Bir gen, bir günde yazılabilecek hale geliyor

Bedenin kendi DNA’sını kopyalama biçimini taklit eden yeni bir teknikle, yakında bir günde yeni bir gen oluşturulabilecek. Bilim insanları gelecekte mikropların genlerini yeniden yazarak, yeni ilaçları, yakıtları hızlı bir şekilde sentezleyebilecek. Araştırmacılar 1970li yıllardan beri sentetik DNA üretebiliyor. Geleneksel girişimde DNA nükleotidleri (Adenin, Guanin, Timin, Sitozin) kullanılır ve bunlar birbirine iliştirilerek oligonükleotid veya oligo olarak isimlendirilen bir zincir elde edilir. Fakat bu süreçte çok fazla toksik organik ayıraçlar kullanılır ki, bu da bu işlemi yavaşlatır ve hatalara yol açar. Kaldı ki bilim insanları en fazla iki yüz harfli oligo zincirleri üretebiliyor. Oysa bu, binlerce harften oluşan birçok genin sadece küçük bir parçasını oluşturur.

Hücrelerimiz DNA’yı farklılaştırır. Polimeraz olarak isimlendirilen bir enzim çeşidi, tek bir DNA dizisini okur ve sonra da tamamlayıcı diziyi sentezler ve bununla birleştirir. İşte tam da bu yeni DNA yazılımı için yeniden yapılanmış polimeraz hayalini tetikledi.

Birçok araştırmacı yıllar boyunca terminal deoksinükleotidil transferaz (TdT) olarak adlandırılan belli başlı bir polimeraz kullandı. Çünkü bu diğer polimerazların aksine, bir DNA şablonunu takip etmeden, oligo zincirine yeni nükleotidler ekleyebiliyor. Doğal TdT’ler bunu antikorlar için milyonlarca yeni gen varyasyonu yazarak yapıyor. Bağışıklık sistemi böylece saldırganları hedef almak için bunlar arasında seçim yapıyor. Fakat doğal enzimler araştırmacıların istedikleri kontrollü harf sekanslarının aksine, DNA harflerini rastgele ekler. Bilim insanları TdT yaratabilmek için yıllardır tek bir nükleotidi ekledikten sonra süreci farklı bir nükleotidle tekrarlıyorlardı diye açıklıyor araştırmacılar.

Araştırmacılar bu işe DNA’nın dört bazına sinyalleri “durduran” kimyasal gruplar ekleyerek başladı. Böylece TdT modifiye bir A’yı herhangi bir uzunluktaki oligoya eklediğinde, bir sonraki bazın eklenmesine yol gösteriyor. Fakat bu 1 saat sürüyor. Yeni teknikler uygulamak buradan doğdu. İşlemin nihayet masrafsız hale geldiğine değinen araştırmacılar TdT’nin bakteri veya mayada çabucak üretilebileceğini söylüyor. Yeni nükleotidlerin birçoğu büyüyen oligoya 10-20 saniye içinde ekleniyor. Bağlantıların koparılma aşamasıysa bir dakika sürüyor. Böylece tüm bir genin sentezlenmesi için bir gün yeterli olabilecek. Fakat sistemin mükemmel hale gelmesi için daha epey çalışma yapılması gerekiyor.

STEM alanında çalışacak kız çocukların gen haritaları üzerinde yapacağı çalışmaları bir düşünün! 

Kaynak: nature.com