UV Radyasyonu Hücresel Kurtarma Görevini Nasıl Tetikliyor?

UV Radyasyonu Hücresel Kurtarma Görevini Nasıl Tetikliyor?

Ogün Adebali 
Sabancı Üniversitesi Mühendislik ve Doğa Bilimleri Fakültesi Öğretim Üyesi

Güneşten gelen ultraviyole (UV) ışınlarının, cilt kanseri gibi hastalıklara yol açabilen DNA hasarına neden olduğu biliniyor. Peki hücrelerimiz bizi korumak için bu hasarı nasıl onarıyor? 

Sabancı Üniversitesi araştırmacıları Veysel Oğulcan Kaya ve Ogün Adebali, önemli bir cevabı ortaya çıkardı: DNA UV ışığı tarafından hasar gördüğünde, hücrelerimiz onarımı önceliklendirmek için genetik materyallerini üç boyutlu çekirdek alanında yeniden düzenler, buna "hücreyi kurtarma görevi" denebilir.

DNA Onarımına Yeni Bir Bakış

Yaşamın temeli olan DNA, yalnızca uzun bir harf dizisi değildir; hücrelerimiz içinde organize bir biçimde katlanmış ve paketlenmiştir. Bu katlanma rastgele değildir; onarım süreçleri gibi süreçler için, gerektiğinde hücrenin DNA'nın belirli kısımlarına erişmesine izin veren karmaşık bir sistemin parçasıdır.

UV radyasyonuna maruz kalındığında, temel hücresel işlevleri engelleyebilen lezyonlar (küçük hasarlar) oluşturur. Bu hasarlar onarılmazsa mutasyonlara dönüşebilir. Hücrenin DNA'sının tüm yapısı bu duruma adapte olur ve onarım moleküllerinin hasarlı noktalara daha etkili bir şekilde ulaşmasına yardımcı olur.

Araştırma ekibinin başında bulunan Ogün Adebali, "DNA sadece statik bir kod değildir. Dinamik ve yüksek derecede dış etkenlere duyarlıdır. DNA'nın üç boyulu katlanma şekli, hücrenin hasarı onarmak için hızlı bir şekilde hareket etmesine yardımcı olur" dedi.

DNA'nın Onarım İçin Yeniden Düzenlenmesi

Genomunuzu, kitapların (genlerin) raflarda (DNA bölümleri) saklandığı bir kütüphane olarak hayal edin. UV hasarı meydana geldiğinde, kütüphanenin rafları kendilerini yeniden düzenleyerek hasarlı kitapları onarım araçlarına yaklaştırıyor. Bu hareket, onarım sürecini daha hızlı ve daha verimli hale getiriyor.

Araştırmacılar, DNA yeniden düzenleme modellerini ortaya çıkarmak için son teknoloji derin öğrenme yöntemlerinden birini kullandılar. Yüksek hacimlerdeki genomik veriyi analiz etmekte kullanılan bu yaklaşım, araştırmacıların UV hasarından sonra DNA bölgelerinin birbirleriyle etkileşime girme sürecindeki küçük değişiklikleri tespit etmelerine yardımcı oldu. Bu gelişmiş yöntem, yalnızca hasarın nerede meydana geldiğini değil, aynı zamanda genomun onarımları önceliklendirmek için kendini nasıl yeniden şekillendirdiğini de ortaya çıkardı.

Araştırmacılar, DNA'nın özellikle aktif ve erişilebilir olduğu genom bölgelerinin onarım için önceliklendirildiğini gözlemledi. Bu bölgeler, kütüphanedeki yoğun trafikli bölgeler gibi en kritik kitapların önce onarılmasını sağladı. Bu, hücrelerin UV maruziyeti gibi stresli koşullar altında bile temel işlevlerini sürdürmelerine yardımcı oldu.

DNA Hasar Yanıtı: Sade Bir Onarımdan Daha Fazlası

Araştırmacılar, UV radyasyonunun hasarlı DNA'yı onarmanın yanı sıra, gen aktivitesinde değişikliklere neden olduğunu keşfettiler. Özellikle hücrenin savunmasını koordine eden bazı genler daha aktif hale geliyor. Bu genler, hücrenin hayatta kalmasına ve iyileşmesine yardımcı olan proteinleri üretiyor. 

Örneğin, hücrenin acil durum yanıt sisteminin bir parçası olan JUN ve FOS gibi genler, UV maruziyetinden sonra aktif hale geliyor. Bu genler, inflamasyonu kontrol etmeye ve hücreleri ölmekten korumaya yardımcı oluyor.

Çalışmanın baş yazarı Veysel Oğulcan Kaya, "Dikkat çekici olan şey, 3 boyutlu genom, transkripsiyon ve DNA onarımı arasındaki bu karmaşık koordinasyona tanık olmak. Bizi en çok şaşırtan şey, DNA hasar tepkisinin UV maruziyetinden sadece 12 dakika sonra gerçekleşmesiydi. Daha da şaşırtıcı olanı, iyileşmenin erken belirtilerini ilk 30 dakika içinde gözlemleyebilmemizdi" dedi.

Bu Neden Önemli?

Bu araştırma, hücrelerin genetik bütünlüklerini nasıl koruduklarına dair yeni bakış açıları sağlıyor. DNA'nın nasıl hareket ettiğini ve onarım sırasında belirli genlerin nasıl aktive edildiğini haritalayarak, bazı insanların neden UV ile ilişkili hastalıklara diğerlerinden daha dirençli olabileceğine dair ipuçları sunuyor.

Ekip, bu bulguların cilt kanseri gibi rahatsızlıkları önlemek ve tedavi etmek için yeni stratejilere ilham vereceğini umuyor. DNA'nın yeniden düzenlenmesinin ardındaki "kuralları" anlamak, bilim insanlarının vücudun doğal onarım süreçlerini güçlendirmek için daha iyi ilaçlar veya tedaviler tasarlamalarına yardımcı olabilir.

Sırada Ne Var?

Araştırmacılar, kanserojenler gibi diğer çevresel tehlikelerin DNA'nın organizasyon ve onarım mekanizmalarını nasıl etkilediğini incelemeyi planlıyorlar. Ayrıca, DNA onarımının nasıl çalıştığına dair daha net içgörüler elde etmek için yöntemlerini geliştirmeyi hedefliyorlar.

Adebali, "Bu çalışma sadece bir başlangıç. Bulgularımız, hücrelerin kendilerini yalnızca UV hasarından değil, çok çeşitli streslerden nasıl koruduğunu keşfetmenin kapısını açıyor" dedi.

TÜBİTAK 2232 projesi ile yürütülen bu araştırma, hücrelerimizin yaşamın planını korumadaki olağanüstü uyum yeteneğini vurguluyor. Bu, bir dayanıklılık ve hassasiyet hikayesi, bizi güneş ışığı gibi günlük zorluklarla karşı karşıya kalsak bile hayatta tutan bir makinenin hikayesi.

5 Şubat 2025'te Nature Communications'da yayınlanan çalışma, DNA'nın UV kaynaklı hasara ve onarım mekanizmalarına verdiği dinamik tepkiye ayrıntılı bir bakış sunuyor.