Tamamen Yeniden Tasarlanmış DNA’ya Sahip İlk Canlı Organizma: Syn61led
Güncelleme tarihi: 17 Haz 2019
Musa Çelik – Acıbadem Üniversitesi, Moleküler Biyoloji ve Genetik
Bilim insanları, tamamen yapay ve tüm DNA’sı insan tarafından oluşturulmuş ilk canlı organizmayı üretmeyi başardılar.
Cambridge Üniversitesi’ndeki Moleküler Biyoloji Laboratuvarı’nın araştırmacıları, iki yıllık bir çalışmanın sonucu olarak, bakteri (Escherichia coli) DNA'sını okudu ve yeniden tasarladı. Daha sonra tasarlanmış genomun yapay (sentetik) versiyonuna sahip hücreler oluşturdular.
Yapay genom 4 mega baz çiftine sahiptir, genetik kod birimleri G, A, T ve C harfleriyle yazılmıştır. A4 sayfalarına basılmış hali 970 sayfaya ulaşır. Bu genom şimdiye kadar yapılmış en büyük genomdur.
Projeyi yöneticisi Sentetik Biyoloji Uzmanı Jason Chin, projeye başlamadan önce “Genomu bu kadar büyük yapmanın sonucunda genomda çok fazla değişiklik yapabilmenin mümkün olup olmadığı tam olarak belli değildi” diyor.
Bir hücrenin içinde bulunan DNA, hücre işlevselliği için gereken bilgiye sahiptir. Hücre büyümek için daha fazla proteine ihtiyaç duyduğunda doğru proteini kodlayan DNA'yı okur. DNA harfleri, TCG ve TCA gibi kodon denilen üçlü nükleotid gruplarında okunur.
Denizanasından insanlara kadar neredeyse tüm yaşam 64 kodon kullanır. Fakat birçoğu aynı işi (aynı aminoasidi kodlar) yapar. Toplamda, 61 kodon, doğada herhangi bir protein oluşturmak için bir iplikçik üzerinde boncuklar gibi birbirine bağlanan 20 doğal amino asit kodlar. Diğer üç kodon durdurma (stop) kodonlarıdır; Protein tamamlandığında hücreye durdurma sinyali gönderirler.
Cambridge ekibi, gereksiz kodonlardan (aynı işleve sahip) bazılarını kaldırarak E. coli genomunu yeniden tasarlamayı planladılar. Bir bilgisayarda çalışan bilim insanları, canlı DNA'sı üzerinde çalışmalar yaptılar. Kodon* tablosuna baktığımızda aynı amino asiti kodlayan birden fazla kodon olduğunu biliyoruz. Örneğin, serin** diye adlandırılan bir kodon olan TCG'ye rastladıklarında, aynı işi yapan AGC’yi kullanarak genomu yeniden düzenlediler.
18.214 düzenleme sonrasında, bilim insanları aynı aminoasidi kodlayan farklı kodonlar üzerinde çalıştılar. Yeniden tasarlanan genetik kod daha sonra kimyasal olarak sentezlendi ve organizmanın doğal genomunun yer aldığı E. coli'ye parça parça eklendi. Nature'da açıklanan sonuç, tamamen sentetik ve tamamen değiştirilmiş bir DNA koduna sahip bir mikroptur. Syn61 olarak bilinen canlı, normalden biraz daha uzun ve daha yavaş büyüyor, ancak yine de hayatta kalmayı başarıyor.
Proje yöneticisi Chin, bu tür dizayn edilen yaşam biçimlerinin kullanışlı olabileceğine inanıyor. Bu yaşam biçimlerinin DNA'ları farklı olduğu için istilacı virüslerin içlerinde yayılmaya zorlanır ve bu virüslere karşı dayanıklı olmalarını sağlar. Bazı çalışmalarda faydalar sağlayabilir. E. coli, halihazırda biyofarmasötik endüstrisi tarafından diyabet için insülin ve kanser, multipl skleroz, kalp krizi ve göz hastalıkları için bazı medikal bileşiklerin hazırlanmasında kullanılmaktadır, ancak bakteri kültürleri virüs veya diğer mikroplarla kontamine (kirlenme veya saflığını kaybetme) olduğunda tüm üretim süreci bozulabilir. Gelecekteki çalışmalarda, serbest bırakılan genetik kod, enzimlerin, proteinlerin ve ilaçların üretilmesi için kullanılabilir.
Video: https://www.youtube.com/watch?v=_PU5bCflzEM
Bu makale 15 Mayıs 2019'da yayınlanmıştır.
“Total synthesis of Escherichia coli with a recoded genome” https://doi.org/10.1038/s41586-019-1192-5 linkine tıklayarak orjinal makaleye ulaşabilirsiniz.
* Kodon: Bütün yaşayan canlıların genomları DNA’larında kaydedilmiştir (bazı virüslerin RNA temelli genomları vardır). Genomun bir protein ya da RNA molekülünün yapılması için gerekli şifreyi içeren kısımları gen olarak adlandırılır.
** Serine: Protein biyosentezinde kullanılan ɑ-amino asittir. Bir a-amino grubu, bir karboksil grubu ve onu bir polar amino asit olarak sınıflandıran bir hidroksimetil grubundan oluşan bir yan zincir içerir.
Kaynakça:
2.https://www.youtube.com/watch?v=_PU5bCflzEM
3.https://www.nature.com/articles/s41586-019-1192-5