Tıp

Türk Bilim Adamı Adebalı’dan DNA Onarımının Temelleri

Chris Selby, PhD; Aziz Sancar, MD, PhD; ve Ogün Adebali, PhD

Yaşam nasıl devam eder: USC araştırmacıları DNA onarımının temel mekanizmasını onaylıyor.

Bulgular, Kuzey Carolina Üniversitesi Nobel ödüllü Aziz Sancar’ın laboratuarı tarafından geliştirilen gelişmiş bir DNA dizileme uygulamasından elde edilmiştir.

Hergün bedenlerimizdeki, hücrelerdeki DNA çeşitli nedenlerden ötürü hasar görür ve dolayısıyla hücreler arası DNA onarımı sistemleri yaşamın sürdürülmesinin temel taşıdır. Günümüzde UNC Tıp Fakültesi’nden bilim adamları, bu onarım sistemlerinden nükleotid eksizyon onarımı olarak bilinen onarım sisteminin temel moleküler ayrıntılarını doğruladı ve açıkladı.

Bilim adamları DNA hasarını haritalamak ve analiz etmek için gelişmiş bir dizileme tekniği kullanarak, bakteriyel hücrelerdeki iki önemli eksizyon tamir proteinin fonksiyonlarını gösterdi: Mfd ve UvrD.

Eş-üst düzey yazar UNC’de biyokimya ve biyofizik profesörü Christopher P. Selby PhD, ‘’Bu proteinlerin biyokimyasal mekanizmaları, saflaştırılmış protein ve DNA içeren deneylerden yıllardır biliniyor, fakat bu yeni çalışmada, bu proteinlerin canlı hücrelerdeki rollerini açıklığa kavuşturduk “dedi.

Eş-üst düzey yazar Aziz Sancar, MD, Ph.D ve UNC Biyokimya ve Biyofizik Profesörü Sarah Graham Kenan “Nihayetinde bakteriyel DNA onarımının daha iyi anlaşılması antibakteriyel ilaçların geliştirilmesine yararlı olabilir” dedi.

Araştırma bu hafta Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı’nda yayınlanacaktır.

Sancar, 1980’lerde ve 1990’ların başında bakteri ve insan hücrelerindeki eksizyon tamiri üzerine olan araştırma için 2015 Nobel Kimya Ödülünü aldı. Hayvan hücrelerinde de görülen bu onarım süreci, DNA hasarının en yaygın biçimlerinden birini düzeltir: bulky adduct (Türkçeye hantal DNA eklenmesi olarak çevirebiliriz bunu karşılayan bir terim yok veya “hantal adükt”) Tipik olarak bir toksin veya ultraviyole (UV) radyasyonun neden olduğu DNA’nın istenmeyen bir kimyasal modifikasyonu.

Hücrelerdeki eksizyon tamirini incelemek için Sancar, Selby ve meslektaşları son zamanlarda eksize tamir işlemi sırasında genomdan kesilen, adükt olarak hasar gören DNA’nın küçük boylarını izole edip sıralamalarını sağlayan XR-seq adlı yeni bir teknik geliştirdiler. Bu DNA parçalarının dizilimlerini bilmek, genomdaki lokasyonlarının tam olarak haritalanmasını sağlar.

Bu yöntemi önce 2015’te insan genomunun UV onarım haritası oluşturmak için kullandılar ve 2016’da XR-seq yöntemini, tüm insan genomu için antikanser cisplatin ilacının hasar ve onarım haritalarını oluşturmak için kullandılar. Şimdi bu yöntemi, yeni antibiyotik ilaçları geliştirme potansiyeline sahip E. coli’deki hasar onarımı ile ilgili bazı temel soruları cevaplamak için uyguluyorlar.

Dna GIF - Find & Share on GIPHY

Un-sticker (yapışmaz) Mfd:

Post-doc araştırma görevlisi Ogün Adebali’nin de öncülüğünde yürütülen bu araştırmada, araştırmacılar, Sancar ve Selby’nin önceki çalışmalarında bakterilerde eksizyon tamirinde özel ve mekanik olarak olağandışı bir role sahip oldukları bilinen bir protein olan Mfd’ye ağırlık verdiler.

Selby, ‘’Bence Mfd, E. coli’nin en ilginç proteinidir”der. Bunun nedeni: Bir bakteriyel genin DNA’sı RNA’ya transkribe olurken transkripsiyonun moleküler mekanizması hantal bir adükte sıkıştığında, Mfd devreye girer, DNA’nın hasarlı bölümünü kesen diğer tamir proteinlerini etkinleştirir ve ” Transkripsiyon mekanizmalarını “yapışmaz” hale getirir, böylece işi devam ettirebilir. Bu Mfd kılavuzluğundaki işleme transkripsiyon-çiftli onarımı denir ve aktif olarak kopyalanan DNA iplikçiklerindeki eksizyon tamir oranını açıklar.

E. coli bakteri hücrelerinde UV kaynaklı zararı haritalamak için XR-seq kullanan araştırmacılar, normal hücrelerde transkripsiyona bağlı onarımın açık kanıtlarını buldular, ancak Mfd’den yoksun hücrelerde bulamadılar; böylece proteinin rolü doğruladı.

Unwinder (Çözücü) UvrD:

Daha sonraki deneylerde, araştırmacılar, E. Coli’de yardımcı eksizyon onarım proteini UvrD’nin rolünü hasar gören DNA’nın kesilen her parçasını temizlemek olarak tanımladılar.

UvrD yokluğunda, kesilen DNA parçası kromozomal DNA’ya bağlı kalır, bu da hücresel atık bertaraf enzimlerinin kesmesini zorlaştırır. Aynı zamanda, ipliği kesen tamir proteinleri buna yapışmış kalır ve bu nedenle hasar gören DNA’nın diğer parçalarını çıkarmak için ilerlemeye devam edilir. UvrD’nin görevi, bu hasarlı ve atılmış iplikçikleri kromozomal DNA’dan çözmek, böylece hızlı bir şekilde atılabilmeleri ve bunlarla ilişkili onarım proteinlerinin ilave onarım turlarına katılabilmesidir.

UV ile hasar görmüş E. coli hücrelerinde XR-seq kullanarak, UNC ekibi, UvrD olmadan eksize edilen DNA fragmanlarının kromozomal DNA’ya yapışmış kaldıklarını, hücrelerde daha uzun süre hayatta kaldıklarını ve – eksizyon tamir proteinlerini tutarak – genel oranı yavaşlattığını doğruladı.

Araştırma, Mfd ve UvrD’nin rollerini açıklığa kavuşturmanın yanı sıra, eksizyon onarım süreçlerinin haritalanması ve incelenmesinde yeni XR-seq tekniğinin kullanımını müjdelemektedir.

Adebali, ‘’XR-seq, yeni bir sekans verisi türü sağlar ve bu çalışmada, bir bakteride eksizyon onarımı tamirinin ilk kez haritasını çıkardık. Bu haritanın bilim dünyasına genel olarak faydalı olacağını düşünüyoruz.” dedi.

Araştırmacılar şimdi XR-seq kullanılarak bakteri hücrelerinde olduğu gibi eksizyon tamirinin daha az anlaşıldığı insan ve diğer memeli hücrelerinde daha fazla çalışma yapmayı planlıyorlar.

Araştırmanın ortak yazarları, Sancar laboratuvarında post doc araştırmacılar Yi-Ying Chiou, PhD ve Jinchuan Hu, PhD’dir. Aziz Sancar UNC Lineberger Kapsamlı Kanser Merkezi üyesidir.

Ulusal Sağlık Enstitüleri bu araştırmayı finanse etmiştir.

 

 

Reklamlar