Bir dikiş makinesi DNA'yı birbirine dikebilir mi?

DNA'yı dikiş projeniz yapmak istediğiniz için sizi suçlamıyoruz . Ne de olsa DNA, genetik kodumuzu oluşturur ve bu nedenle muazzam bir biyolojik güce sahiptir. Hücrelerimize ne yapması gerektiğini söyler . İki ayak, diyelim ki iki yüzgeç büyüttüğümüzde, bunun nedeni hücrelerimizin DNA'mızda kodlanmış talimatları izlemesidir. Ve tümör geliştirdiğimizde, hücrelerimiz de DNA'nın talimatlarını takip ediyor.

Ya genetik kodunuzu değiştirebilseydiniz? Ya kapitone yapmak kadar kolay olsaydı? "Uzun boylu" kodunu "karanlık ve yakışıklı" koduyla bir araya getirerek kendinizi uzun, esmer ve yakışıklı yapabilir misiniz?

Cevap, birkaç nedenden dolayı kocaman bir "hayır". Birincisi, genetikçiler ne kadar zeki olsalar da, bizi uzun, esmer ve yakışıklı yapan genlerin çoğunu hala tam olarak belirleyememişler. İkincisi, gelişimin başlarında birkaç hücreden oluşan bir top olmanın ötesine geçtiğimizde, tüm hücrelerimizdeki DNA'yı değiştirmek teknik olarak çok zor hale gelir. Yetişkinlerde bu, yaklaşık 100 trilyon hücre [kaynak: Boal ] ile uğraşmayı gerektirir.

Projenizde başka bir kusur daha var -- o dikiş makinesi . DNA'nızı bir dikiş makinesiyle manipüle etmeye çalışsanız, onu parçalarsınız. Ortalama olarak, bir dikiş makinesinin iğnesinin çapı yaklaşık 1 milimetredir [kaynak: Schmetz ]. Bir insan kromozomunun genişliği en az 500 kat daha küçüktür [kaynak: Campbell ve diğerleri .]. Ek olarak, DNA aslında oldukça kırılgandır. Kırılmadan fazla kuvvete dayanamaz. Aslında, DNA'nın ucuna - ofis çeşidinden 50 milyon kat daha hafif olan - bir ataş asarsanız, onu kırarsınız [kaynak: Terao ].

Yani gen terapisinde yetenekli bir bilim adamı değilseniz, DNA'nızı değiştirecek donanıma veya teknik bilgiye sahip değilsiniz. Ama neyse ki hücreleriniz bunu yapıyor ve her gün sizin yardımınız olmadan DNA'yı bir araya getiriyorlar. Doğanın dikiş makinesi hakkında bilgi edinmek için okumaya devam edin.

Hücreler Nasıl Çalışır'ı okuduysanız , hücrelerimizin bölündüğünü bilirsiniz. Kendimizi bu şekilde koruyor, büyütüyor ve yaraları onarıyoruz. Eğer bir yetişkinseniz, kemik iliğinizdeki 2 milyon hücrenin, kanınızda yeterli miktarda kırmızı kan hücresi tutmak için her saniye bölündüğünü öğrenmek sizi şaşırtabilir [kaynak: Becker ].

Yeni kemik iliği hücrelerinin her biri eskisi gibi görünür ve hareket eder. Niye ya? Çünkü DNA şeklinde aynı genetik talimatlara sahiptirler . Eski hücreler DNA'larını kopyalamak ve yeni hücrelere aktarmak için büyük çaba harcarlar. Bunun, eski hücrelerin eski DNA'larını koruduğu ve yeni hücrelerin yeni DNA aldığı bir fotokopi makinesinde kopyalama gibi olduğunu düşünebilirsiniz. Ama bunun yerine olan şey daha çok dikiş dikmek gibidir.

Eski kemik iliği hücrelerinizden birinin içine bakabilseydiniz, DNA'nın kimyasal bağlarla birbirine "dikilmiş" iki iplikten oluştuğunu görürdünüz. Hücre bölündüğünde, helikaz adı verilen bir "makas" enzimi iki ipliği ayırır. Küçük iğneler gibi, bağlayıcı proteinler iki ipliği ayrı tutar. Şehirdeki en iyi terzi gibi bir enzim olan DNA polimeraz , eski ipliklerin şablonunu takip eder ve hücredeki yapı taşlarından yapılmış yeni bir iplikçik diker. Hücreler bölündükten sonra, her biri yeni ve eski bir iplikten oluşan "uyarlanmış" DNA'ya sahiptir. DNA replikasyonu, DNA Nasıl Çalışır bölümünde öğrenebileceğiniz şaşırtıcı ve karmaşık bir süreçtir .

Artık hücrelerimizin bu süreci nasıl yetenekli ve sürekli olarak tamamladığını bildiğimize göre, terzilik hevesli bilim adamlarının nasıl karşılaştırdığını görelim.

Bu, ayak pedalıyla tamamlanmış bir Singer dikiş makinesinde olmayabilir , ancak bilim adamları genellikle bir organizmanın DNA'sının parçalarını bir başkasının DNA'sına "dikerler". Sonuç, rekombinant veya " kimerik " DNA olarak adlandırılır ve adını kısmen aslan, kısmen keçi ve kısmen yılan olan efsanevi yaratıklar olan kimeralardan alır.

Çoğu zaman bilim adamları, insan DNA'sını bakteri veya maya DNA'sına [kaynak: Tamarin ] eklerler. Biraz ekstra mühendislikle bakteri ve maya, yeniden birleştirilen DNA'yı alabilir ve talimatları hiçbir şey olmamış gibi takip edebilir. Organizmalar daha sonra insan proteinleri yapar. Sürecin araştırma, endüstri ve tıpta birçok uygulaması vardır. Şu anda bakteri ve maya, şeker hastalarını tedavi etmek için kullanılan büyük miktarlarda insan insülini üretiyor [kaynaklar: Cold Spring Harbor Ulusal Laboratuvarı , Eli Lilly ].

DNA'yı dikmeye ek olarak, bilim adamları da onu düzeltiyorlar. DNA'mız sarmal, sarmal, sarmaldır. Onu incelemek için düzeltmeniz gerekir. MIT'de kimya mühendisliği profesörü Patrick Doyle, popüler bir yol, DNA'nın her iki ucuna bir boncuk takmak, boncukları bir lazer ışını ile almak ve boncukları nazikçe ayırmaktır, diyor.

Bilim adamları düzleştirilmiş DNA ile dünyada ne yapıyor? Epigenetik Nasıl Çalışır'da , dış dünyanın ve hatta ebeveynlerimizin dünyasının, vücudumuzun genlerimizdeki hangi talimatları izlediğini etkileyebileceğini öğreneceksiniz. Çevre, DNA'mızın okunmasını yönlendiren moleküller aracılığıyla hücrelerimizle "konuşabilir". Bilim adamları DNA'yı düzleştirerek veya en azından biraz çözerek bu modifikasyonları inceleyebilirler. Proteinlerin DNA'mıza kimyasallar eklemesini veya genleri açıp kapatmasını izleyebilirler. Boncuk hilesinin bir başka kullanımı, DNA'ya bağlanması amaçlanan ilaçların işe yarayıp yaramadığını test etmektir. Bilim adamları, bobinin [kaynak: Doyle ] gerilimindeki değişiklikleri ölçerek ilacın DNA'ya bağlı olup olmadığını anlayabilirler .

­

İstediğiniz şey makinelerse, evet -- araştırmacılar dikiş yapmayan, DNA'yı düzelten küçük cihazlar yapıyorlar. Doyle, bir huni aracılığıyla DNA'yı bir sıvı akışı içinde düzleştiren bir posta pulu büyüklüğünde yapıyor. Organizmaları havadan emen ve DNA dizileriyle tehlikeli mikropları tespit eden bir çevresel sensörün parçası olabilir. Doyle'un cihazını bodrumunuza dikiş makinenizin yanına koymak ister misiniz? O kadar hızlı değil: Satılık değil ve yapımı 10.000 dolardan fazla.

Ancak bir DNA dikiş makinesine biraz benzediği için ödülü kazanan cihaz, Kyoto Üniversitesi'ndeki laboratuvarlarda yaşıyor. Bir kredi kartından biraz daha büyük, aynı zamanda DNA'yı bir çip üzerinde itmek için sıvı kullanıyor. Lab on a Chip dergisinde yayınlanan 2008 tarihli bir makalede, araştırmacılar bir tomar maya kromozomunu açabileceklerini ve akan sıvı ve küçük bir kanca kullanarak onları soyup direklere yapıştırabileceklerini gösterdiler. Ardından, kromozomların tekrar yükselmesine izin vererek, onları iki makara etrafına sardılar [kaynak: Terao]. Kancalar ve makaralar bir metrenin milyonda biri boyutundadır - bir toplu iğnenin başına binlercesi sığabilir. Cihaz insan DNA'sı üzerinde test edilmemiş olsa da Doyle, uzun, kolayca kırılabilir DNA'yı kırmadan elleçlemenin teknik görüntüsünün "oldukça havalı" olduğunu söylüyor. "Onlarınki, herhangi bir eski büyük DNA dizisini alıp etrafta dolaştırmanın akıllıca bir yoluydu" diyor.

Yani DNA'yı geleneksel bir dikiş makinesiyle birlikte dikemezsiniz, ancak bilim adamları DNA'yı bizim yararımıza manipüle edebilirler. Bilim adamlarının genetik alanında başka neler yaptığını görmek için okumaya devam edin.

Özel teşekkür

Pennsylvania Üniversitesi'nden Ponzy Lu'ya ve MIT'den Patrick Doyle'a bu makaledeki yardımları için teşekkür ederiz.

İlgili Makaleler

Daha Fazla Harika Bağlantı

Kaynaklar