Biyologlar bir hücrenin nasıl çalıştığını anlamak için; farklı kombinasyonlardaki hücrelerden gelen genleri kaldırarak, hücreyi parçalamayı tercih ederler. Bu araştırma ise; bilim adamlarının çoklu genlerdeki arızaların, kanser veya kalp hastalığı gibi yaygın hastalıkları nasıl sürdürebildiğini anlamasına yardımcı olacaktır.
Toronto Donnelly Merkezi‘nde Profesör Charles Boone, Donnelly Center Üniversitesi Öğretim Üyesi ve Müdür Brenda Andrews ve Minnesota-Twin Cities Üniversitesi‘nden Profesör Chad Myers’ın yaptığı araştırma; ekiplerin hücrenin sağlığını destekleyen genlerin nasıl birleştiğini gösteren önceki çalışmalarına dayanıyor.
Bir adım daha ileri giden bu yeni çalışma ise; ilk defa, üç gen’i içeren yüksek dereceli gen kombinasyonlarının, normal hücre fizyolojisini korumaya yardımcı olduğunu inceler.
Toronto Üniversitesi Moleküler Genetik Bölümü ve Kanada İleri Araştırmalar Enstitüsü Kıdemli Profesörü Boone ve Andrews: “Genler arasındaki etkileşimlerin kalıtsal hastalık duyarlılığını sürdürebileceğine dair artan bir anlayış var; bu yüzden bu genetik etkileşimlerin genel prensiplerini anlamak zorundayız.”
Devasa bir Jenga oyunu gibi; kaldırılabilen binlerce gen bloğu var. Çoğu tek blok yapıdan kolayca alınabilirken; kritik blok kombinasyonları kaldırıldığında sistem çöküyor. Benzer şekilde, farklı rollere sahip olan genler, hücreyi canlı tutmak için birleşebilir. Bu tür gen bağlarını kaldırarak, bilim adamları, kişisel sağlığın temelleri hakkında ipuçları ortaya koymayı umuyor.
Artık genom dizileme çalışmalarından, her bireyin binlerce genetik varyantı (genlerin DNA dizisindeki farklılıkları) taşıdığı, sağlığımızı etkilemek için birleşebileceği açık. Bununla birlikte, bu çalışmaların, bir kişinin genetik varyantlarının benzersiz birleşimlerinden hastalık riskini tahmin etmek için istatistiksel bir veri yok. Bu, hastalık riskini ve hastalığı ortadan kaldırmak için genom bilgisini kullanmayı amaçlayan, kişiselleştirilmiş tıbbın önündeki en büyük engeldir.
Kombinasyonel gen fonksiyonunun kurallarını ortaya çıkarmak için; ekip, daha önce genlerin maya hücrelerinde çift olarak nasıl çalıştığını araştırdı. Maya, 6.000 gen ve zaten var olan veri zenginliğinden oluşan nispeten küçük genomuna bağlı olarak, biyologların en sevdiği hücre modellerinden biridir. Daha önce ekip; mayadan 18 milyonu mümkün olan tüm gen çiftlerinden çıkarılmış; 36 milyar muhtemel üçlü kombinasyonun alt kümesi kaldırıldığında neler olduğunu incelemek için çalışmalar yaptı.
İki gen arasındaki etkileşimlere benzer şekilde, üç gen etkileşimlerin aynı zamanda temel ve fonksiyonel olarak ilişkili genler arasında da meydana geldiğini bulmuşlardır. Örneğin aynı moleküler makineye ait olan kısımları kodlarlar veya hücrenin aynı bölümünde bulunurlar. Ancak, üçlü etkileşimlerle, araştırmacılar; ilgisiz işleve sahip olan ve hücrede farklı biyoproseslerde yer alan genler arasında daha şaşırtıcı ortaklıklar görmeye başladılar.
Yüksek Lisans Öğrencisi Elena Kuzmin: “Genetik ağları incelemek, genlerin nasıl bağlandığını, biyolojik süreçlerin birbirleriyle nasıl konuştuğunu ve bir hücrenin çeşitli genlerdeki pertürbasyonlarla* nasıl uğraştığını görmenizi sağlar. Böylece, hücrenin global görünümünü elde edersiniz.
* Pertürbasyon teorisi, tam olarak çözümlenemeyen bir problemin, bu probleme bağlı başka bir problemden yola çıkılarak, yaklaşık bir çözüm elde etmek için matematiksel metotlar içeren teoridir.
Dahası, matematiksel modellemeyi kullanarak araştırmacılar, hücre içindeki tüm genlerin, üçlü etkileşimleri dikkate alındığında oynayacakları bir rolün olduğunu tahmin ederler. Bu nihayet, mayanın 6.000 geninin yalnızca onda birinin hücre sağ-kalımı için neden gerekli olduğunu açıklayabilir. Ayrıca; insan hücreleri de dahil olmak üzere diğer hücre tipleri için geçerli olan bir kuraldır.
Andrews: “Maya çalışmalarımız, çoklu genlerdeki mutasyonların beklenmedik etkilere sahip olduğunu ve insanlar da dahil olmak üzere çok daha karmaşık hücreler ve organizmalarda genetik etkileşimleri anlamak için bir yol haritası sağladığını göstermektedir. Güçlü biyolojik sistemleri desteklemek için birlikte çalışan genlerin kombinasyonlarını tanımlamak, örneğin bir hastalık durumuna düşmesiyle, neyin ters gittiğini çözmek için önemlidir.”
