Skip to content Skip to navigation

DNA’nın Keşfinden Bugüne

Dr. Başak Kandemir
25/04/2019 - 14:05

Hücrelerimizde genetik bilgiyi taşıyan molekül olan DNA’nın keşfinden bu zamana kadar hayli yol alındı. Bu yıl 66.’sı kutlanan 25 Nisan DNA Günü’nde, 1860’lardan bugüne kadar genler üzerinde yapılan araştırmalara ve bu alanda yürütülen büyük projelere göz atmaya ne dersiniz? 

1860’ların sonunda İsviçreli doktor Friedrich Miescher hücrelerin kimyasal yapısını ve işlevlerini anlayabilmek için araştırmalar yapıyordu. Araştırmalarında beyaz kan hücrelerini kullanmaya karar verdi. Kullanılmış sargı bezlerindeki iltihap sıvısından beyaz kan hücrelerini ayrıştırmaya çalıştı. Friedrich Miescher ilk olarak hücredeki proteinleri inceledi. Ancak deneyleri sırasında özellikleri proteinlerle tam olarak uyuşmayan bir madde keşfetti. Bu maddeye, hücre çekirdeğinin içinde bulunduğu için, nüklein (çekirdek özü) adını verdi. Asit özelliği gösterdiği belirlenen bu madde daha sonra “nükleik asit” ve nihayetinde "deoksiribonükleik asit" (DNA) olarak isimlendirildi.

Sonraki yıllarda devam eden araştırmalar sonunda DNA’nın fosfat, şeker ve baz (adenin, guanin, sitozin ve timin) gruplarının bir araya gelmesiyle oluştuğu anlaşıldı. Ayrıca adenin bazları ile timin bazlarının, sitozin bazları ile de guanin bazlarının eşit sayıda olduğu Erwin Chargaff tarafından gösterildi. 25 Nisan 1953 yılında ise DNA’nın birbirlerine sarmal şekilde bağlı iki zincirden meydana geldiği James Watson ve Francis Crick tarafından ortaya kondu. Elli yıl sonra aynı gün İnsan Genom Projesi tamamlandı ve DNA Günü ilk kez 25 Nisan 2003’te ABD’de kutlandı. O günden sonra her yıl bu tarihte dünyanın farklı yerlerinde DNA Günü etkinlikleri düzenleniyor.

DNA’nın ikili sarmal yapısında adenin (A) bazları timin (T) bazlarıyla, guanin (G) bazları ise sitozin (C) bazlarıyla hidrojen bağları ile birbirine tutunur.
 

DNA’nın Haritası: İnsan Genom Projesi 

Watson ve Crick, DNA’nın çift sarmal yapısını açıkladıktan sonra DNA’nın kimyasal yapısını oluşturan bazların sırasını belirleme çalışmaları başladı. 1990’da insan genomundaki yaklaşık üç milyar baz DNA dizileme teknolojisi ile sıralanmaya (DNA dizileme) başlandı ve çalışmalar Nisan 2003’te tamamlandı. Çok miktarda veri içeren bu çalışma biyoinformatik gibi alanların gelişmesine öncülük etti. Bu sayede elde edilen veriler daha hızlı ve kolay işlenebiliyor, aynı zamanda daha kolay erişilebiliyor.

Genlerin ve proteinlerin işlevleri hakkında detaylı bilgiler öğrenmeye imkân veren bu proje ile sağlık, biyoteknoloji ve yaşam bilimleri alanlarındaki araştırmalar hızlandı. Artık genetik faktörler hastalıkların teşhisinde, tedavisinde ve önlenmesinde kullanılıyor. Örneğin İnsan Genom Projesi ile bugüne kadar keşfedilen hastalık geni sayısı 1800’den fazla. Ayrıca 2000’den fazla genetik test uygulanabilir durumda.

Genetik testler, kalıtsal bir hastalığa neden olan gen ya da genlerin tespit edilip hastalıkların teşhis edilmesine yardımcı olur. Genetik testler sayesinde bir genin herhangi bir bölgesinde mutasyon (DNA dizisindeki değişiklikler), delesyon (DNA dizisindeki kopmalar) gibi değişimlerin olup olmadığı belirlenebiliyor. Bu sayede genlerin hastalığa yol açabilme olasılıkları değerlendirilebiliyor.
 

İnsan Genom Projesi’nde elde edilen sonuçlar doğrultusunda 2005’te insanların DNA’larındaki benzerlikler ve farklıların belirlendiği, HapMap (haplotip haritası) adında bir katalog oluşturuldu. 2010’de ise en geniş insan genetik çeşitliliği araştırması yapılarak elde edilen veriler yayınlandı. Bu sayede insanlarda yaygın olarak rastlanan hastalıklarla ilişkili genlerin belirlenmesi çalışmaları hızlandı. Ayrıca elde edilen veriler yaşa bağlı körlükten obeziteye kadar çeşitli hastalıklarda genetik faktörlerin belirlenmesine yardımcı oluyor. Karşılaştırmalı genom çalışmaları ile nadir rastlanan hastalıkların nedenleri belirlenmeye çalışılıyor.

Genom araştırmaları ile kanser gibi daha karmaşık hastalıklara yönelik çok daha etkili ve daha az yan etkisi olan ilaçların geliştirilmesi hedefleniyor. Örneğin bu zamana kadar elli kanser türünde rastlanan genetik anormallikleri tespit etmeye yönelik çalışmalar yapıldı. Bu amaçla gerçekleştirilen Kanser Genom Atlası Projesi ile farklı kanser türlerindeki genetik benzerlik ve farklılıkların belirlenerek kanser hastalıklarının teşhisine ve tedavisine yönelik önemli bir kaynak oluşturulması planlanıyor.

İnsan genomunun tüm dizisi, insan vücudunu oluşturmak için gerekli olan bir kılavuzun tüm sayfaları gibi. Bu sayfaların içeriğini nasıl okuyacağımızı bilmek ve karmaşık parçaların hepsinin birlikte nasıl çalıştığını anlamak ve bu bilgileri hastalıklarla ilişkilendirmek hayli zor. Bu yüzden tedavilerin genel değil kişiye özgü olması gerektiği fikri benimseniyor. Farmakogenomik olarak adlandırılan alanda bir bireyin genetik yapısının ilaca verdiği tepkiyi nasıl etkilediği araştırılıyor. Bu sayede örneğin bir meme kanseri hastasının tedavisinde hangi ilacın en iyi cevabı vereceği veya bir AIDS hastasının ilaç alması gerekip gerekmediği önceden belirlenebiliyor.

Birçok genetik hastalığa mutasyona uğramış genler neden olur, ancak bu mutasyonlar bir kişiden diğerine farklılık gösterebilir. Hastaya mümkün olan en iyi tedavinin uygulanması için hastalığın birçok yönden ele alındığı bir sağlık raporunun hazırlanması çok önemlidir.
 

Kişiye özgü ilaç tedavisinin yanı sıra araştırmacıların ilgisini çeken diğer bir tedavi şekli gen terapi (gen tedavisi). Gen tedavisi hastalığı tedavi etmek veya önlemek için genlerin kullanıldığı deneysel bir yöntemdir. Gelecekte bu yöntem sayesinde ilaç tedavisine ya da ameliyata başvurulmadan hastanın genlerindeki bozukluk düzeltilerek tedavi edilmesi mümkün olabilir.

Peki, bu yöntem nasıl uygulanır? Hastalığa neden olan mutasyona uğramış gen, sağlıklı bir kopyasıyla değiştirilebilir, etkisiz hale getirilebilir ya da yok edilebilir. Hastalıkla savaşmak için vücuda yeni bir gen tanıtılabilir. Gen tedavisi birçok hastalık için (örneğin kalıtsal bozukluklar, bazı kanser türleri ve bazı virüslerin neden olduğu enfeksiyonlar) umut verici bir tedavi seçeneği olmasına rağmen bazı riskler de taşıyor. Gen tedavisinin güvenli ve etkili bir tedavi yöntemi olarak uygulanabilmesi için çalışmalar devam ediyor.

İnsan Genom Projesi ile gen bilgi bankaları oluşturuluyor, kalıtsal hastalıklar tanımlanıyor, genetik danışmanlık sağlanıyor ve kalıtsal hastalıkların teşhis edilebilmesi için güvenilir, düşük maliyetli, kısa sürede uygulanan genetik tanı kitleri geliştiriliyor. Örneğin Down sendromunun teşhis edilebilmesi için hamileler ultrason taraması ve başka testlerden geçer. Ancak her zaman kesin ve doğru sonuçlar elde edilemeyebilir. Genom dizileme, kesin sonuç verebilen ancak pahalı bir yöntem. Bu sorunların üstesinden gelebilmek için hamile kadınların kanından Down sendromunu tespit ederek hassas ve hızlı sonuç verebilen bir test geliştirildi.

DNA’ya dair bilgilerimiz gelişen teknolojinin de yardımıyla her geçen gün artıyor. Genetik mühendisliği tekniklerinden faydalanarak yeniden düzenlenen DNA sadece sağlık alanında değil endüstri alanında da uygulamalara sahip.

Kaynaklar:

 
Yazar Hakkında:
Dr. Başak Kandemir
Gebze Teknik Üniversitesi AxanLab Üyesi

İlgili İçerikler

Biyoloji

Sürdürülebilir şehirleşmenin günümüzdeki en önemli ayaklarından biri yeşil binalar. Yenilenebilir enerji kaynaklarının tercih edildiği, su ve enerjinin verimli kullanıldığı, hava kalitesinin artırıldığı, geri dönüştürülebilen ve zehirsiz malzemelerden yapılan yeşil binalar içinde yaşayanların ve çalışanların verimliliğini artıracak şekilde tasarlanıyor ve çevreye uyum sağlayacak biçimde inşa ediliyor.

Biyoloji

İskorpitgiller takımında yer alan uçan kırlangıç balığı dünyada tuzlu, sıcak ve ılıman denizlerde yaşar.

Biyoloji

Karbon, azot, fosfor, kükürt, hidrojen ve oksijen canlıların yapısında bulunan temel elementlerdir. Bu elementler ekosistemde sürekli olarak bir formdan başka bir forma dönüştürülür ve canlılar tarafından yaşamsal faaliyetler için tekrar tekrar kullanılır. 

Biyoloji

Türkiye doğasında zehirli ve zehirsiz birçok büyük mantar türü bulunuyor. Mantarların zehirli olup olmadığını anlamak ise hiç kolay değil. Çünkü aynı ortamda yaşayabilen mantarlar şekillerine, renklerine ve kokularına göre kolayca ayırt edilemezler.

Biyoloji

TÜBİTAK Bilim ve Toplum Daire Başkanlığı, 2014’ten beri yürüttüğü ve 40.000’den fazla öğrenciye ulaştığı TÜBİTAK Bilim Söyleşileri’ni tüm Türkiye’ye ulaştırmak için bir portal hazırladı.

Biyoloji

Kemiriciler takımında yer alan su kemesi (Arvicola terrestris), Avrupa’dan Batı Sibirya ve Güneybatı Asya’ya kadar geniş bir bölgede yaşar. Ülkemizde de birçok bölgede görülür. Su kemesi yarı sucul yani su kenarında yaşayan fakat suya doğrudan bağımlı olmayan bir kemirici türüdür. 

Biyoloji

Atmacagiller ailesinin bir üyesi olan şah kartal dünyada Kıbrıs da dâhil olmak üzere Güney Avrupa’dan Güney Rusya’ya kadar geniş bir alanda yaşar. Türkiye’de ise özellikle İç Anadolu ve Ege taraflarında görülür.

Biyoloji

Chicago Illinois Üniversitesi’nden iki araştırmacı artan karbondioksit miktarını azaltmak için yapay yaprakların doğal ortamda da fotosentez yapabilmesi sağlayan yeni bir yöntem geliştirdi. 

Biyoloji

Bir besin zincirinin halkalarını farklı canlı grupları oluşturur. Zincirin ilk halkasında her zaman kendi besinlerini kendileri üreten canlılar vardır. Bitkilerin fotosentez adını verdiğimiz bir olayla besin ürettiğini biliyoruz. Peki, fotosentez için bitkiler neye ihtiyaç duyar? Fotosentez sonucunda hangi ürünler oluşur? “Fotosentez ve Gazların Dansı” adlı etkinliğimizde bu soruların cevaplarını bulmaya çalışacağız.

Biyoloji

Finlandiya’daki Aalto Ünivesitesi’nden Dr. Matilda Backholm ve Almanya’daki Max Plank Enstitüsü’nden Dr. Oliver Baumchen, canlı hücrelerin ve mikroorganizmaların uyguladığı kuvvetleri ölçmek için bir yöntem geliştirdi.