Genlerin Aktivitesi Nasıl Tespit Edilir?

Saç renginden vücuttaki hücrelerin özelliklerine kadar pek çok biyolojik özelliği genler belirler. Genler etkilerini nasıl gösterir? Genlerdeki DNA dizilerinden, diziye tamamlayıcı özellikte olan RNA molekülleri sentezlenir. Bu RNA molekülleri de hücrede ribozom adlı bir organale gider. Burada RNA molekülünden protein sentezlenir. Genlerden proteinlerin sentezlendiği bu olaya gen anlatımı denir. Bu protein eğer yapısal protein sınıfındaysa hücrenin yapısına katılır. Eğer işlevsel bir protein olacaksa, enzim ya da hormon olarak görev yapar. Böylece genler, vücudumuzun yapısını ve metabolizmasını, kodladıkları RNA’lar ve proteinler aracılığıyla oluşturur.

Gen anlatımı, hem çok hücreli hem de tek hücreli canlılarda yaşayan hücrelerin işlevini düzenler. Genlerde bir mutasyon ortaya çıktığında, protein normal şekilde sentezlenemez. Protein işlevini gerçekleştiremeyince, genetik hastalıklar meydana gelir. Bu nedenle gen anlatımını tespit etmek hastalıkların tanısı açısından önemlidir. Gen anlatımını ölçmek için birkaç teknik mevcuttur. Bu yöntemlerin bazıları eskiyken, bazıları da yeni ve karmaşıktır. Günümüzde gen anlatımının ölçülmesi, hastalık alt türlerinin saptanması gibi biyomedikal alanda çok sayıda amaç için kullanılır.

Gen Anlatımı İle İlgili Teknikler

Haberci Gen

Bir gen, iki tane fonksiyonel segment içerir. Bunlardan biri protein yapımı için gerekli talimatları taşıyan, kodlama yapan DNA dizisidir. Diğer işlevsel segment de promotör adını alır. Promotör, kodlama yapan kısım ile bağlantılıdır ve gen anlatımını aktive eder ya da baskılar.
Haberci gen yöntemi; genin RNA ve protein üretip üretmediğini test etmek için kullanılır. Bu nedenle, promotör dizisinin alt tarafına; lusiferaz, beta-galaktosidaz ya da beta glukoronozidaz haberci genleri eklenir. Bu haberci genlerden de protein ürelirse, üretilen protein hücrede floresans ışıma yapacaktır. Floresans mikroskoptan ışımanın varlığının saptanması, genin anlatım yaptığını gösterir.

Northern Blot Yöntemi

Bir RNA karışımından spesifik bir RNA molekülünü tespit etmek için kullanılır. Belirli bir doku ya da hücreden izole edilen RNA örneğini analiz etmek için ve belirli bir genin RNA anlatımını ölçmek için kullanılır.

Tekniğin ilk aşamasında RNA moleküllerinin katlanmamış ve tek zincirli halde olduğundan emin olmak için örnek ısıtılır. Sonraki aşamada RNA molekülleri jel elektroforezi adı verilen bir yöntem ile boyutlarına göre ayrılır. Ayrılmanın ardından, RNA jelden bir zara transfer edilir. Transfer tamamlandığında, jeldeki bütün RNA’lar zara geçmiş olur. Zara, aranan RNA molekülünün dizisine bağlanabilecek kısa bir RNA ya da DNA molekülü uygulanır. Ayrıca bu küçük molekül radyoaktif bir atom ya da floresan bir boyayla işaretlenmiştir. Bu molekülün ilgili RNA’ya bağlanmasının ardından tespit edilen ışımayla zardaki RNA molekülünün varlığı ortaya çıkar.

Western Blot Yöntemi

Northern Blot’a benzer bir yöntemdir ama bu yöntem RNA yerine belirli bir proteinin saptanmasında kullanılır. Hücreden izole edilmiş bir protein karışımında belirli bir tür protein saptanabilir. Bunun için proteinler jel ortamında boyutlarına göre ayrılır. Jeldeki proteinler zara aktarılır. Zar, floresan işaretli antikorlarla muamele edilir ve antikorlar da aranan proteine bağlanır.

Real-time PCR

Bu yöntem de Northern Blot gibi, bir RNA karışımından belli bir RNA’yı saptamayı sağlar. Fakat bu yöntemin aşamaları daha farklıdır. Örneklerdeki RNA’ların dizisine tamamlayıcı cDNA’lar sentezlenir. Aranan RNA’nın dizisine tamamlayıcı küçük DNA dizileri (primerler) floresan işaretli olarak, cDNA karışımına eklenir. Aranan RNA’ya karşılık gelen cDNA primerlerle çoğaltılırken floresan ışımanın miktarı ölçülür. Böylece incelen genin anlatımını tespit etmenin yanı sıra, anlatımın miktarı da hesaplanabilir. Buna ek olarak birden fazla genin anlatımı belirlenip, miktarları karşılaştırılabilir.

RNA Dizileme

RNA dizileme yöntemiyle bir örnekte bulunan bütün RNA’ların dizisi çıkarılarak tespit edilebilir. Bunun için örneklerdeki tüm RNA’lar cDNA’ya dönüştürülür ve cDNA’lar parçalara ayrılır. Yeni nesil DNA dizileme teknolojisiyle (bu konuda daha fazla bilgi için: https://www.bilgiustam.com/genlerin-dizisini-nasil-ogrenebiliriz/), tüm parçaların dizisi belirlenir. Parçalar, referans dizilere göre birleştirilir. Bu şekilde, bir örnekteki RNA düzeyinde gen anlatım profili çıkarılır.

Kaynakça:
https://www.news-medical.net/life-sciences/Gene-Expression-Techniques.aspx

Yazar: Ayça Olcay