Kanada’daki Ulusal Bilimsel Araştırma Enstitüsü’nden (INRS) bir araştırma ekibi, tek zincirli DNA‘da hassas kesimler yapabilen yeni bir enzim ailesi keşfetti. Bu buluş, genetik düzenleme dünyasında CRISPR teknolojisinden sonraki en önemli gelişme olarak değerlendiriliyor.
Birkaç yıl önce tanıtılan CRISPR teknolojisi, bilim dünyasında çığır açan bir gelişme olarak kabul edilmişti. Bakteriyel bağışıklık sisteminin bir bileşeninden türetilen CRISPR, çift zincirli DNA’da hassas kesimler yaparak bilim insanlarının bitkilerde, hayvanlarda ve insanlarda belirli genleri değiştirmesine olanak tanıyor. Bu hassasiyet, CRISPR’ı hem kalıtsal hem de sonradan kazanılmış hastalıkların tedavisinde öncü bir araç haline getirmişti.
Daha yakın zamanda, Profesör Frédéric Veyrier ve INRS’deki ekibi, Ssn olarak bilinen bir enzim ailesine dayalı yeni bir genetik araç geliştirdi. CRISPR’dan farklı olarak, bu araç yalnızca tek zincirli DNA’yı hedefliyor ve kesiyor, böylece genetik düzenlemede yeni bir özgüllük düzeyi sunuyor.
Araştırmanın sonuçları kısa süre önce Nature Communications dergisinde yayımlandı. Bu önemli atılım, biyoteknoloji uygulamalarının birçoğunda devrim yaratabilecek hayati bir genetik mekanizmaya ışık tutuyor.
Kilit role sahip bir DNA formu
Tek zincirli DNA, çift zincirli DNA’ya göre daha az yaygındır. Genellikle bazı virüslerde bulunur ve hücre replikasyonu veya onarımı gibi belirli biyolojik süreçlerde önemli bir rol oynar. Tek zincirli DNA aynı zamanda birçok teknolojide de kullanılır (dizileme, gen düzenleme, moleküler tanı, nanoteknoloji).
Bugüne kadar, özel olarak tek zincirli DNA dizisini hedefleyen hiçbir endonükleaz – DNA’yı kesen enzim – tanımlanmamıştı ve bu durum tek zincirli DNA temelli teknolojilerin geliştirilmesinde bir engel teşkil ediyordu.
Şimdi, bir laboratuvarda ilk kez, Profesör Veyrier’in ekibi tek zincirli DNA’da belirli bir diziyi kesebilen bir enzim ailesini tanımladı: Ssn endonükleaz ailesi.
Bunu başarmak için, INRS’nin Armand-Frappier Sağlık Biyoteknoloji Araştırma Merkezi’ndeki araştırma ekibi, önce GIY-YIG süper ailesinin bir parçası olan Ssn adlı yeni bir endonükleaz ailesini tanımladı. Daha spesifik olarak, araştırmacılar Neisseria meningitidis bakterisindeki (meningokok olarak da bilinir) bu enzimlerden birine odaklandı. Araştırmada hedeflenen enzim, evrimi etkileyen genetik materyalin değişimi ve değişikliği için çok önemlidir.
INRS’de genomik bakteriyoloji ve evrim uzmanı olan Profesör Veyrier, “Çalışmalarımızda, bu enzimin genomunda birçok yerde bulunan ve bakterinin doğal dönüşümünde kilit rol oynayan özel bir diziyi tanıdığını keşfettik. Bu etkileşim, bakteriyel genomun dinamiklerini doğrudan etkiliyor” diye açıklıyor.
Bu temel keşfin yanı sıra, INRS’nin araştırma bilim insanları binlerce benzer enzim daha tespit etti. Profesör Veyrier’in ekibindeki doktora sonrası araştırmacı ve çalışmanın ortak birinci yazarı Alex Rivera-Millot, “Bu enzimlerin kendi tek zincirli DNA dizilerini tanıyıp özgül olarak kesebildiklerini gösterdik. Dolayısıyla binlerce enzim, kendi özgüllükleriyle bu özelliğe sahip” diye ekliyor.
Sağlık araştırmaları için yadsınamaz bir değer
DNA tanıma ve değişimi için yeni bir araç teşkil eden bu sonuçlar oldukça önemli. Biyoloji ve tıpta birçok yeni uygulamanın önünü açıyorlar. Bir yandan, bu mekanizmanın anlaşılması, söz konusu bakterilerin ve ilişkili enfeksiyonların daha iyi kontrol edilmesine yardımcı olabilir.
Öte yandan, tek zincirli DNA’ya özgü enzimlerin keşfi, daha hassas ve verimli genetik manipülasyon araçları geliştirmeyi mümkün kılıyor. Bu, özellikle gen düzenleme, DNA tespiti ve moleküler tanı yöntemlerini iyileştirebilir. Bu enzimler ayrıca, patojenlerin tespiti veya tıbbi ve terapötik amaçlar için genetik manipülasyon gibi çeşitli tıbbi ve endüstriyel uygulamalarda DNA’yı tespit etmek ve manipüle etmek için de kullanılabilir.
Tüm bu yollar, birçok sağlık sorununu ele almak için önemli vaatler sunuyor. Şu anda, bu çalışmanın sonuçları için bir patent başvurusu bulunuyor.
