımını düşürüyor. Araştırmada, İspanya'nın 11 farklı bölgesinden 20 ila 85 yaşları arasındaki 4.000'den fazla bireyin tıbbi ve epidemiyolojik verileri üzerinde analizler gerçekleştirildi. Kişisel anket ve sorular yolu ile içmekan yapay ışık maruziyetleri değerlendirilen katılımcıların yanı sıra, Uluslararası Uzay İstasyonu tarafından çekilmiş Madrid ve Barselona şehirlerinin gece görüntüleri araştırmada veri olarak yerini ald. İki şehir için de elde edilen veriler üzerinden ulaşılan sonuçlar, katılımcılardan; daha yüksek seviyede mavi ışığa maruz kalanların 1.5 ila 2 kat meme ve prostat kanseri geliştirme riski gösterdiği ortaya koydu. Burada karşılaştırma yapılan grup ise çok daha az seviyede yapay mavi ışığa maruz kalanlardan oluşuyor. Araştırmanın başyazarı Ariadna Garcia, ulaşılan artan kanser riski sonuçlarının mavi yapay ışık ile istatistiksel olarak da olsa ilişkilendirilebilmesinin toplum sağlığı sorunu olduğuna dikkat çekiyor. Anlık ışık sensörlerinin kullanıldığı daha bireye dayalı ve kişisel incelemelerin yapıldığı yeni araştırmalara ihtiyaç duyulacağını belirten araştırmacılar aynı araştırmaların daha genç insanlarda yapılması ile maruz kalınan ekran ışıklarının da gerçek anlamda bir kanser risk artışına sebep olup olmadığının anlaşılabileceğini öne sürüyorlar.


Yeni bir araştırma ile, genç farelerin kemik iliğinin yaşlı farelere transplantasyonu sonucunda, yaşlı farelerde görülen bilişsel düşüşün veya kognitif yeteneklerin düşüşünün azaldığı, hafızanın ve öğrenme yeteneklerinin korunduğu gözlemlendi. Elde edilen sonuçlar, kemik iliği tarafından üretilen kan hücrelerinin yaşlanmasının bilişsel yeteneklerin azalması ile ilgili olduğuna dair elde edilen sonuçlarla da tutarlılık gösteriyor. Araştırmacılardan, mevcut çalışmanın da başyazarı olan Dr. Helen Goodridge, daha önceki çalışmalarda genç farelerden yaşlılara verilen kan hücrelerinin yaşlı farelerde kognitif düşüşü gerilettiği ve kognitif yetenekleri yenilediğinin görüldüğünü ancak bunun neden ve nasılının anlaşılamadığını belirtti. Goodridge'in açıklamasına göre, bu soruların cevaplarından birinin genç kan hücrelerine has özelliklerde yattığı bu araştırmada tespit edildi. Eğer devam eden süreçte benzer araştırmalar insanlarda yapılır ve doğrulanırsa, buradan yola çıkılarak nörodejeneratif bir takım hastalıkların yavaş ilerleyişine karşı etkili terapiler dizayn edilebilecek. Communications Biology'de yayımlanan çalışmada 18 aylık yaşlı fareler iki gruba ayrılarak bir gruba kendi yaşlarındaki farelerden diğer gruba ise 4 aylık farelerden kemik iliği nakledildi. Bundan altı ay sonar iki gruba da standart laboratuvar düzeyi aktivite seviyesi ölçümleri ve öğrenme deneyleri ve de bunlara ek olarak uzamsal bellek ve işler bellek seviye tespit deneyleri uygulandı. Genç farelerden kemik iliği nakledilen fareler, önemli düzeyde daha etkili ve başarılı olarak bu deneyleri gerçekleştirdi. Kontrol grubu olan ve hiçbir şekilde kemik iliği nakli yapılmayan akran fare grubuna göre de daha başarılı olan bu ilk grup araştırmanın başarısını da ortaya koydu diyebiliriz. Bunun üzerine farelerin hipokampuslarını inceleyen araştırma ekibi, genç kemik iliği nakledilen farelerin hipokampuslarında sinir hücrelerinin daha fazla diğer sinirlerle bağ kurduğunu yani daha fazla sinaps oluşturduklarını gözlemledi. Nöron sayısında ise bir fark olmadığı kaydedildi. Buna karşın genç kemik iliği nakledilen farelerde dahi eksik sinapslar tespit edildi. Detaylı analizlerle bunun temel sebebinin ise genç kan hücrelerinin mikroglia hücrelerinin aktivitesini düşürmesi olabileceği öne sürüldü. Mikroglialar her ne kadar beynin bağışıklık hücreleri olarak koruyucu göreve sahip olsa da, çok aktif hale geldiklerinde sinapsların kopmasına neden olabiliyorlar. Bu nedenle daha az aktif olan mikroglialarla beyin maksimum sinapsı oluşturamasa da çok sayıda sinaps oluşturarak üstelik sağlıklı kalıp normal işlevini iyi bir biçimde sürdürebilir. Artan Alzheimer riski ve yüzdesi ile içine girdiğimiz sürecin bu noktada daha zor olacağını belirten araştırmacılar, yürüttükleri araştırmanın genç kemik iliği ve dolayısıyla genç kan hücresi sağlamak ile yaşlı beyinlerinde sinaps kaybının azaltılabildiğini ve yaşlanmaya bağlı işlev kayıplarının giderilebildiğini göstererek bahsi geçen sorunla ilgili dev bir adım atmış oldu. Bulguların optimize edilip insanlara uyarlanması sonucu bu araştırmalar da başarılı olabilirse, potansiyel tedavilere de geçilebilir. Ancak kemik iliğinin bu amaç için uygulanması henüz mümkün görünmüyor. Ne var ki araştırmacılar kişiselleştirilmiş genç kan hücreleri üreterek, kök hücre teknolojisinin bu yönde kullanılması ile, bireyin kendi vücudunda yaşlanmakta olan hücrelere karşı başarılı uygulamaların gerçekleştirilebileceğini one sürüyor. Araştırmacılardan, mevcut çalışmanın da başyazarı olan Dr. Helen Goodridge, daha önceki çalışmalarda genç farelerden yaşlılara verilen kan hücrelerinin yaşlı farelerde kognitif düşüşü gerilettiği ve kognitif yetenekleri yenilediğinin görüldüğünü ancak bunun neden ve nasılının anlaşılamadığını belirtti. Goodridge'in açıklamasına göre, bu soruların cevaplarından birinin genç kan hücrelerine has özelliklerde yattığı bu araştırmada tespit edildi. Eğer devam eden süreçte benzer araştırmalar insanlarda yapılır ve doğrulanırsa, buradan yola çıkılarak nörodejeneratif bir takım hastalıkların yavaş ilerleyişine karşı etkili terapiler dizayn edilebilecek. Communications Biology'de yayımlanan çalışmada 18 aylık yaşlı fareler iki gruba ayrılarak bir gruba kendi yaşlarındaki farelerden diğer gruba ise 4 aylık farelerden kemik iliği nakledildi. Bundan altı ay sonar iki gruba da standart laboratuvar düzeyi aktivite seviyesi ölçümleri ve öğrenme deneyleri ve de bunlara ek olarak uzamsal bellek ve işler bellek seviye tespit deneyleri uygulandı. Genç farelerden kemik iliği nakledilen fareler, önemli düzeyde daha etkili ve başarılı olarak bu deneyleri gerçekleştirdi. Kontrol grubu olan ve hiçbir şekilde kemik iliği nakli yapılmayan akran fare grubuna göre de daha başarılı olan bu ilk grup araştırmanın başarısını da ortaya koydu diyebiliriz. Bunun üzerine farelerin hipokampuslarını inceleyen araştırma ekibi, genç kemik iliği nakledilen farelerin hipokampuslarında sinir hücrelerinin daha fazla diğer sinirlerle bağ kurduğunu yani daha fazla sinaps oluşturduklarını gözlemledi. Nöron sayısında ise bir fark olmadığı kaydedildi. Buna karşın genç kemik iliği nakledilen farelerde dahi eksik sinapslar tespit edildi. Detaylı analizlerle bunun temel sebebinin ise genç kan hücrelerinin mikroglia hücrelerinin aktivitesini düşürmesi olabileceği öne sürüldü. Mikroglialar her ne kadar beynin bağışıklık hücreleri olarak koruyucu göreve sahip olsa da, çok aktif hale geldiklerinde sinapsların kopmasına neden olabiliyorlar. Bu nedenle daha az aktif olan mikroglialarla beyin maksimum sinapsı oluşturamasa da çok sayıda sinaps oluşturarak üstelik sağlıklı kalıp normal işlevini iyi bir biçimde sürdürebilir. Artan Alzheimer riski ve yüzdesi ile içine girdiğimiz sürecin bu noktada daha zor olacağını belirten araştırmacılar, yürüttükleri araştırmanın genç kemik iliği ve dolayısıyla genç kan hücresi sağlamak ile yaşlı beyinlerinde sinaps kaybının azaltılabildiğini ve yaşlanmaya bağlı işlev kayıplarının giderilebildiğini göstererek bahsi geçen sorunla ilgili dev bir adım atmış oldu. Bulguların optimize edilip insanlara uyarlanması sonucu bu araştırmalar da başarılı olabilirse, potansiyel tedavilere de geçilebilir. Ancak kemik iliğinin bu amaç için uygulanması henüz mümkün görünmüyor. Ne var ki araştırmacılar kişiselleştirilmiş genç kan hücreleri üreterek, kök hücre teknolojisinin bu yönde kullanılması ile, bireyin kendi vücudunda yaşlanmakta olan hücrelere karşı başarılı uygulamaların gerçekleştirilebileceğini one sürüyor.


Bilim insanları ve hatta sıradan gözlemciler bile, kuzgunların ve yakın akraba türlerinin son derece akıllı hayvanlar olduklarını uzun süredir biliyorlar. Ancak yapılan araştırmaların çoğu, genel zekaya dair sınırlı bir bakış açısı sağlayan tek deneyler üzerinde şekillendirildi. Bu deneyler çoğunlukla tek tek görevlerde, kuşun bir şey sakladığınızı anlayıp anlamadığını test etmek üzerine tasarlanmıştı. Bu açığı gidermeye çalışan yeni bir çalışma, henüz dört aylık genç kuşlar da dahil olmak üzere kuzgunların, yetişkin büyük apelerinkiyle aynı olan belirli zeka türlerine sahip olduğuna dair en iyi delillerden bazılarını sağlıyor. 10 Aralık'ta (2020) Scientific Reports'ta yayımlanan araştırmada, akıllı kuşlar, zekayı ölçmek için tasarlanmış çeşitli görevlerde şempanzeler ve orangutanlar kadar iyi performans gösterdi. Artık şunu rahatlıkla söyleyebiliriz ki; kuzgunların en azından kullanılan görevlerde büyük apelerle çok benzediğini gösteren çok güçlü delillere sahibiz. Araştırma ekibine göre, tüm bilişsel beceriler yelpazesinde, kuzgunların zekaları gerçekten oldukça şaşırtıcı. Araştırma sonuçları, aynı zamanda da etkileyici bilişsel becerilerin yalnızca primatlara özgü olmadığını, hayvanlar alemindeki belirli türlerde de görüldüğünü bir kez daha ortaya koydu. Yeni araştırmada, ilk olarak 2007 yılında, Almanya-Leipzig'de bulunan Max Planck Entitüsü Evrimsel Antropology bölümünden araştırmacılar tarafından insan çocukları ve büyük apeleri karşılaştıran bilişsel performans ölçümü yapmak için geliştirilen deney, daha büyük bir test grubuna yönelik olarak düzenlendi. Bu deney, önceki yaklaşımların çoğunun yaptığı gibi bilişsel muhakemenin yalnızca belirli bir yönü yerine, bir dizi sosyal ve fiziksel görevdeki genel performansı ölçüyordu. Tekniğin geliştiricilerinden olan Esther Herrmann ve diğer bilim insanları, artık köklü hale gelmiş olan bu tekniği maymunlar, köpekler ve papağanlar da olmak üzere çeşitli türler arası karşılaştırmalar yapmak için kullandılar. Scientific Reports'da 10 Aralık'ta yayımlanan bu yeni çalışmada ise, araştırmacılar, aynı test düzenini sekiz kuzguna uyarladı ve uyguladı. Ölçümler, her biri birden fazla kez tekrarlanan, dört farklı görevi ayrı ayrı içeren, dokuz fiziksel kategori ve altı sosyal kategoriden oluşuyordu. Böylelikle araştırmacılar, kuzgunların neler yapabileceğine dair kapsamlı bir kavrayış geliştirebileceklerdi. Araştırmada kullanılan fiziksel testler, kuşların bir bölgedeki nesne takibi ve rakamları anlama becerilerini ölçüyordu. Örneğin; araştırmacılar, belirli bir kupanın altına bir ödül saklıyor ve ardından kuzgunun ödülü içeren kupayı takip edip edemediğini görmek için kupayı, altında ödül olmayan diğer kupalarla karıştırarak hareket ettiriyordu. Sosyal testlerde ise kuşların deneyi yapan kişi tarafından sunulan ipuçlarını ne kadar iyi takip edebildiğini ölçüyordu. Örneğin, deneyi yapan kişi, kuzguna bakarak ya da işaret ederek hangi bardağın bir ödül içerdiğini işaret ediyor ya da kuzgunlara bir ödüle nasıl erişeceklerini gösteriyor, ardından da kuzgunların gözlemlediklerini uygulayıp uygulamadıklarını gözlemliyordu. Araştırmada, her bir kuzgun için aynı 33 görev; kuzgunlar 4, 8, 12 ve 16 aylıkken tekrarlandı. Sonuçlar oldukça şaşırtıcıydı; çünkü sadece dört aylıkken kuşların çoğunun görevin üstesinden gelebildikleri görüldü. Dahası, genç kuzgunların sonuçları, aynı görevlerle daha önce test edilen yetişkin şempanze ve orangutanlara benzer şekildeydi. Araştırmacılar, kuzgunların bilişsel gelişiminin hızlı takip edilmesi gerektiğini; çünkü yaklaşık dört aylıkken ekolojik ve sosyal çevreleriyle daha fazla etkileşime girmeye başladıklarını ileri sürüyor. Araştırma ekibinden Herrmann, insan performansını diğer maymunlarla karşılaştıran daha önceki araştırmalara dayanarak; 2,5 yaşındaki çocukların sosyal biliş görevlerinde kuzgunlardan daha iyi performans göstereceğini, ancak fiziksel biliş testlerinin çoğunda kuşlara neredeyse eşit olacağını tahmin ediyor.


Genetik Kodun Evrenselliği Kuralını Çiğneyen Mikrop Keşfedildi DNA'dan çoğunlukla "canlının taslağı" olarak söz edilir; yani DNA'da ne yazıyorsa, canlı aynen ona göre yapılandırılacak diye düşünülür. Fakat Almanya'nın Göttingen kentinde bulunan Max Planck Biyofiziksel Kimya Enstitüsü ile Bath Üniversitesi'nin Milner Evrim Merkezi'nden araştırmacılar, bir süre önce ilginç bir keşif yaptı. Bilimciler, ilk kez olarak, DNA kodunun iki farklı çevrimini rastgele kullanan bir mikrop belirledi. Bu beklenmeyen keşif, evrensel bir kural olduğunu sandığımız şeyin, aslında öyle olmadığını ortaya koydu. Çünkü bu mikroptaki proteinler, DNA dizilimine bakılarak tam olarak öngörülemiyor. Tüm organizmalar, nasıl protein yapacaklarını söyleyen genetik bilgiyi ebeveynlerinden alır. Proteinler, bedenimizdeki kimyasal süreçlerin işlemesini sağlayan moleküllerdir. Kalıtılan genetik bilgi, DNA dizilimi olarak söz ettiğimiz, 4 ayrı bazın farklı sıralamaları şeklinde kodlanmıştır. Genetik kod, her bir proteini üretmek için hangi amino asitlerin bir araya getirilmesi gerektiği bilgisini hücreye iletir. Mors alfabesinde arka arkaya gelen üç tane noktanın S harfi demek olması gibi, genetik kod da üç bazdan oluşan gruplar halinde okunarak, amino asitlere çevrilir. Verilen herhangi bir kodonun, hep aynı amino asit anlamına geleceği düşünülüyordu; üç noktanın Mors kodunda hep S harfi olması gibi. Örneğin DNA'daki bir GGA sıralaması, glisin amino asidi anlamına geliyordu. Yapılan yeni araştırmada, doğal bir kodda bu kuralın ilk kez olarak bir istisnası olduğu fark edildi. Ekip, bazı türlerinin alışılmadık bir "evrensel olmayan" kod geliştirdiği alışılmadık bir maya grubunu inceledi. İnsanlar ve hemen hemen tüm diğer canlılar CTG kodonunu lösin amino asidi olarak çevirirken, söz konusu bazı maya türleri bu üçlüye karşılık olarak serin veya alanin aminı asidi üretebiliyor. Bu zaten yeterince tuhaf ama ekip daha tuhaf bir durumun da farkına vardı: Ascoidea asiatica türü maya, bu kodonu serin veya lösin amino asitlerinden birine rastgele şekilde çeviriyordu. Bu kodonun çevrileceği her seferde, hücrede yazı-tura atılıyor gibiydi. Bath Üniversitesi'nden Laurence Hurst şöyle anlatıyor: "Böyle bir şeyi ilk kez görüyoruz. CTG çevrimlerinin yaklaşık %50'sinde serin, kalanında lösin olarak yapıldığını keşfettiğimizde çok şaşırdık. Genetik kodların son kuralı da, yani çevrimin deterministik olduğu da, çiğnendi. Bu durum, bu genomu benzersiz kılıyor; DNA'yı bilseniz de proteinleri öngöremiyorsunuz."


Genetik kodun keşfi, modern biyolojideki en önemli ilerlemelerden biriydi. Ama bir DNA kodunda protein diziliminden daha fazlası vardır; DNA uç-birleştirme , yerelleştirme, katlama ve yönetme sinyalleri taşır ki bunlar çoğunlukla protein-kodlayan dizilimin içine gömülü olur. Bu sayıda Itzkovitz ve Alon, genetik kodda bulunan özgün 64'ten 20'ye eşlemenin, protein-kodlayan bölgelerin bu fazladan bilgiyi taşıması için optimize olmuş olabileceğini ortaya koyuyor ve bu özelliğin, çerçeve kayması hatalarının olumsuz etkilerini en aza indirme seçiliminin ek kazancı olarak evrilmiş olabileceğini ileri sürüyor. İlk Kod Kuramlarının Vahşi Batısı ve Virgülsüz Kod Kodun öyküsündeki ilk ışık parıltısı, Dounce (1952) tarafından o zamanlar sıra dışı bir fikir olan nükleotidlerin sıralamasının polipeptid zincirlerindeki amino asitlerin sıralamasını belirlediğinin ortaya atılmasıyla gelmişti. Eşlenme için açıklama sunan DNA'nın çift-sarmal yapısının keşfinden sonra (Watson & Crick 1953), genetik ifadelenmenin sırlarını çözme yarışı başladı. Gamow (1954) bir anahtar-kilit mekanizması önerdi; buna göre, dört nükleotidden oluşan DNA'daki deliklere amino asitler özgün olarak bağlanıyordu. Deliğin şekli, ona hangi amino asidin bağlanabileceğini belirleyerek, DNA diziliminin özgün bir amino asit dizilimi kodlamasına olanak tanıyordu. Her bir deliği oluşturan dört bazın ikisi bütünleyiciydi ki bu da, her bir amino asidin bir baz üçlüsü tarafından tanımlandığına işaret ediyordu. Dikkatli analizler bu elmas kodun en fazla 20 farklı amino asit kodlayabileceğini açığa çıkararak, kuramı özellikle çekici kıldı. Ama kodonların kesiştikleri düşünüldü: Proteindeki konum-1'de bulunan amino asidi kodlayan üç nükleotid, amino asit-2'yi kodlayan nükleotidlerin ikisini içerecekti. Bu da mümkün olan amino asit dizilimlerini kısıtlayacaktı (Gamow 1954). Fakat Gamow'un sonuçlarını (Gamow 1954; Gamow et al. 1956) analiz eden Crick ve çalışma arkadaşları, doğada böyle kısıtlamalar bulunmadığını gün yüzüne çıkardı (Crick et al. 1957). Aynı yıl Brenner (1957) kesişen bir üçlü kodun olasılık dışı tutulabileceğini gösterdi. Ama alternatif, kesişmeyen üçlülerin olduğu bir koda sahip olmak, doğru okuma çerçevesini seçme ve zorunlu tutma problemini gündeme getiriyordu. Diziyi ard-arda çevirmekle problemin çözülebileceğini anladıkları halde, başlatma kodonlarından haberleri olmadığından, Crick ve çalışma arkadaşları bir virgülsüz kod önerdi (Crick et al. 1957). Virgülsüz kod, keyfi amino asit dizilimleri için kodlamaya izin veriyor ve sadece tek bir okuma çerçevesinde okunabiliyordu; yanlış çerçevede okumaya yönelik herhangi bir girişim derhal anlamsız olarak tanımlanacaktı. Bu, çok fazla sayıda anlamsız kodon kullanılarak başarılıyordu; öyle ki çerçeve-dışı herhangi bir dizilim ancak onlardan oluşacaktı. Elmas kod durumunda olduğu gibi, bir virgülsüz kod tarafından kodlanabilecek en fazla amino asit sayısı tam olarak 20 idi; doğada kullanılan amino asitlerin sayısını veren baştan çıkarıcı bir tesadüf. Tahminde bulunma oyunu bu kadarla kalmadı. Sinsheimer (1959), A ve C'nin G ve U gibi eşdeğer olduğu sadece iki harflik bir kod önerdi. Bu şemada 20 farklı amino asit kodlamak için en az beş baz gerekiyordu. Ertesi yıl Ycas (1960), proteinlerde farklı amino asit bollukları ve RNA'da farklı baz bollukları sergileyen çeşitli virüslerin deneysel gözlemlerine dayalı bir hipotez ileri sürdü. Bu fikre göre, tekil nükleotidler amino asit kodluyordu ama nükleotid dizilimi gereken bilginin sadece bir kısmını içeriyordu. Üç nükleotidden fazlasının bir amino asidi kodladığı başka kodlar da akıldan geçirildi: Golomb (1962) virgülsüz olan ve çevrimi çok güvenilir kılan ilave özelliklere sahip bir altılı kod önerdi. Genetik kod konusundaki bu erken döneme ait kuramsal yaklaşımlar Hayes (1998) tarafından özetlendi. Fazlalıklı Kodun Optimal Özellikleri Nirenberg ve çalışma arkadaşları tarafından hakiki genetik kodun keşfi (Nirenberg & Matthaei 1961; Nirenberg 2004), kuramsal tahminlere bir son verdi ve virgülsüz kod ile öteki erken dönem kuramlarının çabucak reddedilmesine yol açtı. Kodun fazlalıklı olması şaşırtıcı bir şeydi ve ilgi odağı oldu. Örneğin, aynı amino asidin birkaç benzer kodona atandığı sistemi tanımlayan aile kutuları ve titreme kuralları (Crick 1966) belirlendi. Kodun, rastgelelikten uzak görünen başka çarpıcı özellikleri açığa çıkarıldı. Woese benzer kodonların, benzer kimyasal özellikli, özellikle de benzer kutupsal gereklilikli amino asitlere atandığını gözlemledi (Woese 1965b; Woese et al. 1966a). Kodun, yanlış-çevrim hatalarının etkisini en aza indirmek için optimize olduğunu ileri sürdü. Bu hatalar, bir kodon, bir kökteşe-yakın antikodonlu tRNA vasıtasıyla çevrildiğinde gerçekleşir. Genetik kodun, çevrimsel yanlış-okuma hatalarının etkisini en aza indirecek şekilde optimize olduğu bulgusu, Haig & Hurst (1991) tarafından istatistiksel olarak niceliklendirildi ve taraflı yanlış-çevrim ve mutasyon hesaba katılarak daha da güçlendirildi (Freeland & Hurst 1998).


Bakterilerle yapılan deneyler, var olan genlerin kaynaşarak, yeni proteinler üretebilen yepyeni genler oluşturabildiklerini ortaya koydu. Bütün organizmaların, hayatta kalmak için değişen çevrelerine sürekli uyumlanmaları gerekir. Bu adaptasyonlar, genetik malzemede oluşan değişiklikler sayesinde gerçekleşir. Max Planck Enstitüsü'nden Paul Rainey ve Yeni Zelanda'dan çalışma arkadaşları, yeni ve daha iyi uyumlanmış hücre tiplerinin ortaya çıkışını laboratuvarda araştırıyor. Yaptıkları çalışmadan elde edilen bulgulara göre, bakteriler, halihazırda var olan iki genin kaynaşması aracılığıyla yeni özellikler geliştirebildikleri bir mekanizmaya sahip. Bazı hücre tiplerinde bu durum, genlerin yeni bir transkripsiyon başlatıcının kontrolüne girmesi ve daha yüksek miktarda proteinin gen tarafından kodlanması ile sonuçlanıyor. Diğer durumlarda da, iki komşu gen kaynaşıyor. İki orijinal genin parçalarından oluşan bu yeni genin kodladığı protein, hücre içerisinde farklı bir lokalizasyona sahip oluyor. Bu etkiye, insanlar da dahil diğer organizmalardan aşinayız. Bu tip bir gen füzyonu, çevresine daha iyi uyum sağlayabilen bakteri hücrelerinin ortaya çıkmasına olanak tanıyor. Mevcut genlerin genetik kodundaki değişiklikler, yani mutasyonlar, bir organizmayı yeni özelliklerle donatabilir. Genlerin kopyalanması ve fazladan DNA bölümlerinin eklenmesi, bir organizmanın çevresine uyum sağlama becerisini de ayrıca artırabilir. Evrim süreci içerisinde, tamamen yeni genlerin ortaya çıkması bile mümkündür. Buna, daha önce işlevsel olmayan DNA parçalarındaki değişiklikler sonucunda, söz konusu parçaların işlev kazanması da dahildir. Bu sayede, işe yaramaz DNA parçaları, protein sentezi için işlevsel şablonlar haline gelir. Gen oluşumunun bilinen bir başka mekanizması, iki genin kaynaşmasıdır ve sonucunda yeni bir proteinin üretilmesini sağlar. Bu çıkarımlar, farklı organizmaların genomları karşılaştırılarak elde edildi. Evrim genellikle çok yavaş işlediği için, bu tür bir genetik materyal değişikliğini gerçek zamanlı olarak gözlemlemek genellikle mümkün olmuyor. Dolayısıyla, organizmanın hayatta kalma yeteneğini bu değişikliklerin nasıl etkilediği sorusu yanıtsız kalıyor. Araştırmacılar da bu sebeple sorunun cevabını bulabilmek için bakterilere odaklandılar. Bakteriler, oldukça hızlı üreyebilmelerinin yanında laboratuvarda çok küçük alanlarda yetiştirilebiliyor. Bu, araştırmacıların genomda ortaya çıkan değişiklikleri incelemesine ve evrimin fiili olarak gözlemlenmesine olanak tanıyor. Laboratuvar Ortamındaki Hayatta Kalma Becerisi Araştırmacılar laboratuvar deneylerinde Pseudomonas fluorescens türü bakterilerin, sıvı dolu laboratuvar evreninde hayatta kalma ile ilgili özellikleri nasıl geliştirdiğini incelediler. Bu bakteriler, proteinleri ve diğer besinleri içeren sıvı ortamlarda yetiştirilebiliyorlar. Fakat, bu sırada ortamdaki oksijeni de tüketiyorlar. Yetersiz oksijen ortamı da, hava-sıvı ara fazındaki oksijene erişebilen matları oluşturan mutasyona uğramış bakterilerin gelişmesine zemin hazırlıyor. Matları oluşturan mutasyona uğramış bakteriler, benzersiz buruşuk koloni morfolojileri nedeniyle kolaylıkla tespit edilebilir. Araştırmacılara göre, mat oluşumu, di-guanilat siklaz aktivitesini düzenleyen genlerdeki çeşitli mutasyonel değişikliklerden kaynaklanıyor. Bu mutasyonlar, negatif düzenleyicileri devre dışı bırakarak di-guanilat siklazın aktif bir duruma geçmesine neden olur. Araştırmacılar, negatif düzenlemeye bağlı olan yolları ortadan kaldırdıklarında, buruşuk mat fenotipine neden olan ve daha önce bilinmeyen bir dizi mutasyonu keşfettiler. Ancak bazı kırışmış hücrelerde bu genin aktivitesi değişmedi. Bu hücrelerdeki mutasyonların analizi, bu mutantların di-guanilat siklaz geninden ve komşu bir genden meydana gelen bir kimerik gen içerdiğini gösterdi. Komşu gen tarafından kodlanan protein ise, hücre zarı içerisinde normal bir şekilde aktifti. Dolayısıyla, araştırmacılara göre, genellikle hücre içindeki farklı yerlerde bulunan protein kodlayan iki gen arasında arasında bir kaynaşma olayı olmalı. Kaynaşma sonucu oluşmuş yeni gen tarafından kodlanan protein, zar içerisinde çalışma potansiyeline sahip ve hücre zarı içine gömülü. Bu durum, proteinin aktifleşmesini sağlıyor ve selüloz üretiminin artışına yol açıyor. Diğer organizmalarda da, gen kaynaşmaları sonucunda üretilen proteinler sıklıkla hücre içinde farklı lokalizasyona sahip olurlar. Örneğin, insanlardaki Kua-UEV geni, Kua ve UEV genlerinin kaynaşmasının sonucunda oluşmuştur. Yeni UEV proteini, artık iç hücre zarlarına lokalize olur ve yeni bir işlev gerçekleştirir. İnsanlarda, mitokondriyal proteinler için gen ailelerinin yüzde 64'ü, hücrenin herhangi bir yerinde etkin olan bir protein için bir gen içerir. Araştırmacılara göre, yapılan deneylerdeki gen kaynaşması, buruşuk fenotip ile sonuçlanan mutasyonların yalnızca yaklaşık % 0.1'ini oluştursa da, laboratuvar dışında daha yaygın olabilir. İlgili Makale: Andrew D. Farr et al. Adaptive evolution by spontaneous domain fusion and protein relocalization, Nature Ecology & Evolution (2017). DOI: 10.1038/s41559-017-0283-7 Kaynak: Evolution in the lab, Max Plank Society, Retrieved from https://www.mpg.de/11468338/gene-fusion Bu içerik BilimFili.com yazarı tarafından oluşturulmuştur. BilimFili.com`un belirtmiş olduğu "Kullanım İzinleri"ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz. Kaynak ve İleri Okuma Etiket


Salk Enstitüsü bilimcileri tarafından Cell dergisinde yayımlanan bir makalede, gen düzenleme aracı CRISPR kullanılarak, fakat genom üzerinde değişiklik yapmadan, farelerde tip 1 diyabet ve Duchenne kas distrofisi semptomlarının hafifletildiği duyuruldu. Ekip, CRISPR aracını genleri açıp-kapatmak için kullandıklarını belirtiyor. Hastalık tedavi etmek için genetik düzenleme yapılması söz konusu olduğunda, birisinin DNA'sını kalıcı olarak değişikliğe uğratmanın etik yönü gündeme geliyor. Yeni yöntemde yapılan müdahale ise geri alınabilir; çünkü DNA'nın kendisi değil, kodladığı genlerin nasıl ve ne zaman ifade edileceği düzenleniyor. Ayrıca CRISPR ile genom düzenleme işlemi, DNA'nın her iki ipliğinin de kesilmesini içeriyor ve bazı bilimciler bunun istenmeyen mutasyonlara yol açmasından endişeleniyor. Genetik malzemenin kendisi yerine genlerin ifadesi üzerinde değişiklik yapmak, bu potansiyel problemleri ortadan kaldırıyor.


Günümüzde, hayvanlar ve bitkiler görsel olarak Dünya'ya hakim durumdalar. Bitkiler olmadan Dünya'da bizim ve diğer bütün canlıların yaşamına olanak sağlayan nefes alınabilir bir havaküreye sahip olamazdı. Fakat bitkilerin bunu yaparken bazı mantar türlerinden yardım aldığı ortaya çıktı. Philosophical Transactions of the Royal Society B.'de yayımlanan yeni bir araştırmaya göre, mantarlar, bitki ile toprak arasındaki çok önemli bir boşluğa köprü görevi gördüler. Dünya 4.6 milyar yıl önce oluştuğunda neredeyse hiç atmosferi yoktu. Yerküre soğudukça, bir havaküre oluşmaya başladı, ancak bu ilk atmosfer insanlar için oldukça zehirli olan hidrojen sülfür (H2S), metan (CH4) ve karbondioksit (CO2) gazlarından oluşuyordu. Gezegenimiz daha sonra sıvı su bulunduracak kadar soğudu. Sıvı su ile birlikte de, oksijence zengin bir Dünya atmosferi sürecini başlatan siyanobakteriler oluştu. Yine de bu havaküre, yaklaşık 400-500 milyon yıl önce karasal bitkilerin evrimine kadar hayvansal bir türün yaşamını destekleyebilecek yeterlilikte değildi. Philosophical Transactions of the Royal Society B.'de yayımlanan araştırmanın yürütücülerine göre, bu ilkel bitkiler atmosfere yüksek miktarda oksijen salacak kadar gelişmiş değillerdi ve bu bitkilerde bugünkü bitkiler gibi kök ve damar sistemleri evrimleşmemişti. Ekibe göre, bunun yerine, günümüzdeki bitki-mantar ilişkisinden çok da farklı olmayan simbiyotik bir ilişki geliştirmişlerdi. Bu ilişkide, topraktaki mantarlar, kayalardaki fosforu bitkilere aktarmış ve bu da bitki fotosentezinin gerçekleşmesini sağlamıştır. Karasal bitkiler tarafından yapılan fotosentez, Dünya'daki oksijen üretiminin yaklaşık olarak yarısından sorumludur. Bu işlem için fosfora ihtiyaç vardır, fakat bitkilerin işleyişi için gereken bu maddenin bitkiler tarafından nasıl tedarik edildiğini günümüzde tam anlamıyla açıklayabilmiş değiliz. Kara yaşamına dair en eski fosilin, mantarlara ait olduğunu biliyoruz. Şu ana kadar karasal yaşamda bulunmuş en eski fosil 440 milyon yıllık Tortotubus adlı bir mantar türüne ait. Yani mantarlar, çok uzun zamandır var olan canlılardır ve belki de bitkilerden çok daha önce ortaya çıkmış olabilirler. Mantarlar, kayalardan mineral madde çıkarabilirken, bitkilerin organik maddelere daha fazla bağımlı olmaları bunun bir göstergesi olabilir. Karasal yaşamın ilk günlerinde etrafta çok fazla yaşam yoktu. Fakat, bitkiler, havaküreden karbondioksit alarak fotosentez yaptıkça karbon ürettiler ve ürettikleri karbonu da mantarlara aktardılar. Böylece mutualistik bir ilişki kurulmuştu.