Ohio State Üniversitesi’ndeki bilim insanları, genom boyutunu etkileyen transpozonların evrimsel tarihini takip etmek için yeni bir simülatör geliştirdi.
Transpozonlar ve Genom Boyutu
Bir genom, her canlı organizmanın DNA’sını içerir, ancak bunun ötesinde, kendi kendini kopyalayıp yapıştırabilen ve genomu “enfekte” ederek boyutunu artırabilen DNA parçaları da içerir. Bu durumun nedenleri hâlâ tam olarak anlaşılamamıştır.
Ohio State Üniversitesi’nden araştırmacılar, transpozon olarak bilinen bu “atlayan genler”in eklenme ve silinme dinamiklerini izlemek için, soy geçmişinden günümüze doğru evrilen yeni bir hesaplama aracı geliştirdiler.
PrinTE Simülatörü
Çalışmanın baş yazarı Shujun Ou, “Transpozon aktivitesi milyonlarca yıl içinde oldukça yoğundur. Genoma ve genomdan birçok transpozon eklenmesi ve silinmesi gerçekleşir,” dedi. Geliştirilen simülatör, bu aktivitenin ayak izlerini kullanarak geçmişte neler olabileceğini incelemeyi amaçlıyor.
Çalışmanın ilk bulguları, mantar genomları üzerinde yapılan bir vaka çalışmasında, TE eklemelerinin patlamalar halinde gerçekleştiğini ve ardından silinmelerin yaşandığını gösterdi. Bu, mantarın daha fazla eklemeyi baskılamak için bir tür savunma mekanizması geliştirdiğini düşündürüyor.
Genom Boyutu Paradoksu
Mısır genomu, transpozon etkisinin en iyi bilinen örneklerinden biridir; genomunun %85’i atlayan genlerden oluşmaktadır. İlk yazar Christopher Benson, “Bunlar, belki de belirgin bir etkiye sahip olmayan büyük bileşenlerdir, ancak varlar. Bu şekilde işlev görüyorlar ve hâlâ anlamaya çalıştığımız yollarla çalışıyorlar,” dedi.
“Bu fenomen, genom boyutu paradoksu olarak bilinir. Genom boyutu önemliyse, daha büyük genomlara sahip bitkilerin daha fazla işlevselliği veya daha karmaşık bir yapısı olmalıdır. Ancak gözlemler, bunun böyle olmadığını gösteriyor,” diye ekledi Ou.
Simülasyon Süreci ve Bulgular
Benson ve Ou, PrinTE’yi daha önceki bir aracı olan TEGenomeSimulator’ın geliştirilmiş bir versiyonu olarak tasarladı. Vaka çalışması, transpozon eklemeleri nedeniyle 1 milyar baz çiftine kadar genişlemiş bir mantar türü üzerine odaklandı. Araştırmacılar, mevcut genomdan teorik bir ortak ata genomu yeniden oluşturdu ve simülasyonlar yaparak bu tahminleri test etti.
Benson, “Simülatörü ileriye doğru oynatacağız. Bazen en iyi uyumu sağlayan simülasyonu bulmak için binlerce simülasyon yapmamız gerekiyor, ancak bu, daha önce tam olarak ele almadığımız hipotezleri test etmemizi sağlıyor,” dedi.
Sonuçlar ve Gelecek Perspektifi
Simülasyonlar, myrtle rust mantarında TE ekleme oranının silinme oranından 4 ila 5 kat daha yüksek olduğunu gösterdi. Bu durum, aşırı büyük bir genom oluşumuna yol açtı ve ardından eklemelerde bir düşüş görüldü; bu da TE aktivitesinin daha sıkı bir kontrol altına alındığını gösteriyor.
Ou, “Bu çalışmanın ana sonuçlarından biri, genom boyutunu kontrol etmenin en etkili yolunun ilk etapta hiçbir enfeksiyon olmaması olduğunu gösteriyor,” dedi. Geliştirilen araç, şu anda diğer sistemleri inceleyen bilim insanları tarafından kullanılmaktadır ve gelecekte TE aktivitesini yavaşlatmak veya türlerin hayatta kalmasına yardımcı olmak için transpozonların silinmesi konusunda yeni kapılar açabilir.
