Neden mitokondrilerin kendi DNA’sı var hiç düşündünüz mü?

Neden mitokondrilerin kendi DNA’sı var hiç düşündünüz mü?

Mitokondrilerin Neden Kendi DNA’ları Vardır?

Vücudumuzun enerji fabrikaları olan mitokondrilerimiz kendi genomlarına, kendi DNA’larına sahiptir. Hücre biyolojisinin en büyük gizemlerinden biri mitokondrilerin sahip oldukları genetik materyaldir. Yıllardır yapılan araştırmaların neticesinde sonunda bunun sebebi bulunmuş olabilir. İnsanlarda mitokondri çekirdek DNA’sından bağımsız olarak 16,569 nükleotitten oluşan 37 gene sahiptir.

Bilim insanları mitokondrilerin bir zamanlar tek hücreli organizma olduklarını düşünüyor. Bir milyar yıldan fazla bir süre önce daha büyük hücreler tarafından yenildiler ama sindirilemediler. Fagositozla hücre içine alınan bu tek hücreli canlılardan bazıları sindirilmekten kurtuldu ve hücre içinde yaşamaya başladı. Konak hücre ile bu küçük tek hücreli canlılar arasında simbiyotik bir ilişki başladı ve bugünün bitki ve hayvan hücreleri gelişti. Bizim tek hücreli canlılarımız enerji fabrikası gibi çalışan mitokondri oldu.

Yıllar içinde mitokondriyel DNA epeyce küçüldü. Ökaryotik hücrelerde genetik materyalin büyük çoğunluğu hücre çekirdeğinde yer alıyor. Hatta mitokondrinin çalışmasını sağlayan genler bile çekirdekte bulunuyor. Araştırmalar gösteriyor ki evrimsel süreçte mitokondri genleri çekirdeğe sıçradı. Bu durumda akıllara şu soru geliyor. Eğer genler bir yerden bir yere gidebiliyorsa neden hâlâ bazı genler mitokondride duruyor. Mitokondride genlerin bulunması sağlık açısından elverişli bir durum değil çünkü elektron transfer zincirinden ATP üretilirken sürekli elektron kaçağı oluyor ve bu da DNA’da mutasyon oluşturabiliyor. Bebeklerin mitokondrilerin sadece anneden gelmesinin sebebi de budur. Sperm, yumurtaya doğru yol alırken mitokondrisinde enerji üretilir ve bu da mitokondriyel DNA’nın mutasyona uğrama riskini artırır. Mitokondrinin 37 geninde meydana gelebilecek mutasyonlar beyin, karaciğer, kalp gibi organları etkileyebilecek ciddi rahatsızlıklara sebep olabilir. Bu yazımızda mitokondriyel DNA mutasyonlarının otizme yol açtığını okuyabilirsiniz.

İngiltere’de Birmingham Üniversitesi’nde çalışan biyolog Iain Johnston ve Whitehead Enstitüsü’nde çalışan Ben Williams mitokondrilerin evrimi ile ilgili farklı hipotezleri ele aldılar ve bu konuda çok çalıştılar. Yaptıkları matematiksel modelde hayvanlardan, bitkilerden, mantarlardan ve protista gibi canlılardan aldıkları 2,000 farklı mitokondri genomunu incelediler. Her bir genomun evrimsel geçmişini takip ettiler ve genlerin kökenleri ile kombinasyonlarını belirleyen bir algoritma çıkardılar. Örneğin menekşe bitkisindeki oksijenli solunum geni ile mantardaki bir glikoliz geninin ortak atası var mı? Bu gibi gen modellemeleri sayesinde genlerin hangi zamanlarda kaybolduğunu hesaplamaya çalıştılar.

Mitokondrilerin temel görevi elektron transfer zincirinde elektronları kaydırarak enerji üretmeleridir. İç zarın içinde bulunan belirli protein yapıları sayesinde zincirleme kimyasal tepkimeler gerçekleşir. Mitokondride bulunan çoğu gen enerji üretim sürecine bir şekilde yardım eder. Johnston ve Williams’ın yaptığı araştırmalara göre eğer bir gen bu yapılardan birinin merkezinde olan bir proteini kodluyorsa mitokondride kalmaya daha çok meyilli oluyor. Hücrenin enerji üretim işinden sorumlu olan genler çekirdeğin içine girmeyip dışarıdan destek vermek istiyor!

ATP üretecek sistemi düzenleyen genleri mitokondride tutmak hücrenin mitokondriyi özel bir şekilde kontrol etmesini sağlıyor. Çünkü burada görev alacak merkezi proteinler mitokondrinin içinde üretiliyor. Bu yerel kontrol hücrenin enerji üretimini anlık olarak düzenlemesini ve gerekli gördüğü değişikleri çok hızlı ve verimli bir şekilde yapmasına olanak tanıyor.

Örneğin, okula gitmek için evden çıktınız ve otobüse doğru yavaş yavaş yürüyorsunuz. Durağa yaklaştığınızda bineceğinizin otobüsün duraktan kalkmak üzere olduğunu görüyorsunuz ve hemen koşmaya başlıyorsunuz. O anda mitokondrilerin ATP üretimi çok hızlı bir şekilde artmak zorundadır ve bu da mitokondrilerin kendi genleri sayesinde yapılıyor.

Araştırmaya dahil olmayan biyolog John Allen’a göre mitokondrilerin bu yapısı geri beslemeli bir mekanizma özelliği taşıyor. Allen kendi araştırmalarında mitokondriyel proteinleri ihtiyaç olduğu yerde ve miktarda üretmenin enerji düzenlenmesi açısından çok daha iyi olduğunu ve hücreye bazı avantajlar kazandırdığını belirtiyor. Hücrelerimizdeki diğer yapılar ve organeller de bu tür yerel kontrol mekanizmalarından faydalanıyor olabilir. Ancak mitokondrilerin onlardan bir farkı var. Mitokondrinin genlerine kendisinden başkası emir veremez.

Mitokondriyel genomun yapısının çözülmesi hem evrimsel açıdan hem de mitokondri kökenli hastalıkları tedavi etmek için büyük önem taşıyor. Johnston ve Williams’ın geliştirdikleri bu matematiksel model birçok sorumuza yanıt veriyor. Hangi genler birbirleriyle ilişki içinde, evrimsel sürecin hangi döneminde ayrıldılar ve neden ayrıldılar gibi soruların yanıtını buldukça genler üstündeki hakimiyetimiz de artıyor.

Ali Çağlayan Taybaş, kaynak 1, kaynak 2

Kimler Neler Demiş?

avatar
Sıralama:   En Yeniler | Eskiler | Beğenilenler
Sebnem Balay
Ziyaretçi
Sebnem Balay

Çünkü o aslında bir prokaryot

Emr Bulsat
Ziyaretçi
Emr Bulsat

Steroid hormon bile sentezliyor. DNAsı olmasına şaşmamalı. 🙂

Selçuk Sürücü
Ziyaretçi
Selçuk Sürücü

Endosimbiyosiz.

Müge Kaya
Ziyaretçi
Müge Kaya

ILayda Kaya

ILayda Kaya
Ziyaretçi
ILayda Kaya

E biliyoz endosimbiyozu?

Rumeysa Sarıadak
Ziyaretçi
Rumeysa Sarıadak

Organel olmadan önce prokaryot bir canlıydı.

Seda Nur Arslan
Ziyaretçi
Seda Nur Arslan

Çok saçma ve basit bir mantık.

Ahmet Can Polat
Ziyaretçi
Ahmet Can Polat

Bence mitolojik bir olay. :*

wpDiscuz


VEYA



Not: Şifreniz otomatik olarak eposta adresinize iletilecektir.

Şifrenizi mi unuttunuz?

Eposta adresinizi size yeni bir şifre göndermemiz için girmelisiniz.