Skip to content Skip to navigation

DNA Üretmek İçin Yeni Bir Yöntem

Dr. Mahir E. Ocak
12/07/2018 - 12:30

ABD’deki Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı’nda çalışan bir grup araştırmacı DNA dizileri üretmek için yeni bir yöntem geliştirdi. Dr. Sebastian Palluk, Dr. Daniel Arlow ve arkadaşlarının Prof. Dr. Jay Keasling önderliğinde yaptıkları araştırmanın sonuçları Nature Biotechnology’de yayımlandı.

DNA kısaca A, G, C ve T olarak adlandırılan dört tür nükleotid içeren bir ikili sarmaldır. Bilim insanlarının 1970’lerden beri DNA sentezlemek için kullandığı geleneksel yöntem, DNA’yı oluşturan nükleotidlerin oligonükleotid ya da kısaca oligo olarak adlandırılan bir zincire tek tek eklenmesine dayanıyor. Zehirli organik maddelerin kullanıldığı bu yöntem hem çok yavaş hem de hata oranı görece yüksek olduğu için ancak 200 ya da daha az nükleotid içeren DNA dizilerinin üretilmesine imkân veriyor. Binlerce nükleotid içeren genleri bu yöntemle üretmekse neredeyse imkânsız.

Canlı organizmalar, DNA’yı laboratuvar ortamında kullanılan geleneksel yöntemden çok daha farklı bir biçimde üretir. Polimeraz olarak adlandırılan enzimler, bir DNA iplikçiğindeki bilgileri okur ve bu iplikçikle eşleşecek DNA dizisini sentezler.

Bilim insanları uzun yıllardır polimerazlar kullanarak DNA dizileri sentezlemek için çalışmalar yapıyor. Araştırmacıların özellikle üzerine odaklandığı bir enzim var: TdT. Bu durumun sebebi, TdT’nin, diğer polimerazların aksine, DNA’ya yeni nükleotidler eklemek için bir iplikçiğe ihtiyaç duymaması.

Doğal TdT enzimi, bağışıklık sisteminin önemli bir parçasıdır. Vücuda giren yabancı maddelerle savaşan antikorlar, TdT tarafından üretilen milyonlarca çeşit gen arasından en yararlılarını seçerler.

TdT’nin laboratuvar ortamında DNA sentezlemek için kullanılmasının önünde önemli bir engel var. Araştırmacılar, belirli bir DNA dizisini üretmek isterler. TdT ise DNA dizilerine rastgele nükleotidler ekler. TdT kullanarak arzu edilen DNA dizilerini sentezleyebilmek için TdT’nin oligoya her seferinde doğru türde sadece bir adet nükleotid eklemesini sağlamak gerekiyor. Prof. Dr. Keasling’in laboratuvarında çalışan Dr. Palluk, bu amaca ulaşmak için, ilk olarak nükleotidlere TdT’ye “dur emri” verecek kimyasal gruplar eklemiş. Böylece oligoya bir modifiye nükleotid eklendikten sonra sentezin durması sağlanıyor. Daha sonra oligo ayrıştırılıyor, yıkanıyor ve TdT’ye dur emri veren kimyasal grup oligodan çıkarılıyor. Araştırmacılar bu yöntemin yeteri kadar iyi çalışmadığını söylüyorlar. Her bir modifiye nükleotidin oligoya eklenmesi yaklaşık bir saat sürüyor ki bu süre herhangi bir pratik uygulama için çok uzun.

Araştırmacılar, denedikleri ilk tekniğin yeteri kadar iyi sonuç vermemesi nedeniyle Dr. Daniel Arlow’un da katkılarıyla yeni bir teknik geliştirmişler. Bu teknikte, başlangıçta her bir nükleotid için ayrı bir havuz oluşturuluyor. Her bir havuzda TdT’ye bağlanmış halde A, G, C veya T nükleotidleri var. Oligoyu büyütmek için havuzların birinden nükleotid ekleniyor. TdT nükleotidi oligoya ekledikten sonra bağlanmış halde kaldığı için oligoya başka nükleotidler eklenmesini ve büyümesini engelliyor. Daha sonra oligo ayrıştırılıyor ve bağlı TdT koparılıp ortamdan uzaklaştırılıyor. Bu şekilde her seferinde sadece bir tane nükleotid eklenerek oligo büyütülebiliyor. Şu an için bu yöntemle sadece 10 nükleotid içeren oligolar sentezlenebilmiş. Binlerce nükleotid içeren DNA dizilerinin bu yöntemle sentezlenebilmesi içinse hâlâ aşılması gereken sorunlar olduğu belirtiliyor. Şu an için bu yöntem %98 doğrulukla arzu edilen DNA dizilerini sentezlemeye imkân veriyor. Her ne kadar ilk bakışta hayli yüksek görünse de bu doğruluk değeri binlerce nükleotid içeren DNA dizileri sentezlemek için yeterli değil. Örneğin 1000 nükleotid içeren bir oligo sentezleyebilmek için en azından %99,9 doğruluk seviyesine ulaşılması gerekiyor. Bu yöntemde yeni nükleotidlerin oligoya eklenmesi 10-20 saniye kadar, bağlı TdT’lerin koparılıp ortamdan uzaklaştırılmasıysa bir dakika kadar sürüyor. Dolayısıyla arzu edilen doğruluk seviyesine ulaşılması durumunda 1000 nükleotid içeren bir genin sadece bir gün içinde üretilmesi mümkün hale gelebilir.

 

Kaynak:

İlgili İçerikler

Biyoloji

Geçmişte sıfırı kavrayacak düzeyde zekâya sadece insanların sahip olduğu düşünülürdü. Ancak bilimsel çalışmalar maymunların ve kuşların da sıfırı kavrayabildiğini gösterdi.

Biyoloji

Günlük hayatta birçok nesne veya duruma karşı korku duyabiliriz. Sinir sistemi, korku yaratan uyaranlara karşı organizmayı harekete geçirdiğinden yaşamın devamı için hayli önemlidir.

Biyoloji

Pek çok hayvan türü doğada sürüler ve kümeler oluşturuyor ve kolektif davranışlar sergiliyorlar. Hayvanların sürüler ve kümeler oluşturarak kolektif davranışlar göstermesini sağlayan, türden bağımsız genelgeçer yasalar olabilir mi?

Biyoloji

Keçiler dik yamaçlara tırmanma konusunda uzman canlılardır. En yetkin dağcılar bile kaya tırmanışı sırasında ip, kaya çivisi, çekiç, emniyet kemeri gibi güvenlik ekipmanlarına ihtiyaç duyar. Dağ keçileri ise 60 derece eğimli arazilere bile tırmanabilir.

Biyoloji

İç Anadolu Bölgesi’ndeki bitki türlerinden bazıları sadece Ankara’da bulunuyor. Haydi gelin, Ankara’dan başka yerde yaşayamayan bu bitkilerin bazılarıyla tanışalım!

Biyoloji

Bazı bitkiler vardır ki hazine niteliğindedir. Her yerde yetişmez, sadece belli bir ülkede ya da bölgede yaşarlar. Ender bulunan, sadece o bölgeye has bu bitkilere “endemik bitkiler” adı verilir. Gelin, hep birlikte ülkemizin biyolojik hazinelerini keşfedelim!

Biyoloji

Bilim Genç Fotoğraflar köşesinde kış ile yaz mevsimi arasındaki geçişin etkilerini gözlediğimiz nisan ayında objektiflerinizi doğada yaşanan değişimlere odaklamanızı istemiştik. Bu süreçte #CanlananTabiat etiketiyle Bilim Genç’te paylaştığınız fotoğraflar değerlendirildi ve ayın en beğenilen fotoğrafları belirlendi.

Biyoloji

Yeni Zelanda’da yüksek volkanik etkinliğe sahip bir bölgedeki bitkiler üzerinde yapılan incelemeler sonucunda aşırı sıcak topraklarda yaşayabilen bitkilere rastlandı. Yeni Zelanda’daki Landcare Research’ten Mark Smale ve ekibi Yeni Zelanda’nın North Adası’ndaki Taupao Volkanik Alanı’nda incelemeler yaptı.

Biyoloji

Bilim Genç Fotoğraflar köşesinde mayıs ayında objektiflerinizi yaşadığınız bölgeye özgü bitki türlerine odaklamanızı istiyoruz. Fotoğraflarınızı Bilim Genç’te paylaşırken açıklama bölümüne #EndemikBitkiler etiketini eklemeyi unutmayın.

Biyoloji

Balinaların ses çıkarabildiği ve birbirleriyle iletişim kurabildiği biliniyor. Ancak bugüne kadar bu canlıların nasıl duyduğu anlaşılamamıştı. Balinaların hem büyüklükleri hem de okyanuslarda yaşamaları bilimsel araştırmaları zorlaştırıyordu.