Genetikçileri şaşırtan keşif! DNA'da düğüm sanılan şey başka bir şey çıktı

Deniz Zeybek - Aralık 31, 2025 17:01 | Son Güncelleme Tarihi: Aralık 31, 2025 17:24

Bilim insanlarının uzun yıllar boyunca DNA nanoporlarında düğüm olduğuna inandıkları yapıların aslında plektonem adı verilen kalıcı bükülmeler olduğu ortaya çıktı. Bu keşif, genetik materyalin incelenmesinde kullanılan nanopor teknolojisinin temel anlayışını değiştiriyor.

Kapat

HABERİN DEVAMI

Genetik araştırmalarında uzun süredir kabul gören bir görüş, son zamanlarda bilim insanları tarafından sorgulanmaya başlandı. Araştırmacılar, DNA'nın nanoporlardan geçerken gösterdiği karmaşık elektriksel desenleri, molekülün düğümler oluşturduğunun kanıtı olarak yorumlamışlardı. Ancak Physical Review X dergisinde yayınlanan yeni bir çalışma, bu uzun süredir devam eden anlayışın yeniden değerlendirilmesi gerektiğini gösteriyor.

Onlarca Yıldır Devam Eden Yanlış Yorumlama

Nanopor teknolojisi, genetik materyali incelemek için yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir ve bu deneylerde gözlenen sinyaller, araştırmacılar tarafından DNA'nın düğümlendiğinin göstergesi olarak kabul edilmiştir. Bilim insanları, bu olayı dar bir açıklıktan ayakkabı bağı çekmeye benzetmişlerdir. Eğer bağ dolaşırsa, hareketi fark edilir şekillerde değişir ve bu değişim, DNA'nın pordan geçerken düğümlendiğinin işareti olarak yorumlanmıştır. Onlarca yıl boyunca, düzensiz sinyallerin ipliğin pordan geçerken düğümlendiği anlamına geldiği sonucuna varılmıştır.

Ancak yeni araştırma, bu temel varsayımın eksik olduğunu ortaya koymaktadır. Çalışmaya göre, DNA'nın nanopor translokasyonu sırasında gözlenen sinyal bozulmalarının, basitçe düğümlenmeden kaynaklanmadığı anlaşılmıştır. Bunun yerine, daha önce düğüm olarak yorumlanan yapıların çoğunun plektonemler olduğu keşfedilmiştir. Bu konfigürasyonlarda, DNA gerçek bir düğüm oluşturmak yerine, sarılmış bir telefon kablosuna benzer şekilde bükülmüş bir biçimde kendi etrafında sarılır.

Plektonemler: DNA'nın Gizli Bükülme Yapısı

Cavendish Laboratuvarı'ndan baş yazar Dr. Fei Zheng, yaptıkları deneyler sonucunda önemli bulgulara ulaştıklarını açıklamıştır. Araştırmalara göre, DNA nanopordan çekilirken, içerideki iyonik akışın ipliği büktüğü, tork biriktirdiği ve onu sadece düğümler değil, plektonemler halinde sardığı ortaya çıkmıştır. Bu gizli bükülme yapısı, düğümlerin daha geçici imzasından farklı olarak, elektriksel sinyalde ayırt edici ve uzun süreli bir parmak izine sahiptir.

Bu davranışı detaylı biçimde araştırmak için, araştırmacılar camdan ve silikon nitridden yapılmış nanoporlar kullanmışlardır. DNA'yı birçok farklı voltaj ve deneysel düzenekte test etmişlerdir. Yapılan testler sonucunda, DNA'nın birden fazla bölümünün aynı anda porda göründüğü, sözde dolaşık olayların, yalnızca düğüm oluşumuyla açıklanabilecek olandan çok daha sık meydana geldiğini bulmuşlardır. Bu olayların sıklığı daha yüksek voltajlar ve daha uzun DNA molekülleriyle artmıştır ve bu durum daha önce tam olarak tanınmamış ek bir sürece işaret etmektedir.

Araştırmacılar, bu bükülmelerin elektroozmotik akış tarafından yönlendirildiğini keşfetmişlerdir. Nanopor içindeki su hareketi, sarmal DNA molekülü üzerinde tork üretmektedir. İplik dönerken, bu tork por dışındaki DNA bölümlerine iletilir ve onların sarılmasına neden olur. Çekme kuvvetleriyle sıkılaştırılan ve kısa ömürlü olma eğiliminde olan düğümlerin aksine, plektonemler daha büyük büyüyebilir ve translokasyon boyunca kalıcı olabilmektedir.

Simülasyonlar ve Deneysel Doğrulama

Araştırma ekibi, bulgularını daha ileri taşımak için gerçekçi kuvvetler ve torklar altında DNA simüle etmişlerdir. Yapılan simülasyonlar, plektonemlerin nanoporun elektroozmotik akışının dayattığı bükülme hareketiyle üretildiğini ve oluşumlarının DNA'nın bükülmeyi uzunluğu boyunca yayma yeteneğine bağlı olduğunu doğrulamıştır. Bu bulgular, teorik anlayışı pratik gözlemlerle tutarlı hale getirmiştir.

Araştırmacılar, akıllıca bir bükülmede, kesin aralıklarla kesintiye uğratılmış moleküller olan çentikli DNA tasarlamışlardır. Bu tasarım, bükülme yayılımını engellemiş ve deneylerinde plektonem oluşumunu büyük ölçüde azaltmıştır. Bu sonuç, yalnızca yapının rolünü doğrulamakla kalmamış, aynı zamanda nanoporları kullanarak DNA hasarını algılamanın veya hatta teşhis etmenin potansiyel yeni yollarına işaret etmiştir.

Makalenin ortak yazarı Prof. Ulrich F. Keyser, bu keşfin önemini vurgulayarak, artık nanopor sinyalinde düğümleri ve plektonmleri ne kadar sürdüklerine göre ayırt edebilmelerini belirtmiştir. Düğümler hızlı bir tümsek gibi hızla geçerken, plektonemler oyalanır ve genişletilmiş sinyaller oluştururlar. Bu fark, DNA organizasyonu, genomik bütünlük ve muhtemelen hasarın daha zengin, daha nüanslı okumaları için bir yol sunmaktadır.

Biyoloji ve Teknoloji Alanında Geniş Etkiler

Bu keşfin etkileri, sadece laboratuvar ortamında kalmamakta, biyoloji ve teknoloji alanlarında çok daha geniş sonuçlar doğurmaktadır. Biyofizikte, bu bulgular hücreler içindeki DNA dolaşıklıklarına ilişkin anlayışımızı derinleştirebilmektedir. Hücre içerisinde plektonemler ve düğümler düzenli olarak enzimlerin eylemiyle ortaya çıkmakta ve genom organizasyonu ile stabilitesinde önemli roller oynamaktadırlar.

Biyosensörler ve teşhis teknolojileri açısından ise, bu bükülme yapılarını kontrol etme veya tespit etme yeteneği, ince DNA değişikliklerine karşı daha duyarlı olan ve potansiyel olarak hastalıklarda DNA hasarının erken tespitini mümkün kılan yeni nesil biyosensörlerin kapısını açabilmektedir. Nanoteknoloji perspektifinden bakıldığında, bu araştırma nanoporların gücünü, yalnızca sofistike sensörler olarak değil, aynı zamanda biyopolimerleri yeni yollarla manipüle etmek için araçlar olarak vurgulamaktadır.

Sonuç olarak, DNA'daki plektonem yapılarının keşfi, genetik araştırmalarında temel bir paradigma değişimini temsil etmektedir. Bilim insanlarının onlarca yıl boyunca kabul ettikleri bu yanlış yorumlama, artık doğru anlaşılmış ve bu anlayış, gelecekteki genetik araştırmaları ve biyomedikal uygulamaları şekillendirecek potansiyele sahiptir. DNA'nın davranışını daha doğru biçimde anlamak, hastalık teşhisinden genom haritalamasına kadar birçok alanda devrim yaratabilecek niteliktedir.

Etiketler:

DNA araştırması nanopor teknolojisi genetik bilim plektonem