Bir hücrede bulunan tüm DNA dizilerinin toplamına genom denir. İnsan genomunu anlamak için öncelikle, DNA’nın ne olduğu ve DNA’nın yapısı hakkında kısaca bilgi sahibi olmak gerekir.

Tüm canlılar hücrelerden oluşur. Bu hücrelerde ise hücrenin fonksiyonlarını kontrol eden DNA (deoksiribonükleik asit) adı verilen bir molekül bulunur. DNA molekülü, adenin, guanin, sitozin ve timin olmak üzere 4 çeşit nükleotitten oluşur. Nükleotitler ise, azotlu bir baz molekülü, şeker ve fosfat gruplarından oluşur. Nükleotitlerin birbirinden farkının sağlayan içerdikleri bazlardır. İçerdiği bazın türü de nükleotide adını verir. DNA ise nükleotitlerin dizilerinden oluşan çift zincirli bir moleküldür. DNA üzerindeki çeşitli bölgelerin yani belli nükleotit dizilerinin birbirlerinden farklı görevleri vardır.

Genler

DNA’nın adı en çok duyulan bölgesi ise genlerdir. Fakat, DNA’da genlerin dışında da belirli işlevleri olan diziler vardır. Bir hücrede bulunan tüm DNA dizilerinin toplamına genom denir. Bazı genler, protein kodlanması için gerekli bilgiyi DNA dizisi olarak taşır. Bu genlere protein kodlayan genler denir.

Protein kodlayan genlerin dizisine tamamlayıcı olarak bir mRNA (mesajcı RNA) molekülü sentezlenir. mRNA hücrenin bir organeli olan ribozoma gider. Bu organelde ise, mRNA dizisine karşılık amino asitler sırayla tRNA aracılığıyla taşınır. Amino asitler zincir halinde bağlanır ve protein molekülü oluşur. Genlerin de vücut fonksiyonlarında ve dış görünüşünde etkilerini gösterebilmeleri proteinler ve RNA’lar aracılığıyla olur. Eğer genlerin dizisinde herhangi bir yanlışlık olursa (mutasyon) RNA’lar ve proteinler hatalı şekilde sentezlenir. Bunun sonucunda genetik bir hastalık ortaya çıkabilir.

Protein kodlayan genlerin yapısındaki tüm dizilerin proteinde karşılığı yoktur. Gende promotör adı verilen dizi, RNA sentezinden sorumlu proteinin bağlandığı bölgedir ve bu diziye karşılık RNA sentezi olmaz. Promotör kısmınının ardından gelen dizinin tamamlayıcı olarak RNA sentezlenir. Genin içerisindeki terminatör isimli diziye gelindiğinde de RNA sentezi sona erer.

Protein kodlayan genlere ek olarak genomda, tRNA kodlayan genler, ribozomal RNA kodlayan genler, miRNA kodlayan genler, uzun ve protein kodlamayan RNA’ları kodlayan genler ve yalancı genler vardır.

miRNA’lar belirli mRNA’lara tamamlayıcı olarak sentezlenir. Sentezlendikten sonra ilgili mRNA’ya bağlanarak, mRNA’nın protein sentezine aracılık etmesini önler. Böylece, ilgili protein sentez edilemez. Buna ek olarak son yıllarda dairesel RNA adlı bir molekül ve bu RNA’yı kodlayan genler tespit edilmiştir. Dairesel RNA ise adeta bir sünger görevi görerek miRNA’lı kendine bağlayarak, miRNA’ların protein sentezini durdurmasını önlerler.

Yalancı genler, protein kodlayan genlerin yapısında meydana gelen mutasyonun sonucunda, genin işlevini kaybetmesiyle ortaya çıkarlar. Yalancı genler, protein kodlayan bir gen ile benzer diziyi taşır fakat içerdiği mutasyon nedeniyle protein kodlayamaz ve işlevini yitirmiştir. İşlenmiş yalancı genler ise, sentezlenen mRNA’nın tekrar genoma yerleşmesiyle ortaya çıkar.

Tekrarlı Diziler

Genlerin içerisinde 20-100 baz çifti uzunluğunda kendini tekrar eden dizilere mikrosatellit diziler denir. Genlerin içerinde yer aldıkları için, gendeki bir mutasyon gibi genin işlevini etkiler ve bazı hastalıklarda bu tekrar dizilerinin normalden fazla sayıda olduğu görülmüştür.

Minisatellit diziler ise mikrosatellitlere benzer şekilde tekrarlı dizilerdir. Fakat, mini satellitler mikrosatellit dizilerinden daha büyüktürler ve 1-5 kb uzunluğundadırlar.

Kromozomların ucunda telomer isimli tekrarlı satellit dizileri ve kromozomların mikrotübüllere bağlandıkları noktalarda da tekrarlı satellit dizileri bulunmaktadır.

Satellit dizilerinin uzunlukları kişiden kişiye değişiklik göstermektedir. Bu farklılıktan yararlanılarak DNA parmak izi yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntemde, tekrarlı dizilerin uzunlukları açısından kişilerden alınan örnekler kıyaslanarak aralarında bir akrabalık olup olmadığı tespit edilebilir. Bu nedenle DNA parmak izi yöntemi Adli Tıp alanında sıklıkla kullanılır.

Transpozonlar

Transpozonlar binlerce baz uzunluğunda olabilen tekrarlı ve hareket edebilen DNA bölgeleridir. İnsan genomunun %45’i transpozonlardan oluşur. Bu bölgeler DNA’da bir yerden başka bir yere hareket edebilme özelliğini taşırlar.

İki tür transpozon vardır. Bu transpozonlardan bir türü DNA formunda bir yerden başka bir yere hareket eder. Diğer türe ise, retrotranspozonlar denir. Retrotranspozonların özelliği, kendi dizisine tamamlayıcı olarak bir RNA molekülü öncülünün sentezlenmesidir. Bu RNA molekülüne tamamlayıcı olarak bir DNA molekülü sentezlenir. Çift iplikli bir molekül elde edilir ve genoma bu şekilde eklenir. Ayrıca bu mekanizma, retrovirüslerin kendini konak hücrenin genomuna eklemesine benzediği için, retrotranspozonların aslında kendinini genomumuza eklemiş retrovirüsler olduğu da düşünülmektedir.

İnsan genomunun sadece %2’sini genler oluşturur. Kalan %98’lik kısım protein ve RNA kodlamayan DNA bölgeleridir. Bu nedenle, bilim insanları bu kısımlara çöp DNA ismini vermişlerdir. Bu çöp DNA kısmının büyük bölümünü de transpozonlar oluşturur. Fakat, araştırmacılar son yıllarda çöp DNA ismi verilen tekrarlı dizilerin bir kısmının aslında fonksiyonel olduğunu gözlemlemişlerdir. Örneğin; bu tür dizilere transkripsiyon faktörleri (genlerden RNA sentezini teşvik eden proteinler) bağlanmaktır. Ayrıca, bazı diziler metillenerek yakınındaki genin transkripsiyonunu (RNA sentezini) bloke ederek sinyal görevi yaparlar. Bunlara ek olarak DNA rekombinasyonlarında (parça değişimi) da görev yaptıkları düşünülmektedir. İnsan genomunun yapısını, genomda bulunan bölgelerin işlevlerini, ve bu bölgelerin maruz kaldıkları değişimleri anlamak, genetik hastalıkların tanısının ve tedavisinin yapılabilmesi için oldukça önemlidir.

Kaynakça:
1) Lodish et al. Molecular Cell Biology (fifth edition)

2) https://www.scientificamerican.com/article/what-is-junk-dna-and-what/

Yazar: Ayça Olcay

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here