Yeni yayımlanan bir araştırma, genetik şifrenin her zaman düzgün işlemediğini ve RNA’daki bilginin nadiren de olsa bugüne kadar bilinmedik biçimlerde okunabildiğini gösteriyor. Yazarlara göre bu da yeni proteinlerin evriminin önünü açmış olabilir.
Jeff Glasgow/Ariel Hecht/Kelly Irvine/NIST
Moleküler biyolojinin “merkezi dogması” genetik bilginin DNA’dan RNA’ya aktarımını ve RNA’daki verilerin genetik şifre aracılığıyla çevrilmesi sonucu protein sentezini tanımlar. DNA molekülü küçük alt birimlerin bir araya gelmesiyle oluşur. Bu birimlerin A, T, G ve C olmak üzere dört tipi vardır. Bu harfler birimin; adenin, timin, guanin ve sitozin bazlarından hangisini taşıdığını gösterir. DNA’daki bilginin protein sentezinde kullanılabilmesi için mesajcı RNA (mRNA) adı verilen bir aracı molekül görev alır. RNA’da DNA’dakinden farklı olarak T yerine U (urasil) bazı bulunur. mRNA’da DNA’daki her bir üçlü baza karşılık gelen kodonlar yer alır ve her bir kodon protein sentezine katılacak bir aminoasidi ifade eder. Dört harfin üçlü kombinasyonlarından oluşan 64 adet kodon vardır. Bu kodonlardan bazıları başlangıç kodonu olarak görev alır ve protein sentezini başlatır. Bugüne kadar canlı hücrelerinde yedi adet başlangıç kodonunun görev aldığı düşünülüyordu. Stanford Üniversitesi ve ABD Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü’nden araştırmacılar, Nucleic Acids Research dergisinde yayımlanan çalışmalarında 64 kodonun en az 47’sinin zaman zaman başlangıç kodonu olarak işlev görebildiğini belirlediler.
DNA ve RNA’nın kimyasal yapıları ve genetik şifre büyük ölçüde 1950’li ve 60’lı yıllarda ortaya kondu ve o yıllardaki veriler ışığında moleküler biyolojinin temelleri şekillendi. Günümüzden yaklaşık 50 yıl önceki mevcut araştırma olanaklarıyla çoğu canlı türünde az sayıda (başlıca AUG, GUG ve UUG) başlangıç kodonu olduğu tespit edildi.
Yeni bulgular, E.coli bakterisi üzerinde yapılan ve başarısızlıkla sonuçlanan bir çalışma sonrasında ortaya çıkmış. Deneyde E.coli’deki bazı genlerin başlangıç kodonları, protein sentezini başlatmaması gereken kodonlarla değiştirilmiş ve protein oluşmaması beklenmiş. Fakat buna rağmen genlerin ifadelendiği (proteinin üretildiği) tespit edilmiş. Bunun üzerine sonuçları değerlendiren araştırmacılar bugüne kadar, var olan 64 kodonun başlatıcı görevlerinin test edilmediğini fark etmişler.
Son yıllarda geliştirilen metotları kullanan ekip, yeşil floresans ve nanolusiferaz proteinlerinin yaydığı ışıktan yararlanan bir teknolojiyle E.coli’deki 64 kodona ait protein sentezi başlangıcını ölçmüşler. Ölçümler sonucunda 47 kodonun başlatıcı görevi yapabildiğini tespit etmişler.
Bu yeni kodonlar muhtemelen biyolojik gürültüyü temsil ediyor. Yani AUG dışındaki kodonlar “yanlışlıkla” protein sentezi başlatıyorlar ve bu da yalnızca %0,01 ila %1 sıklıkta oluyor.
Öte yandan makale yazarları bu tip hataların evrimsel açıdan anlamlı olabileceğini, ortaya çıkan alçak seviyedeki gürültüden yeni ve işlevsel proteinlerin evriminin mümkün olabildiğini belirtiyorlar.
Çalışma biyolojik sistemlere dair bilgimizin sınırlılığını da gösteriyor. Araştırmacılar makalelerinin sadece bir ilk adım olduğunu, çalışmaların farklı organizmalar üzerinde derinleştirilmesi gerektiğini vurguluyorlar.
İlgili makale: Ariel Hecht Jeff Glasgow Paul R. Jaschke Lukmaan A. Bawazer Matthew S. Munson Jennifer R. Cochran Drew Endy Marc Salit. Measurements of translation initiation from all 64 codons in E. coli. Nucleic Acids Research, 2017 DOI: 10.1093/nar/gkx070
Kaynak: Scienmag.com
Türkçe Çeviri: Sol Haber