Bilim insanları, atalarımıza bulaşan ve genlerimize işleyen antik virüs kalıntılarının, insan yaşamının en erken aşamalarında hayati rol oynadığını keşfetti.
İnsan genetik kodunun yaklaşık yüzde 9’unu, milyonlarca yıl önce atalarımıza bulaşan ve “endojen retrovirüs” adı verilen antik virüslerin kalıntıları oluşturuyor. “Junk DNA” yani “genetik çöp” olarak adlandırılan bu parçaların işlevi anlaşılamamıştı. Ancak yeni bir araştırma, bir viral DNA’nın insan embriyosunun hayatta kalması ve düzgün bir şekilde gelişebilmesi için vazgeçilmez olduğunu ortaya koydu.
Viral DNA, virüslerin genetik bilgisini taşıyan ve konak hücreye girerek çoğalmasını sağlayan DNA molekülüne deniyor.
Bilim insanları embriyolar üzerinde doğrudan deneyler yapamadığı için endojen retrovirüslerin insan gelişimini nasıl etkilediğine dair bilgiler oldukça sınırlı. Bunun üstesinden gelmek için Stanford Üniversitesi Tıp Fakültesi’nden araştırmacılar, doğal bir blastosistin yapısını ve temel hücre tiplerini taklit eden kök hücrelerden yetiştirilen üç boyutlu insan blastoidleri modellerini kullandı.
Blastosist, döllenmeden yaklaşık 5-6 gün sonra oluşan ve içi sıvı dolu bir boşluk barındıran erken embriyo aşaması. Bu aşamada, embriyoyu oluşturacak iç hücre kütlesi ile plasentayı oluşturacak trophoblast tabakası gibi farklı hücre tipleri belirginleşir ve embriyo, rahim duvarına tutunma yeteneği kazanır.
Blastoid ise, laboratuvar ortamında kök hücrelerden üretilen ve doğal blastosistin yapısını, işlevlerini taklit eden modele deniyor. Yapay modeller, erken insan gelişimini incelemek, tutunma süreçlerini araştırmak ve bazı etik kaygıları azaltmak amacıyla kullanılan önemli bir bilimsel araç.
Çalışmada bilim insanları, HERVK LTR5Hs adlı belirli bir viral DNA türüne odaklandı. Bu antik viral parçanın rolünü anlamak için, moleküler makas görevi üstlenen gelişmiş genetik araçlar kullanıldı. LTR5Hs elementleri devre dışı bırakıldı ya da tamamen silindi.
Sonuçlara göre, viral DNA’sı ortadan kaldırılan blastoidler ya öldü ya da düzensiz hücre yığınlarına dönüştü. Deney, antik DNA’nın, embriyonun rahme tutunmadan önceki kritik aşaması için gerekli olduğunu kanıtladı.
Derinlemesine incelemeler, viral DNA parçalarının, yakınlarındaki genlerin aktivitesini güçlendiren birer “güçlendirici” gibi çalıştığını gösterdi. Viral DNA ortadan kaldırıldığında, embriyoyu oluşturacak olan hücre tabakasıyla ilişkili birçok genin aktivitesi azaldı. Bu da antik virüs kalıntılarının, insan gelişimine dair hayati talimatları doğrudan kontrol ettiğini ortaya koydu.
Araştırmadaki en önemli bulgulardan biri de ZNF729 geni ile ilgili. Ekip, insana özgü belirli bir viral DNA eklenmesinin, hücre büyümesi ve metabolizma gibi temel süreçleri düzenleyen bu geni aktive etmek için “anahtar” görevi gördüğünü keşfetti. Bu anahtar olmadan, genin doğru çalışamadığı ve gelişimin aksadığı tespit edildi.
Çalışmanın kıdemli yazarı Joanna Wysocka, “Çalışma, bir zamanlar düşman olan virüslerin, en temel yaşam süreçlerimizin bir ortağı haline nasıl dönüşebildiğini gösteriyor.” dedi.
Makale, 1 Ekim’de Nature dergisinde yayımlandı.
Kaynak: Phys.org
