Türümüz hakkında bizlere en temel ayrıntıları verecek çalışma yollarından biri de hiç şüphesiz genetik şifremiz üzerinde sürdürülen çalışmalardır. İnsanoğlunun her hücresinde bir kopyası bulunan genomik kitabı 4 karakterli (A, T, G, C molekülleri) DNA alfabesiyle 3,5 milyar harfle yazılmıştır. Tepeden tırnağa bütün özelliklerimizin kodlandığı DNA molekülleri bütün hücrelerimizde 23 çift kromozoma bölünerek çekirdek içinde saklanır.

Varlığının aslını arama çalışmaları insanı 2003 yılıyla birlikte “İnsan Genom Projesi” adı altında, kendi genetik şifresinin tamamının bir temsilini oluşturma noktasına ulaştırmıştır. İnsan genom projesinin amacı DNA’mızın 3,5 milyar bazını tek tek okumaktı. Temsili bir dizi (her bireyin DNA dizileri küçük farklılıklar içerdiğinden hiçbir bireyin kod dizilişi bir diğerininkine benzemez.) çıkartıldı, çünkü okunan dizi dünyanın birçok yerinden gönüllü olarak kan örneği veren yüze yakın kişinin genetik kodlarının kullanılmasıyla oluşturulmuştu. Bunun yanı sıra birçok farklı projelerle birlikte toplumlar arasında bulunan dizi çeşitliliklerini belirleyecek olan çalışmalar da yapılmaktadır.

Genom dizisini okumaya başlamadan önce bilim insanları ilk olarak kromozom haritaları çıkarttılar ve daha etkili, hızlı DNA analizleri için daha zarif teknikler geliştirdiler. Bilim insanları gelişen yeni tekniklerle beraber 1999 yılından itibaren daha büyük ölçeklerde DNA dizisini çıkarmayı başardılar (sadece bir yıl içerisinde genomun % 80’inden daha fazla bir veriyi bir araya getirdiler).


İnsan genomunu bilim insanlarının büyük bir sabırla okuduğu olağanüstü büyüklükte bir metin olarak düşünebiliriz. Eğer 3,5 milyarlık harf dizisi bir deftere kayıt edilse idi defterin kalınlığı yaklaşık olarak 200 metre olurdu.

Deneylerdeki her bir dizi belirleme reaksiyonlarıyla bir kerede sadece birkaç yüz harflik/bazlık DNA dizisikesin bir şekilde belirlemek için 6 ila 10 defa okumaya ihtiyaç duyduğunu da eklersek projenin büyüklüğü hakkında bir fikir edinmiş oluruz sanırım. okunabilmektedir. Ayrıca, bilim insanlarının her bazı
Şimdi, bu belirleme işleminin adım adım nasıl gerçekleştiğine kısaca göz atalım:


1- Haritalama
Araştırmacılar proje başlangıcında ilk olarak insan genomunun haritasını çıkardılar. Kromozomlar üzerinde rahatça yönelebilmek için binlerce belirleyici-sınır bölgeler belirlendi.



Kromozomun bir bölümü ve işaretçi bölgeler

Yeteri kadar belirleyici-sınır bölge oluşturulduktan sonra genom boyunca yayılmış uygun ölçülerdeki klonların kütüphaneleri (? Bknz. 2-) oluşturuldu. Bu klonların her biri kullanılabilir ölçülerde ve bakteri içerisinde saklanabilecek şekilde uygun boyutlarda küçük DNA fragmanlarıdır.

Belirleyici bölgeler klonlanan parçanın genomun hangi bölgesinden geldiğini gösteriyor. Bu sayede projeye katkıda bulunan diğer laboratuarların da genomu bölebilmeleri ve çalışmalarını koordine edebilmeleri sağlanmıştır.

2- Kütüphane oluşturmak
Klon kütüphaneleri bilim insanlarına gerçek kütüphanelerin avantajını sağlamıştır: sistemli bir şekilde bilgiye ulaşma imkânını... Bir çok klon kütüphanesinde DNA parçaları E. coli bakterisinde saklanmıştır. Her bir E. coli hücresi (ki bağırsaklarımızda yaşayan bir bakteri türüdür) tek bir DNA segmentini saklar. Böylece her bir fragmanın takip edilebilmesi ve kolayca kopyalanması mümkün hale gelmiştir.


.










3- E. coli’de saklama



İnsan DNA’sının parçalarını saklayan E. coli hücreleri dondurucularda belirsiz bir süre için saklanır. Eğer gerekli olan DNA parçası kütüphaneden alınıp kullanılacaksa o zaman bakteriler basit bir şekilde 37 °C’ye ısıtılarak yaşayabilecekleri uygun ortam sağlanır.Uygun bir ortam sağlanarak kendine gelen E. coli hücreleri sahip oldukları insan genomu parçalarından milyarlarca kopya üretirler. Uygun kültür ortamlarında bir geceliğine bırakılan hücreler milyarlarca sayıya ulaşarakberaberlerinde DNA parçalarının da kopyalanmasını sağlarlar.

4- Dizi Belirleme Reaksiyonları
Milyarlarca sayıya ulaşan bakteri hücreleri içerdikleri DNA’ları bırakmak için kimyasallarla parçalanır ve içerdikleri DNA parçaları ayrıştırılır. Artık ilgili DNA bölgesinin çok sayıda kopyası dizinin belirlenmesi için elde edilmiştir.




















DNA dizisinin belirlenmesi için gerçekleştirilecek reaksiyon tüpünde E. coli ile beraber klonlanan/kopyalanan kalıp DNA parçası, DNA’nın yapıtaşları olan bazlar, DNA’yı kopyalayacak olan DNA polimeraz enzimi ve polimerazın uygun yerde DNA’ya bağlanabilmesi için gerekli kısa DNA parçaları (primerler) bulunur.



Primer dizileri tek zincirli DNAlar üzerindeki tamamlayıcı bölgeye bağlanarak DNA polimeraz enziminin serbest bazları kalıp DNA’da eşleşen yerlere (A bazı her zaman T ile, C ise G ile) bağlamasını sağlar. Reaksiyon çözeltisinde serbest bazların kimisi florasan boya ile bağlanarak işaretlenmiştir (her bir harf farklı bir renkle). Florasan boyayla işaretli bazlardan herhangi biri büyüyen zincire eklendiğinde zincirinin daha fazla uzamasını durdurur. Böylece reaksiyon sonunda farklı uzunluklarda renkli DNA parçaları oluşur.



5- Reaksiyon ürünleri
En kısa DNA parçası primer + tek bir florasan işaretli baz uzunluğu kadar olur iken en uzunları reaksiyonun gücüne göre genellikle 500, 800 baz uzunluğunda üretilir. Üretilen parçalar otomatik dizi belirleme makinesine götürülür.




6- Ürünlerin ayrılması



Farklı uzunluklarda oluşan DNA parçaları Elektroforez adı verilen yöntemle birbirinden ayrılırlar.

DNA molekülleri taşıdıkları fosfat gruplarından dolayı negatif yüklüdür. Elektroforez makinesi porlu jeli üzerinde bir elektrik alanı oluşturarak DNA’ların porlu jel içerisinde negatif kutuptan pozitif elektroda doğru yürümesini sağlar. Jel bir elek gibi davranarak reaksiyonla üretilmiş olan kısa DNA parçalarının uzun olanlarına göre porlardan daha hızlı geçmesini sağlayarak parçaların boyut boyut ayrılmalarını gerçekleştirir.

7- Ürünlerin okunması

DNA’lar jel sonuna ulaştıkça taşıdıkları florasan işaretli bazlar ışık yayması için lazerle uyarılır. Uyarılan bazın yaydığı renkli ışık bir detektör tarafından algılanır ve renge karşılık gelen bilgi bilgisayara aktarılır. Bu işlem tek tek bütün DNA parçaları için gerçekleştirilir.


8- Sonuçların birleştirilmesi


Özel bir bilgisayar programı ile bütün sekanslama reaksiyonlarından elde edilen veriler birleştirilir. Program üst üste binen DNA parçalarını belirleyebilir ve parçaları kromozom üzerinde orijinal yerlerindeki gibi dizebilir.



DNA’nın kesiksiz bir dizisini elde etmek için birçok üst üste binen dizinin okunması gerekir.

Parçalar program sayesinde birleştirildikten sonra internette herkes tarafından rahatlıkla ulaşılabilecek şekilde veritabanlarına aktarıldı ve isteyen kişilerin internet aracılığıyla bu dizi verisini görmesi, analiz etmesi imkânı sağlanmıştır.

İnsan Genom Projesi süresince bilim insanları 50 milyondan fazla sekanslama reaksiyonu gerçekleştirdiler. Dünya çapında iki binden fazla bilim insanı iki düzineden fazla laboratuarda bu proje için çalışarak birçok yeni kavramı, yeni bilgileri insanlığa sunmuştur.

Beğeniler: 1
Favoriler: 0
İzlenmeler: 2001
favori
like
share