•Columbia Üniversitesi bilim insanları, bakterilerin virüslerden korunmasını sağlayan yeni bir antiviral savunma sistemi keşfetti. Bu sistemin gelecekte hücrelerimizde yaşlanmayı yavaşlatan ve kanser tedavilerini geliştiren bir gen düzenleyiciye dönüştürülebileceği düşünülüyor. Aynı zamanda keşif, çok hücreli canlıların ortaya çıkışına zemin hazırlamış olabilecek eski bir evrim olayına ışık tutuyor.
Bakterileri virüslerden koruyan yeni sistem DRT10 (Defense-Associated Reverse Transcriptase 10) adını taşıyor ve onlarca yıl önce keşfedilen CRISPR antiviral sistemiyle aynı işlevi görüyor; o sistemden bu yana genom mühendisliğinde yeni bir çağ açmıştı.
CRISPR’ın DNA kesmesiyle çalışmasının aksine DRT10, hücre içinde DNA üretme yeteneği veren ters transkriptaz adlı bir enzim kullanıyor.
“Genom mühendisliği hakkında düşündüğümüz tipik yöntemden uzaklaşan oldukça egzotik bir sistem bu,” diyor Çalışmanın kıdemli yazarı ve Howard Hughes Tıp Enstitüsü araştırmacısı Columbia University Vagelos Physicians and Surgeons Fakültesi’nden biyokimya ve molekül biyofiz profesörü Samuel Sternberg.
“CRISPR gibi DNA’yı kesmiyor, base editörleri gibi genetik kodun bir harfini değiştirmiyor; bunun yerine RNA’yı şablon kullanarak yeni DNA dizileri yazıyor. Hücreleri mühendisliğe yarayacak farklı bir başlangıç noktası veriyor.”
DRT10’un keşfi ve mekanizmalarına dair ilk bakış, bugün Nature dergisinde yayımlanan makalede anlatıldı. Makale aynı zamanda bakteriyel savunma sistemiyle telomeraz arasındaki olası ve şaşırtıcı ilişkiyi de ortaya koyuyor; telomeraz, neredeyse tüm çok hücreli canlıların kromozomlarının uçlarındaki koruyucu DNA bölümleri olan telomerleri yenilemek için ihtiyaç duyduğu bir enzimdir.
“Bu, temel araştırmanın yaşlanma, kanser ve hayatın evrimi hakkındaki derin soruları nasıl aydınlatabileceğine dair güçlü bir örnek,” diyor Sternberg. “Bakterilerin virüslerden nasıl korunduğunu çalışmak, insan biyolojisindeki en önemli enzimlerden birine yönelik beklenmedik bir bağlantıyı ortaya çıkardı.”
DRT10 keşfi
Sternberg laboratuvarı, bakterilerin ve arke’lerin genomlarında hayatta kalma yöntemlerini araştıran bir grup olarak tanınıyor. 2008’den beri bu eski canlıların genomlarını kontrol etme ve bazen değiştirme konusunda geliştirdiği yaratıcı yöntemleri inceliyor.
Bakteriyel DNA yazan enzimlerin bir grubu—2008’de “Bilinmeyen Grup” adını taşıyan—laboratuvarın dikkatini çekmişti; henüz işlevi bilinmeyen onlarca ters transkriptase sahiptiler. Ters transkriptasyon, RNA ipliklerinden yeni DNA oluşturduğu için bu enzimler, genom terapötik diziler yazmak için yeni gen düzenleyici araçları üretmede umut verilen başlangıç noktaları sayılıyordu.
“DNA yazabilen büyük bir enzim ailemiz vardı ama bakterilerin onları ne için kullandığına dair neredeyse hiç fikrimiz yoktu,” diyor Sternberg. “Bu, tamamen yeni biyoteknoloji araçları üretebilecek potansiyeli olan, karşı konulamaz bir biyolojik gizemdi.”
Laboratuvardaki lisansüstü öğrenci Stephen Tang, DRT10’u bu grup içinde buldu ve sistemin virüslerle savaşmak için şablon RNA’dan okunan tekrarlayan diziye sahip uzun bir DNA parçası üretmek üzere ters transkriptazını kullandığını keşfetti.
Tang, biyokimyasal çalışmaların liderliğini yapan eş ilk yazarlardan Josephine L. Ramirez ve yapısal çalışmaların liderliğini yapan Qixiang He ile İsrailli S. Fernández’in de yer aldığı uluslararası bir ekiple çalıştı.
Tang ters transkriptazının nasıl çalıştığını daha derinlemesine anlamaya başladıkça, enzimin evrimsel açıdan uzak bir canlı grubunda bulunan—bizim telomerazımızla oldukça benzediğini fark etti.
Olası klinik uygulamalar
Telomeraz ile bakteriyel antiviral sistem arasındaki benzerlik, DRT10 için hemen bazı klinik uygulamaları akıllara getirdi.
İnsanlarda ve mayalar, bitkiler, mantarlar ve hayvanları da içeren ökaryotik yaşam alanının çoğunda telomeraz, doğrusal kromozomlarımızın uçlarını koruyan DNA kapakları oluşturur.
Sternberg ve laboratuvarı, DRT10’un telomer bakımı bozukluklarıyla sonuçlanan hastalıklar—telomeropati—tedavi edilebilme olasılığını araştırmayı umuyor.
“Henüz erken günlerdeyiz ama bir bakteriyel savunma eniminini kromozom uçlarında koruyucu DNA yeniden inşa etmek için kullanma olasılığından heyecanlıyız,” diyor Sternberg.
Telomerlerin kısalması hücrelerin yaşlanmasına yol açar ve biriken senescent cells birkaç yaşa bağlı hastalıkla ilişkilendiriliyor; bu da telomerleri geri kazandırmanın sağlıklı hücre işlevini korumaya yardımcı olabileceği ihtimalini gündeme getiriyor.
Laboratuvar zaten DRT10’u insan hücrelerinde insan telomerik DNA tekrarlarını sentezlemek için kullandı ve şimdi kromozom uzunlaştırmasının hücrelerin yaşlanmasını önleyip yaşam sürelerini uzatabilecek olduğunu belirlemeye çalışıyor.
Olası uygulamalardan biri CAR-T cell therapy; bu tedavi hastanın T hücreleri mühendislikle kanser hücrelerini tanıyıp saldırmaları sağlanır.
“Telomerlerin korunması ve uzunlaştırılması tedavici T hücrelerinin daha uzun süre aktif kalmasına yardımcı olabileceğini merak ediyoruz,” diyor Sternberg. “DRT10 bu soruyu araştırmak için bizi tamamen yeni bir yola götürüyor.”
Paylaşılan evrimsel köken kanıtı
DRT10’un telomeraz benzerliği, Kopenhag Üniversitesi’nden ve hesaplama yöntemleriyle bakteriyel savunma sistemlerini tanımlayıp sınıflandıran meslektaşları Mario Rodríguez Mestre’nin Sternberg laboratuvarına ziyaretiyle ilginç bir dipnot olarak kalmaya devam edebilirdi.
Bir konuşma sırasında Mestre, tüm ters transkriptazların canlı alanlarına göre renklendirilmiş önizlemeli bir evrim ağacı gösterdi. Ağacın bir yanı neredeyse tamamen bakteriyel enzimlerle kahverengi; diğer yanı ise ökaryotik enzimlerle turkuazdı.
“Mario’yu böylesine etkileyen, bakteri RT’leriyle çok sıkı bir şekilde gruplanan turkuaz renkli küçük bir ökaryotik ters transkriptaz dilim nedeniyle araya girdim,” diyor Sternberg. “Bu turquoise çizgi aslında telomeraz çıktı. DRT10 ile telomeraz arasındaki fonksiyonel benzerliklerin ortak evrimsel kökene işaret etmiş olabileceğine dair bir tür eureka anıydı bu. İki farklı alan gibi görünen şeyi enzimlerin büyük tek bir ailesinde birleştirmemizi sağladı.”
Ek evrim analizleri, bakteriyel DRT’lerle telomeraz arasında ortak bir köken olduğunu destekliyor; tekrarlayan DNA sentezleme yeteneklerinin ökaryotlarda doğrusal kromozomları korumak için uyarlanmadan önce ortak bir atada ortaya çıkmış olabileceğini öne sürüyor.
“DRT10 benzeri bir sistemin antik enzimati kapasiteleri, ökaryotik yaşam dalının farklı, doğrusal kromozomal topoloji kullanarak ortaya çıkması için gerekli olan moleküler makinenin parçası olmuş olabilir,” diyor Sternberg.
“Umarım DRT10’un keşfi değerli klinik ilerlemelere yol açar ama benim için bu aynı zamanda hayatın nasıl evrimleştğine dair büyüleyici bir geri bakış.”
Antiviral immunity via telomerase-like reverse transcription in bacteria, Nature (2026). DOI: 10.1038/s41586-026-11250-8. www.nature.com/articles/s41586-026-11250-8
Nature tarafından yayımlanan haber, Columbia University Irving Medical Center aracılığıyla aktarılmıştır.
1 komentarz
Rozwiń swoją myśl za pomocą źródła, pytania lub konstruktywnego kontrargumentu.