Genetikçiler, Kromozom Kalıtımının Düzenleyici Mekanizmasını Keşfetti

 Genetikçiler, Kromozom Kalıtımının Düzenleyici Mekanizmasını Keşfetti

Bayreuth Üniversitesi Genetik Bölümü’nde doktora öğrencisi olan Susanne Hellmuth, burada proteinlerin ayrılması ve daha sonraki immünolojik bulguları için örnekler yüklüyor. (Görsel: Olaf Stemmann)

Her bir hücre bölünmesi sırasında, kromozomlar üzerindeki genetik bilgi, yeni gelişen yavru hücreler arasında eşit olarak dağıtılmalıdır. Separaz enzimi bu süreçte belirleyici bir rol oynar. Bayreuth Üniversitesi Genetik Bölüm Başkanları Susanne Hellmuth ve Olaf Stemmann, separazın aktivitesini düzenleyen ve daha önce bilinmeyen bir mekanizma keşfettiler. Bu temel bulgular, kromozom kalıtımı ile ilgili sahip olduğumuz anlayışa yeni bir boyut katmaktadır. 

Sağlıklı hücre gelişimi için çok önemli: separazın düzenlenmesi

Hücre bölünmesi insanın büyümesi ve üremesi için gereklidir. Bir hücre bölünmeye başlamadan önce, kromozomlar üzerinde depolanan genetik bilgi çoğaltılır. Bu işlem tamamlandığında, her kromozom iki özdeş DNA ipliğinden, kardeş kromatitlerden oluşur. Birkaç proteinden oluşmuş bir halka olan kohezin, bir çift kromatidi bir arada tutar ve her kromozomu kuşatır. Kardeş kromatitlerin tamamen ayrılması, sadece kromozomların ortasında kalan kohezinin separaz enzimi tarafından kesildiğinde gerçekleşebilir. Kromatitler daha sonra iğ ipliğinin iki karşıt ucuna göç ederler, burada yavru hücrelerin genetik temelini oluştururlar.

 

Separaz, kardeş kromatitleri bir arada tutan kohezin halkalarını keser. Bunlar daha sonra iğ ipliklerinin zıt kutuplarına göç eder. (Görsel: Olaf Stemmann)

Bir “koruyucu ruh”, kardeş kromatitin erken ayrılmasını engeller

Bayreuth Üniversitesi’ndeki araştırmacılar Susanne Hellmuth ve Olaf Stemmann, İspanya’daki Salamanca Üniversitesi’nden genetikçilerle işbirliği içinde, shugoshin (Japoncada “koruyucu ruh” anlamına geliyor) proteininin tam olarak bu düzenleme işlevine sahip olduğunu keşfettiler. Shugoshin, separazın, kohezinin ayrılması için doğru zaman gelene kadar inaktif kalmasına neden olur. Bu keşifle, bilim insanları önemli bir genetik bulmacayı çözmeyi başardılar: Şimdiye kadar, separaz enziminin zamanından önce harekete geçmesini engelleyenin sadece securin proteini olduğu biliniyordu. Bu nedenle separazın yalnızca securin tarafından düzenlendiğine inanılıyordu. Ancak bu görüş, separazın, securin mevcut olmasa bile düzgün şekilde işlediği gözlemiyle çelişmektedir. Shugoshin ve securin, separazın yanlış zamanda kromozom ayrılması sürecini başlatmasını önler. Ve securin başarısız olursa, tek başına shugoshin bile insan hücrelerindeki separaz aktivitesini düzenleyebilir.

“Hücre döngüsünde nadir olmayan bir tür fazlalık ile uğraşıyoruz: Hayati bir sürecin düzenli bir şekilde ilerlemesi için doğa, aynı anda iki veya daha fazla farklı şekilde kontrol ederek onu koruyor. Bu, süreci özellikle daha sağlam yapıyor, ama aynı zamanda çalışmayı zorlaştırıyor,” diyor araştırmanın ilk yazarı Susanne Hellmuth.

 

Mitotik kromozomların immünofloresan mikroskopisi. Mavi noktalar, iğ ipliklerinin bağlantı noktası olan kinetokorları işaretler. Her bir kinetokor çifti arasında, kardeş kromatitleri ayırmak için separaz tarafından kesilmesi gereken kohezin halkaları vardır. DNA sarı renkle işaretlenmiştir. (Görsel: Susanne Hellmuth)

İğ ipliklerinin kontrol noktası üzerinden çift denetleme

Hellmuth ve Stemmann başka bir keşif daha yaptılar: Shugoshin ve securinin düzenleyici etkisini kontrol eden iğ ipliklerinin kontrol noktası veya mitotik kontrol noktası (the spindle assembly checkpoint, SAC).  Bu bulgu, araştırmada, SAC’nin kromozom kalıtımı ile ilgili tüm süreçler üzerinde egemenliğe sahip olduğu varsayımını doğrulamaktadır. Bir süredir SAC’nin securini stabilize ettiği ve kohezinin separaz tarafından bölünene kadar bozulmasına izin vermediği biliniyordu. “Nature” dergisinde yayımlanan yazıda, kontrol noktasının shugoshinin separazın erken aktivitesini nasıl enngellediğini gösteriyor: shugoshini SAC bileşeni Mad2 ile ilişkilendirerek. 

Olaf Stemmann, “Bir hakem tarafından yayınımız ile ilgili, ders kitaplarının şimdi yeniden yazılması gerektiğine dair bir açıklama duyduğum için özellikle memnunum,” diyor. “İleri araştırmamız, temel bulgularımızın kanser tedavisinde yerini nasıl bulabileceğini gösterecek.”

 

Kaynak: Geneticists discover regulatory mechanism of chromosome inheritance

Ecenur Can

İlginizi Çekebilir

Cevap yaz

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir