Evren üzerinde ki Gezegenimizde bulunan tüm canlılar; 4 bazdan oluşan DNA kodlarından oluşmakta: Adenin, Timin, Guanin, Sitozin. Daha doğrusu bunu böyle biliyorduk; Bundan böyle gezegende diğer canlı formlarına bu anlamda benzemeyen bir yaşam formu daha mevcut durumda. Bu iki çift baza, üçüncü bir baz çifti daha eklendi. Kaliforniya’da yer alan Scripps Araştırma Enstitüsü’nden Floyd Romesberg önderliğinde bir çalışma ekibi, 6 bazlı DNA kodu içeren yarı-yapay canlı sentezledi.

[caption id="attachment_743" align="aligncenter" width="524"] DNA'lar Yeni Anlamlar Kazanıyor ![/caption]

 

Oluşturulan yaşam formu, E. coli bakterisi ile tamamıyla yeni bir DNA modeli olan 6 harflik genişletilmiş genetik kod melezlenerek oluşturuldu. Canlının DNA’sında A, T, G, ve S‘ye ayriyetten ilave olarak, iki DNA bazı daha mevcut: X ve Y bazları. Araştırmacılar ek bir baz çifti yaratmak için bu sentetik nükleotitleri modellediler ve E. coli’nin genetik şifresine başarıyla oturttular. Böylece iki doğal baz çiftine ek olarak, bir de yapay baz çifti kullanarak tamamlama gerçekleştirdiler.

Çalışmanın ayrıntılarının özetlendiği ve Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayımlanan makalede, çalışmayı yürütenler: “Arttırılmış enformasyonu saklamak için neredeyse sınırsız becerisi ile en iyi duruma getirilmiş yarı-yapay organizma, artık doğada hiç olmayan özellikleri olan organizmalar üretmek için uygun bir platform.” açıklamlarında bulundu.

[caption id="attachment_753" align="aligncenter" width="631"] Akademisyen Prof.Floyd Romesberg (sağda) ve Yüksek Lisans öğrencisi Yorke Zhang, yeni yapılan bu araştırma calısmasını Scripps Araştırma Enstitüsü’nde, Brian Lamb ile birlikte ortaya koydu (Foto: Madeline McCurry-Schmidt)[/caption]

Yapay Baz Çiftinden Yapay Baz bağlayan DNA’ya Geçiş

2014 senesinde, ekip X ve Y olarak isimlendirilen bir çift yapay DNA bazı ürettiklerini açıklamıştı. O zamandan bu döneme, modifiye ettikleri E. coli bakterilerinin sentetik baz çiftlerini DNA kodlarına aktarılmasının ardından, tüm yaşam süreleri boyunca tutmalarını sağlamaya çabaladılar.

İlk önce, yapısı degiştirilerek elde edilen bakteriler zayıf ve hastalıklıydı; yeni baz çiftini aldıktan kısa bir sürenin ardından ölüyorlardı. Çünkü bölünürken baz çiftini kuvvetli barındıramıyorlardı. “Genomunuz sadece bir günlüğüne kararlı değildir. Genomunuzun tüm ömrünüz boyunca kararlı olması gerekir. Eğer yarı-yapay organizma, gerçek bir organizma olacaksa, bilgiyi kararlı biçimde saklayabilmesi gerekir,” diyor Romesberg. Sonraki birkaç yıl süresince, ekip yeni baz çiftini kalıcı şekilde tutacak yeni bir E. coli versiyonunu tasarlayıp üretebilmek için üç yöntem ortaya koydular. Bu sebeple var olan bakteriler normal ve sağlıklı bir yaşam idame ettirebileceklerdi. En sonunda amaçlarına ulaştılar:

• Yeni yarı-yapay (İng. semi-synthetic) organizma, kararlı (stabil) bir yaşam formu ortaya çıkarmış oldular.

 

Peki Bu Nasıl Başarıldı?

İlk önce, yapay baz çiftinin parçalarını, bakterinin DNA’sına taşıyan ve genetik kodun doğru yerine yerleştiren “nükleotit aktarıcı” (İng. nucleotide transporter) adlı aracın daha iyi bir versiyonunu dizayn edebilmektir. Çalışanlardan Yorke Zhang, aktarıcıyı 2014 yılındaki çalışmalarında yer verdiklerini, Ancak yarı-yapay organizmayı hasta ettiğini belirtiyor. Hücrelere doğal olmayan tri-fosfatları götüren aktarıcıyı daha az toksik olacak biçimde modifiye ettiklerinde, bakteriler de ona karşıt tepkiler oluşturmayı bırakmışlardır.

Daha sonra, ilk basta olan Y bazını yapmak için kullandıkları molekülü değiştirdiler ve yeni molekülün (yeni Y bazının), DNA eşlenmesi sırasında DNA moleküllerini sentezleyen bakteri enzimleri doğrultusunda daha kolay tanınabildiğini görmüş oldular. Son olarak, ekip olay yaratan gen düzenleme parçası CRISPR-Cas9 kullanarak, E. coli bakterilerini, X ve Y bazlarını yabancı işgalciler olarak görmeyecekleri şekilde ayarlamış oldular.

İlerleyen kademlerde, yapay amino asitlerle, şuana kadar olan varolmayan proteinlerinin yapılmasının ve dolayısıyla görülmemiş işlevlere sahip hücrelerin oluşturulabileceğini açıklıyor. Ayriyetten yaşamın kökenine ilişkin düşüncelerimizi de zenginleştirebilecek bir yenilik olduğu da aşikar.

[caption id="" align="aligncenter" width="255"] Doğal bir E. coli bakterisi DNA’sında 2 çift (4 tane) baz mevcut. ikililerden biri (çizimde T-A) tutulup, yerine X-Y çifti aktarılıyor. Modifiye edilen DNA’nın yepyeni proteinler üretme potansiyeli böylelikle oluşuyor. (Telif: The Guardian)[/caption]

Kontrolden Çıkması Söz Konusu Olabilir Mi ?

Romesberg’e göre, endişeyi anlamsız kılan bir diğer sebep, bu moleküllerin komplex organizmalarda aktifliğini ortaya koyabilmesi kesinlikle olanaksız olacak biçimde tasarlanmış olduğunun belirli olması. Doğada mevcut olan hiçbir şeye benzemedikleri için kontrolden çıkma olasılığı şuan litaratür çerçevesinde çok çok az.

İlgili Yazılar:

• Science Alert, “New organisms have been formed using the first ever 6-letter genetic code“ TSRI, “TSRI Scientists Create First Stable Semisynthetic Organism“


• The Scientist, “Improved Semisynthetic Organism Created“ The Guardian, “Organisms created with synthetic DNA pave way for entirely new life forms“

İlgili Makale: 

• D.A. Malyshev et al., “A semi-synthetic organism with an expanded genetic alphabet,” Nature, doi:10.1038/nature13314, 2014.