RNA Polimeraz II’ye bağlanamayan mutant Spt6, RNA korunması ile RNA parçalanması arasında enzimlerce sağlanan dengeyi bozabiliyor!
Hücreler büyürken ve biyolojik işlevler yerine getirecek organları oluşturacak şekilde bölünürken, DNA’nın tipik olarak sıkıca paketlenmiş durumundan açılması ve proteinleri üretmek için RNA’ya kopyalanması gerekir. Bu süreçte yanlışlık olursa, eğer çok az ya da çok fazla RNA üretilirse, sonuç kanser gibi bir hastalık olabilir. UNC Tıp Fakültesi araştırmacıları, bir süre önce gerçekleştirdikleri bir çalışmada, RNA yapımında ve RNA kopyalamasının ardından DNA’nın yeniden paketlenmesinde kilit rol oynadığı bilinen Spt6 adlı proteinin, RNA’nın parçalanmasını da sağladığını ve böylece hücrelerin protein üretimi için doğru miktarda RNA’larının olmasına yardım ettiğini keşfetti. Molecular Cell dergisinde yayımlanan bir makale ile duyurulan bu keşif, gen ifadesi kontrolünde yepyeni bir kavrayışı temsil ediyor ve kanser tedavisi için potansiyel bir hedefe işaret ediyor. “Bu mekanizmanın ortaya çıkarılması ve anlaşılması sayesinde, Spt6’nın düzgün çalışmadığı hastalıklarda bu mekanizmanın kısımlarını hedefleme konusunda düşünmeye başlayabiliriz,” diyor ekibin kıdemli üyesi Brian D. Strahl.
Her bir insan hücresi, toplamda yaklaşık 3,5 milyar baz içeren ve kromozomlar biçiminde paketlenmiş olan DNA molekülleri taşır. Araştırmacılar uzun süre boyunca, böylesine uzun moleküllerin, son derece küçük hücre çekirdeklerine nasıl sığabildiği üzerinde çalıştı. Şu anda biliyoruz ki, histon adı verilen proteinler, DNA moleküllerini dikkatle düzenleyip paketler. İpliğin makaraya sarılmasına benzer biçimde, DNA molekülleri histonlara dolanarak, küçük bir hacme sıkışır. Histonlar DNA moleküllerini paketlenmiş tutmaya yardım etmekle birlikte, bu paketleme, DNA’nın barındırdığı genetik bilginin okunmasına engel teşkil eder. Okunacak bir DNA’nın önce paketinin açılması gerekir ve bu açma işlemi biraz karmaşıktır. DNA bilgisine erişim yüksek düzeyde kontrol edilen bir süreç olup, histonların geçici olarak yerlerinden kaldırılmasını içerir; böylece genetik kod RNA’ya kopyalanabilir ve RNA da bu kodu kullanarak protein üretebilir. Normalde hücreler artık gereksinim duyulmayan kopyalanmış RNA “mesajları”nı yok eder. Kanser gibi hastalıklar, hücrelerin mesajları üretme veya yok etme becerilerinde sıkıntı oluştuğunda ortaya çıkabilir.
Bir gen, bir RNA ipliğine kopyalanırken, gendeki ve gen çevresindeki DNA’nın normaldeki sıkı sarılı durumunun gevşetilmesi gerekir. Bilimciler Spt6 proteininin, kopyalama süreci sona erdiğinde DNA’nın yeniden sıkıca sarılmasına yardım etme şeklindeki kritik görevinden haberdardı. Ama Spt6’nın tek işlevi bu değildi. “Spt6 görünüşe göre İsviçre çakısına benziyor. Haberci RNA’ların üretilmesinde hücreye yardım etmekten, kaldırılan histonların yeniden DNA’ya yerleştirilmesine kadar çok sayıda işlevi var. Bizim çalışmamız, Spt6’nın ayrıca DNA’dan kopyalandıktan sonra ne miktarda haberci RNA’nın kalacağınının kontrolüne de yardım ettiğini gösterdi,” diyor Strahl.
Strahl’ın ekibinin incelediği ilk şey, DNA’yı RNA’ya kopyalayan enzim makine olan RNA Polimeraz II‘ye Spt6’nın nasıl bağladığı oldu. Bu “Spt6 – Polimeraz II” etkileşiminin işlevi açıklığa kavuşmamıştı. O nedenle ekip, Spt6’nın bağlanmamış bir versiyonunun yine de “DNA – histon yeniden sarma” işlevini gerçekleştirip gerçekleştirmeyeceğini belirlemek istedi. “Bizi şaşırtan bir şekilde, Spt6’nın yine de genlere ulaşabildiğini gördük; optimal-altı düzeylerde olsa da,” diyor Strahl. “Ama Spt6 hâlâ histonları geri ekleme görevini yerine getirdi.”
Spt6 yine de işlemesine rağmen, araştırmacılar büyük bir soruna tanık oldu: RNA miktarları aşırı derecede yüksekti ve bu yüksek RNA miktarlarının oluşma nedeni, kusurlu Spt6 formuyla daha fazla kopyalama olması değildi. “Histonların çevresine DNA’yı yeniden sarmak ve RNA Polimeraz’ın DNA kopyalamasını sağlamaktan daha fazla Spt6 işlevi olduğu kafamıza dank etti,” siyor başyazar Raghuvar Dronamraju.
Bilimciler, Spt6’nın mutant formuna sahip hücrelerdeki tüm RNA’ların miktarlarını ölçtü ve çoğu RNA’dan anormal miktarda olduğunu buldu. Bu da, her bir RNA’dan doğru miktarda olmasını sağlayan alışıldık kontrol mekanizmasında bir eksiklik olduğuna işaret ediyordu. Spt6’nın polimeraza bağlanmasının kesilmesinin, RNA düzensizleşmesine nasıl neden olduğu ilk başta açık değildi. Sonraki deneyler hiç beklenmedik bir mekanizmayı açığa çıkardı.
Normalde, yapım aşamasındaki RNA’lar, onları koruyan veya parçalayan enzimlere maruz bırakılır ve böylelikle bu enzimlerin kümülatif eylemleri, bir hücrenin protein sentezi için gereksinim duyduğu miktarda RNA üretir. UNC bilimcileri, RNA Polimeraz II’ye bağlanamayan Spt6 formunun, RNA korunması ile RNA parçalanması arasındaki bu dengeyi bozduğunu buldu. Ekip, hücrelerde normalde olması gerekenden çok daha uzun süre parçalanmadan kalan RNA’lar buldu; bu da RNA düzeylerinin anormal seviyelere ulaşmasına neden oluyordu.
Strahl’ın ekibi çalışmayı ilerletip, Spt6’nın hücrenin başlıca RNA parçalanma mekanizmalarından biri olan Ccr4-Not protein kompleksi ile etkileştiğini göstermek üzere noktaları birleştirdi. Spt6’nın RNA Polimeraz II ile etkileşimini kullanarak, RNA’yı koruyan ve parçalayan enzimlerin uygun dengesini garantilemek için gen ifadesi sırasında Ccr4-Not’u görevlendirdiğini gösterdiler.
Dahası, araştırmacılar mutant Spt6’nın tüm RNA’ların düzeylerini etkilemediğini keşfetti. Etkilenen RNA’ların büyük bölümü, hücre bölünmesini kontrol eden proteinleri kodluyordu. Hücre bölünmesine katkıda bulunan RNA’lar normalde hücreler bölünme döngüsünün bir aşamasından ötekine geçerken hızla parçalanır. Ama mutant Spt6 olan hücrelerde bu RNA’ların yok edilmesindeki anormal başarısızlık, hücrelerin aşırı büyümesine ve hücre bölünmesi hatalarına neden olur.
Strahl laboratuvarının bu çalışması, şimdiye dek bilinmeyen, temel bir RNA parçalanma mekanizması açığa çıkarmış oldu. Elde edilen bulgular, Spt6’nın RNA parçalama işlevindeki hataların bazı hastalıkların, özellikle de kontrolsüz hücre bölünmesi görülen kanserlerin altında yatan neden olabileceğine işaret ediyor. “İnsanlarda Spt6’nın bazen kanserlerde düzensizleşmiş veya mutasyona uğramış olduğunun anlaşıldığı düşünülürse, bozukluğunun kansere katkı yapıp yapmadığını belirlemek için bu RNA kontrol mekanizmasınının daha fazla incelenmesi önemli olacaktır,” diyor Strahl.
Kaynak: https://bilimfili.com/yeni-bir-rna-parcalanma-mekanizmasi-kesfedildi/
