DNA’nın çift sarmallı yapısı, bir tümörün kanser hücrelerinde hangi mutasyonların birikeceğini etkiler ve böylece tümör büyümesini belirler.
Konuma göre değişir: DNA’mızın çift sarmallı yapısı kanser gelişiminde rol oynar. Araştırmacıların “Nature” dergisinde bildirdiği gibi, bir tümör hücresinin hangi mutasyonları geliştirip koruyacağı aynı zamanda iki DNA zincirinden hangisinin hasar gördüğüne de bağlıdır. Buna göre, genetik materyalin iki ipliği de yaklaşık olarak aynı oranda kusur ve mutasyonlar geliştirir, ancak hasar farklı oranlarda onarılır.
Tümör hücrelerindeki genetik materyal sağlıklı hücrelerdekinden farklıdır. Zamanla, çoğu zaman onlarca yıl boyunca, çeşitli DNA hasarları ve mutasyonlar birikmiştir. Genel olarak, bu genom değişiklikleri hücrelerin metabolizmasını ve işlevini etkiler, normal kontrol ve kendi kendini yok etme mekanizmalarını bloke eder ve dejenere hücrelerin kontrolsüz bir şekilde çoğalmaya devam etmesine neden olur – kanserli bir tümör gelişir. Kanserin türüne bağlı olarak tümör hücreleri belirli bir mutasyon düzenine sahiptir.
Tümördeki mutasyon karışımı
Ancak başka bir faktör daha var: Tamamlayıcı iki DNA zincirinden hangisinin mutasyon veya hasar içerdiği, tümör tipinde ve kanser gelişiminde rol oynayabilir. Edinburgh Üniversitesi’nden Craig Anderson ve meslektaşları şöyle açıklıyor: “DNA’nın yapısında ve replikasyonunda, iki ayrı ipliğin her birinin yeni yavru ipliklerin sentezi için bir şablon görevi gördüğü zarif bir simetri var.” Ancak bu DNA zincirlerindeki kopyalama, okuma ve onarım işlemleri her zaman simetrik olarak gerçekleşmez.
Translezyon polimerazları olarak adlandırılan özel onarım enzimleri, yeni yapı taşlarını hasarlı bölgelere rastgele yerleştirir veya kusurlu konumu atlar. Bireysel şeritler farklı şekilde tedavi edilebilir. Sonraki her hücre bölünmesinde, DNA hasarı kardeş hücrelere aktarılabilir veya farklı şekillerde yeniden onarılabilir, böylece tek tek kanser hücreleri farklı mutasyonlar geliştirir.
Kimyasal olarak indüklenen DNA modifikasyonları
Anderson ve ekibi artık bu asimetrik süreçlerin kanser hücrelerinin mutasyon modelini nasıl etkilediğini daha ayrıntılı olarak inceledi. Özellikle, iki DNA zincirinden hangisinin hasar gördüğünün, kanser hücresinin mutasyon oranında rol oynayıp oynamadığını açıklığa kavuşturmak istediler. Bunu yapmak için, hayvanlara genetik olarak zarar veren kimyasal dietilnitrozamini vererek kasıtlı olarak farelerin karaciğer hücrelerinde DNA bozukluklarına neden oldular. Bu madde, DNA’nın dört bazından birine stabil bir şekilde bağlanarak genetik materyal kopyalandığında bunun doğru şekilde tanınmasını engeller.
Farelerde daha sonra karaciğer kanseri gelişti. Araştırmacılar, bu farelerden 98’ine ait toplam 237 tümörün genomunu inceledi ve kanser hücrelerindeki yedi milyondan fazla bireysel mutasyonu analiz etti.
Nispeten simetrik olarak dağıtılan mutasyonların sayısı
Beklentilerinin aksine, Anderson ve meslektaşları farelerde her iki DNA zincirinin mutasyon oranlarında önemli bir farklılık bulamadılar. Bu nedenle genetik materyalin her iki tarafı da eşit sıklıkta kusurlara ve mutasyonlara sahipti. Araştırmacılar, kopyalama sırasında zıt yönlerde çalıştıkları için iki ipliğin farklı şekillerde üretilmesine rağmen, hasarlı pasajların hasar görmesini önlemek için her iki durumda da aynı mekanizmaların aktif olduğu sonucuna varıyor.
Sonuç şaşırtıcı çünkü önceki çalışmaların bulgularıyla çelişiyor. Bunlar, UV ışığının neden olduğu DNA hasarının, iki iplikçik üzerinde asimetrik mutasyonlara yol açtığını göstermişti. Bununla birlikte, kimyasalların neden olduğu daha fazla nokta mutasyonuyla karşılaştırıldığında, UV ışığının neden olduğu DNA kusurları önemli ölçüde daha büyüktür.
Anderson ve meslektaşlarının bulguları artık küçük DNA hasarlarının her iki iplikte de aynı sonuçlara yol açtığını gösteriyor çünkü her iki iplik de aynı prensibe göre tedavi ediliyor. Bu, örneğin tütün dumanındaki kimyasalların veya bazı kanser ilaçlarının tetiklediği kusurlar ve mutasyonlar için geçerlidir.
Onarım hala asimetriye neden oluyor
Ancak ekibin keşfettiği gibi farklılıklar da var. Bir tümörde kaç mutasyonun biriktiği aynı zamanda ilgili DNA kusurlarının hücrenin tamir makineleri tarafından ne kadar kolay erişilebildiğine de bağlıdır ve bu da bunların hangi bireysel iplikçik üzerinde olduklarına ve bölümlerinin ne sıklıkta okunduğuna bağlıdır. Sonuç olarak ekibe göre, küçük DNA hasarının onarımı simetrik olarak ilerlemiyor, hasar farklı sürelerde devam ediyor ve sonuçta farklı mutasyon modelleri gelişiyor.
Dolayısıyla DNA’nın çift sarmallı yapısı, bir tümörün kanser hücrelerinde hangi mutasyonların birikeceğini etkiler ve dolayısıyla tümör büyümesini belirler. Cambridge Üniversitesi’nden eş-kıdemli yazar Duncan Odom, “Sonuçlarımız, DNA hasarı oluşumu, toleransı ve onarımının iplik asimetrik mekanizmalarının kanser genomunun gelişimini nasıl etkilediğine ışık tutuyor” diye özetliyor.
Yazıları posta kutunda oku