Günümüzde bilim adamları birçok alanda büyük çalışmalara imza atıyorlar. Gelişen teknoloji, bilim ve teknikler sayesinde bu başarılar gün geçtikçe büyümeye olan devamlılığını sürdürmeye devam etmektedir. Yapılan çalışmalar sadece güncel konular ve geçmişe ait konuları içermemektedir. Kapsamlı bir araştırma ile görmekteyiz ki güncel konuların yanı sıra geleceğe dair birçok çalışma yapılmaktadır. Bu çalışmaların temelinde ise yaşanabilirlik yer almaktadır. Temel gaye hemen hemen tüm çalışmalarda aynıdır; insanlık. Ne var ki yapılan çalışmalar insanlığı geliştirse de beraberinde bazı sorunlar getirmektedir. Yaşam standartlarımız ne kadar yükselse de açtığımız yaralar da bir o kadar büyük olabilmektedir. Geçmişten beri gelen bir adettir ki bilim insanları bu yaraları kapatmaya çalışmaktadır. Yaşanan bu aksaklıklar sonucu açılan yaralar arasında canlıların genomlarında meydana gelen değişimler yer almaktadır. Yaşanan bu değişimler sonucunda oluşan mutasyonlar ve hastalıklar nesiller boyu aktarılmaya devam etmektedir. Bilim adamları bu noktada canlılığın yaşamını riske atmadan yaşam için kaç gen gereklidir sorusunun cevabını aradılar. Bizimde ele alacağımız konu ise yapılan çalışmalar ışığında yaşam için kaç gene ihtiyaç vardır olacaktır. Yaşayan canlının gen ya da kromozom sayısı o canlının ne kadar kompleks bir yapıya sahip olduğunu veya ne kadar gelişmiş olduğunu ifade etmemektedir. Burada verilebilecek en güzel örnek ise eğrelti otu ve insan örneğidir. Eğrelti otu 500 kromozoma sahip iken insan 46 kromozoma sahiptir. Yani gelişmişliğin bir göstergesi olmayan bu terimler için yapılan çalışmalar yaşamsal fonksiyonlara sahip genler haricinde kalan genlerin çıkarılması ile canlının genlerinin en aza indirgenmesini kapsamaktadır.
Minimal Hücre ve Temel Genler
Burada bahsettiğimiz üzere yaşamsal fonksiyonlar haricinde kalan genlerin çıkarılması ile elde edilen hücreye verilen isim minimal hücredir. Minimal hücre laboratuvar koşullarında sentetik olarak elde edilmiştir ve bahsettiğimiz koşulları sağlayan minimal hücre 2016 yılında bildirilen JCVI-Syn3.0 adlı bir bakteri hücresidir. Minimal hücre teorisine baktığımızda 1930'lu yıllarda bir grup araştırmacı tarafından ortaya atılmıştır. Burada araştırmacıların amacı bir canlı hücrenin yaşamsal faaliyetlerini incelemektir ve bunu indirgeyerek anlamaya çalışmışlardır. Çalışmanın temelinde canlı hücre laboratuvarda gereken besin maddeleri ile büyüme ortamı ve stressiz ortam koşulları yer almaktadır. Araştırmacıların prensibi bir canlıyı anlamak için fazlalık genlerin çıkarılmasıdır.
Minimal hücre tartışmalarında yer etmiş bir terim olan temel genler, enzimatik düzenleyici veya yapısal olabilecek kesin işlevlere sahip proteinleri ve RNA’ları kodlayan genleri kapsamaktadır. Temel genlerin belirlenebilmesi için canlılık çok iyi bir şekilde ifade edilmelidir. Tüm genlerin temel fonksiyonları ve yardımcı fonksiyonları tam olarak belirlenmelidir ki oluşturulan yeni genomda tüm işleyiş aksamadan devam edebilsin (Glass et al., 2017).
Yaşayan En Az Gene Sahip Sentetik Canlı ve Doğal Canlı
Yaşayan en az gen sayısına sahip sentetik olarak üretilmiş olan canlı Mycoplasma genitalium’dur. Toplam 525 gen ile yaşamını sürdürebilen bu canlı bir bakteridir. Bu canlının tasarlanmasında tasarla-oluştur-test stratejisi kullanılmıştır. İlk olarak JCVI-Syn1.0’ın tasarlanması gerekiyordu ve bu tasarla-oluştur-test stratejisi toplam 4 tekrar sonrasında JCVI-Syn3.0’ın oluşmasını sağladı. İlk döngünün tasarlanması literatür vasıtası ile sağlanmıştır. Ortaya çıkan tasarım 439 protein kodlayan gen ve 39 RNA genini içeriyordu. İkinci tasarla-oluştur-test aşamasında ise yaşamsal genlerin belirlenmesini ve ayrılmasını kapsıyordu. Burada genler tanımlandı ve toplam 3 ana kategoriye bölündü. Bunlar: temel (e-genler: 240 tane), gerekli olmayan (n-genler: 432) ve yarı esansiyel (i-genler: 229) olarak bölündü. Bunlara ek olarak yarı esansiyel gen grubu iki alt başlığa ayrılmıştır. Bunlar ise mutasyona uğradığında minimum büyüme kusuru sergileyenler (in-genler) ve ciddi büyüme kusurları sergileyenler (ie-genler) şeklinde ayrılmıştır. Azaltılmış genomda n-genlerin %90’ı çıkartılmıştır ve genomda %50 bir azalma sağlanmıştır. Toplam dört döngü sonrasında sentetik olarak minimal hücre elde edilmiştir(Sleator, 2016).
Bilinen en az genoma sahip olduğu düşünülen doğal canlı ise Candidatus Carsonella ruddii’dir. Toplamda genomu 159.662 baz çiftinden oluşan bu Pachypsylla venusta’nın bir çiftidir. 182 gene sahip olan bu canlı yüksek kodlama yoğunluğuna sahiptir ve bu yoğunluk genin %97’sine tekabül etmektedir. Lakin son çalışmalar en az gene sahip canlının Nasuia deltocephalinicola olduğunu göstermektedir.
Kaynak
Glass, J. I., Merryman, C., Wise, K. S., Hutchison, C. A., & Smith, H. O. (2017). Minimal Cells—Real and Imagined. Cold Spring Harbor Perspectives in Biology, 9(12). https://doi.org/10.1101/CSHPERSPECT.A023861
Sleator, R. D. (2016). JCVI-syn3.0 – A synthetic genome stripped bare! Bioengineered, 7(2), 53. https://doi.org/10.1080/21655979.2016.1175847
Wikipedia (En), Candidatus Carsonella ruddii - Bağlantı