Hücredeki proteinlerin ‘sosyal ağı’ haritalanarak genlerin canlıları nasıl şekillendirdiği anlaşılıyor

Montréal Üniversitesi Tıp Fakültesi Biyokimya ve Moleküler Tıp Bölümü’nden profesörler Adrian Serohijos ve Stephen Michnick, genotip ile fenotip arasındaki ilişkiyi—yani DNA‘nın RNA’ya, ardından proteine dönüştüğü ve sonunda bireydeki gözlemlenebilir özelliklerin ortaya çıktığı süreci—araştırıyor. Araştırmacılar, hücre içindeki bilgi akışının nasıl işlendiğini çözmeyi hedefliyor ve DNA’daki mutasyonlarla protein etkileşim ağları arasındaki bağıntıyı inceleyen ilk çalışmayı yayımladı. Çalışma, COVID-19 pandemisi sırasında başlatıldı ve Montréal Üniversitesi Tıp Fakültesi’nden Julie Hussin’in laboratuvarıyla işbirliğiyle yürütüldü.

Araştırmacıların yaklaşımı, bir canlının çevresel etkenlerle bozulduğunda nasıl değiştiğine bakmak yerine, bireyin DNA’sındaki mutasyonlara odaklanıyor. Bu mutasyonlar, bireysel özellikleri belirlemede önemli bir rol oynar. Çalışma, Nature Genetics dergisinde yayımlanmıştır.

Küçük ölçekte büyük düşünceler

Hücrelerin içinde proteinler birbirleriyle dinamik bir şekilde etkileşerek bir etkileşim ağı oluşturur. Bu “sosyal ağın” durumu, hücrelerin ve bireylerin özelliklerini belirlemeye yardımcı olur. Araştırmacılar, DNA’daki mutasyonların protein ağlarında değişikliklere ve sonunda bireylerin özelliklerinde değişimlere yol açıp açmayacağını araştırmaya karar verdi. Yeni yaklaşımları, proteinlerin sosyal ağını inceleyerek mutasyonların beklenmedik etkilerini—bazıları hastalıkla ilişkilendirilen, bazıları ise ilaç maruzluğu gibi çevresel bozulmaların yol açtığı etkileri—belirlemeyi amaçlıyor.

Araştırmacılar yöntemlerini, tek hücreli bir mantar olan Saccharomyces cerevisiae mayasının 350 suşuna uyguladı ve bu suşları antifungal ilaçlar, bir şeker hastalığı ilacı ve bir antipsikotik dahil birkaç ilaçla muamele etti. Neredeyse 1 milyon protein-protein etkileşimi ölçüldü.

Bu fikrin özünde, DNA’dan proteine bilgi akışını izlemek ve proteinlerin hücre içinde nasıl etkileştiğini anlamak yatıyor; böylece mutasyonların bir canlıda bireyin özelliklerini neden etkilediğini açıklayabiliriz.

Stephen Michnick, Montréal Üniversitesi

Ağın düğümleri

Araştırmacılar, protein etkileşimlerindeki değişikliklerin çoğunun genomun başka yerlerindeki mutasyonlardan kaynaklandığını, yani etkileşime dahil olan proteinlerle doğrudan bağlantısı görünmeyen genlerdeki mutasyonlardan geldiğini fark ederek şaşırdı. Serohijos, tek bir gendeki mutasyonun, o genin söz konusu proteinlerden hiçbirini üretmemiş olması durumunda bile iki protein arasındaki etkileşimi değiştirebileceğini vurguladı. Böyle bir mutasyon, tıpkı sosyal ağdaki bir arkadaşın arkadaşı gibi, uzaktan etki edebilir.

Etkili mutasyonlardan bazıları, eskiden “junk DNA” (işe yaramaz DNA) olarak adlandırılan DNA’nın kodlamayan bölgelerinde bulundu. Bu bölgeler protein kodlamaz, ancak protein üretimini düzenlemeye yardımcı olur.

Proteinler arasındaki ilişkilerin hepsi eşit değildir. Bazıları daha güçlü, bazıları daha zayıftır. Bu nedenle bazı proteinler merkez düğümler (hub) olarak işlev görür. Michnick, bu etkileşimlerden bir örneklem alarak hücrenin bütününe dair bir tablo elde edip hücrenin tüm olarak nasıl işlediğini çıkarabileceklerini belirtti.

Bu sonuçlar, DNA’daki değişikliklerin hücrenin protein sosyal ağı üzerinden nasıl yayıldığı ve sonunda özelliklerimizi ve sağlığımızı nasıl şekillendirdiğini izlemek için yeni bir yol haritası sunuyor.

Adrian Serohijos, Montréal Üniversitesi

Serohijos, deneyini artık hücrelerde insan hücreleriyle tekrarlamak istediğini söyledi. Kişiselleştirilmiş tıbbın anahtarını temsil eden bu yaklaşım, hastanelerde kliniklerin bir hastanın ilaca neden iyi ya da kötü yanıt verdiğini anlamak istediği temel bir soruna dokunuyor.

Araştırma ekibi, Savandara Besse önderliğinde hazırlanan “Genetic landscape of an in vivo protein interactome” başlıklı çalışmayı Nature Genetics dergisinde yayımladı. Çalışmanın DOI numarası 10.1038/s41588-026-02747-z olarak kaydedilmiştir.