Bir hücredeki DNA dizilerinin toplamına genom denir. İnsan genomunu anlamak için öncelikle DNA’nın ne olduğu ve yapısı hakkında kısaca bilgi sahibi olmak gerekir.
Tüm canlılar hücrelerden oluşur. Bu hücrelerde, hücre fonksiyonlarını kontrol eden DNA (deoksiribonükleik asit) adı verilen bir molekül vardır. DNA molekülü 4 tip nükleotitten oluşur: adenin, guanin, sitozin ve timin. Nükleotitler ise azotlu bir baz molekülü ile şeker ve fosfat gruplarından oluşur. Nükleotitleri birbirinden farklı kılan içerdikleri bazlardır. İçerdikleri bazın türü de nükleotide adını verir. DNA, nükleotit zincirlerinden oluşan çift sarmallı bir moleküldür. DNA’nın farklı bölgeleri, yani belirli nükleotit dizileri, birbirinden farklı işlevlere sahiptir.
genler
DNA’nın en yaygın kısmı genlerdir. Bununla birlikte, DNA’da genlerin dışında belirli işlevleri olan diziler vardır. Bir hücredeki DNA dizilerinin toplamına genom denir. Bazı genler, DNA dizileri olarak protein kodlaması için gerekli bilgileri taşır. Bu genlere protein kodlayan genler denir.
Protein kodlayan genlerin dizisini tamamlayan bir mRNA molekülü (haberci RNA) sentezlenir. mRNA hücrenin organeli olan ribozoma gider. Bu organelde, amino asitler mRNA dizisine karşı sırayla RNA boyunca aktarılır. Amino asitler zincirler halinde bağlanır ve bir protein molekülü oluşur. Genler, proteinler ve RNA’lar aracılığıyla vücut fonksiyonları ve görünümü üzerindeki etkilerini gösterebilirler. Gen diziliminde herhangi bir hata (mutasyon) varsa, RNA’lar ve proteinler hatalı sentezlenir. Sonuç olarak, kalıtsal bir hastalık ortaya çıkabilir.
Protein kodlayan genlerin yapısındaki tüm dizilerin bir protein karşılığı yoktur. Bir gendeki adlandırılmış indüklenebilir dizi, RNA sentezinden sorumlu proteinin bağlandığı bölgedir ve bu diziye yanıt olarak RNA sentezi gerçekleşmez. Promotör fragmanını takip eden diziyi tamamlamak için RNA sentezlenir. RNA sentezi, gendeki son diziye ulaşıldığında sona erer.
Protein kodlayan genlere ek olarak, RNA kodlayan genler, ribozomal RNA kodlayan genler, miRNA kodlayan genler, uzun ve protein kodlayan RNA kodlayan genler ve psödojenler vardır.
Mikropartiküller, belirli mRNA’ları tamamlayıcı olarak sentezlenir. Sentezlendikten sonra, karşılık gelen mRNA’ya bağlanarak mRNA’nın protein sentezine aracılık etmesini önler. Bu nedenle, karşılık gelen protein sentezlenemez. Ayrıca dairesel RNA adı verilen bir molekül ve bu RNA’yı kodlayan genler son yıllarda tanımlanmıştır. Öte yandan, dairesel RNA bir sünger görevi görür ve miRNA’yı kendisine bağlayarak miRNA’ların protein sentezini durdurmasını engeller.
Psödojenler, protein kodlayan genlerin yapısındaki bir mutasyonun sonucu olarak bir gen işlevini kaybettiğinde ortaya çıkar. Psödogenler, protein kodlayan gene benzer bir dizilim taşırlar ancak içerdikleri mutasyon nedeniyle proteinleri kodlayamazlar ve fonksiyonlarını kaybetmişlerdir. Manipüle edilmiş sözde genler, sentezlenmiş mRNA genoma yeniden yerleştirildiğinde ortaya çıkar.
tekrarlanan diziler
Uzunlukları 20 ile 100 baz çifti arasında tekrarlanan dizilere mikro uydu dizileri denir. Genlerde bulundukları için gende mutasyon gibi genin fonksiyonlarını etkilerler ve bazı hastalıklarda bu sekansların normalden daha sık olduğu gözlemlenmiştir.
Mikro uydu dizileri, mikro uydulara benzer tekrar eden dizilerdir. Bununla birlikte, mikro uydular, mikro uydu dizilerinden daha büyüktür ve 1-5 kb uzunluğundadır.
Kromozomların uçlarında telomer adı verilen tekrar eden uydu dizileri ve kromozomların mikrotübüllere tutunduğu noktalarda tekrar uydu dizileri bulunur.
Uydu dizilerinin uzunlukları kişiden kişiye değişir. Bu farktan yararlanılarak DNA parmak izi yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntemde tekrarlanan dizilerin uzunlukları açısından bireylerden alınan örnekler karşılaştırılarak aralarında bir ilişki olup olmadığı belirlenebilmektedir. Bu nedenle adli tıp alanında DNA parmak izi yöntemi sıklıkla kullanılmaktadır.
transpozonlar
Transpozonlar, binlerce baz uzunluğunda olabilen tekrarlayan, hareketli DNA bölgeleridir. Transpozonlar insan genomunun %45’ini oluşturur. Bu bölgeler, DNA’da bir yerden başka bir yere hareket etme yeteneğine sahiptir.
İki tür transpozon vardır. Bu transpozonların bir türü, DNA biçiminde bir yerden başka bir yere seyahat eder. Diğer tip retrotranspozonlar olarak adlandırılır. Retrotranspozonlar, sekanslarının bir tamamlayıcısı olarak bir öncü RNA molekülünün sentezi ile karakterize edilir. Bu RNA molekülünün tamamlayıcısı olarak bir DNA molekülü sentezlenir. Bu şekilde çift sarmallı bir molekül elde edilir ve genoma eklenir. Ayrıca retrovirallerin kendilerini bizim genomumuza sokan retrovirüsler olduğuna inanılır, çünkü bu mekanizma retrovirüslerin kendilerini bir konakçı hücrenin genomuna sokmasına benzer.
Genler, insan genomunun sadece %2’sini oluşturur. Kalan %98, DNA’nın protein ve RNA kodlamayan bölgeleridir. Bu nedenle bilim adamları bu parçaları çöp DNA olarak adlandırdılar. Transpozonlar, bu önemsiz DNA parçasının çoğunu oluşturur. Ancak son yıllarda araştırmacılar, önemsiz DNA adı verilen bazı tekrarlayan dizilerin gerçekten işe yaradığını fark ettiler. örnek; Transkripsiyon faktörleri (genlerden RNA sentezini destekleyen proteinler) bu tür dizilere bağlanır. Ek olarak, bazı diziler metillenir ve yakındaki bir genin transkripsiyonunu (RNA sentezi) önleyerek sinyal görevi görür. Ayrıca DNA rekombinasyonunda (kısmi değişim) rol oynadığına inanılmaktadır. İnsan genomunun yapısını, genomdaki bölgelerin fonksiyonlarını ve bu bölgelerin geçirdiği değişimleri anlamak, genetik hastalıkların tanı ve tedavisi için oldukça önemlidir.
Kaynak:
1) Lodish ve ark. moleküler hücre biyolojisi (5. baskı)
2) https://www.scientificamerican.com/article/what-is-junk-dna-and-what/
yazar: Ayka Olkay
Diğer gönderilerimize göz at
[wpcin-random-posts]