Gen susturma, hücrelerin kromozomal DNA'nın geniş bölgelerini kapattığı bir işlemdir. Genetik modifikasyon yöntemi ile bir gen "kapatmak" için başvurulan bir terimdir. Başka bir deyişle, normalde eksprese edilecek (açık) bir gen hücresel makineler tarafından kapatılır. Genlerin susturulması, susturulacak DNA'nın heterokromatin olarak bilinen sessiz bir DNA tipine entegre edilmesiyle gerçekleştirilir. Gen susturma DNA dizisini değiştirmese de ekspresyona farklı frekanslarda geri dönüşler ile kalıtsaldır. Gen susturma, normal gelişim ve farklılaşma sırasında belirli hücre tiplerinde veya dokularda ürünlerine ihtiyaç duyulmayan genleri bastırmak için kullanılan bir tekniktir. Tek tek genler veya daha büyük kromozomal bölgeler etkilenebilir [1,2].
Gen susturma, çeşitli hücre tiplerinin farklılaşması için gereklidir. Genler iki seviyede kontrol edilir: transkripsiyonel ve transkripsiyon sonrası. Histon modifikasyonları, bir genin etrafında transkripsiyonel makinelere erişilemez hale getiren bir heterokromatin ortamı üreterek transkripsiyonel gen sessizliğine neden olur. Bir genin mRNA'sının yok edilmesi veya tıkanması, transkripsiyon sonrası gen susturmanın sonucudur. mRNA'nın bozulması, çeviri sırasında aktif bir gen ürününün oluşumunu engeller (çoğu durumda bir protein). RNA enterferansı (RNAi), transkripsiyon sonrası gen susturma için yaygın bir tekniktir. Endojen genler, transkripsiyonel ve transkripsiyon sonrası gen susturma ile düzenlenir. Transpozonlar ve virüsler de gen susturma mekanizmaları yoluyla organizmanın genomundan korunur. Sonuç olarak, gen susturma, bulaşıcı DNA parçalarına karşı savunma yapan eski bir bağışıklık mekanizmasının parçası olabilir. Filamentli mantar Neurospora crassa'da olduğu gibi mayoz sırasında DNA metilasyonu ile genler susturulabilir [3].
İki dişi X kromozomundan biri, memelilerde kromozomal doz telafisi gibi bazı spesifik koşullarda neredeyse tamamen bastırılır. DNA metilasyonundaki değişiklikler, histon proteinlerinin kovalent modifikasyonlarındaki değişiklikler, kromatin sıkışması ve mRNA kararsızlığı, gen baskısına neden olan mekanizmalardan bazılarıdır.
Şekil 1. RNA İnterferans ile Gen Susturmanın Üç Yöntemi [4]
Genler, belirli kromatin proteini kalıpları ve DNA şablonu değişiklikleri nedeniyle transkripsiyon aparatına erişilemez hale getirilir. Mikrorna'lar (miRNA'lar) ve küçük müdahale eden RNA'lar gibi küçük RNA düzenleyicileri sıklıkla mRNA destabilizasyonunda ve mRNA translasyonunun (siRNA’lar) inhibisyonunda rol oynar. Memelilerde anormal gen sessizliği hastalığa neden olabilirken, bitkilerde gelişimsel değişikliklere neden olabilir. Örneğin tümör baskılayıcı genlerin metilasyonu kanserin başlamasına ve yayılmasına yol açarken, çiçek gelişim genlerinin metilasyonu kalıtsal çiçek morfolojik değişikliklerine neden olur.
Gen susturma, spesifik bozukluklarla bağlantılı bazı genleri inhibe ederek veya “susturarak” hastalığı düzenlemek için vücudun doğal mekanizmalarını kullanan nispeten yeni bir terapi yöntemidir. Gen susturma hızla gelişen bir çalışma alanıdır. Çeşitli bozukluklar için zaten yetkilendirilmiştir ve belirli kalıtsal hastalıklar için potansiyel bir yaşam boyu tedavi olarak yüksek oranda uyarlanmış tedaviler verme potansiyeline sahiptir [5].
Gen Susturma Uygulamaları
Gen susturma, genetik mühendisliği ve transgenik montajda çok önemlidir. Mevcut bitki genetiği tekniğini kullanarak, ticari olarak yararlı çeşitli bitkiler oluşturulabilir. Tıpta, gen susturma, kansere, bulaşıcı hastalıklara ve diğer genetik sorunlara bağlı genlere bakmak için kullanılır. Kanser, daha önce belirtildiği gibi shRNA ve miRNA aracılı yaklaşımlarla kontrol edilebilen spesifik genlerin aşırı ekspresyonu ile üretilir. Bitki genetiğinde, gen susturma, ekonomik olarak yararlı genetiği değiştirilmiş organizmalar veya bitkiler geliştirmek için kullanılır.
siRNA aracılı gen susturma, HIV gibi bulaşıcı hastalıkları tedavi etmek için kullanılır. SiRNA, kendisine bağlanan ve transkripsiyonel olarak uykuda kılan viral RNA genini hedef almak için kullanılır. Belirgin sonuçlara rağmen, HIV ve hepatit enfeksiyonu için bu tedavi hala deney aşamasındadır. Astım, kistik fibrozis, kronik obstrüktif akciğer hastalığı, hepatit B, hepatit C, kronik miyeloid lösemi ve nörolojik problemler artık gen susturma yoluyla tedavi edilmektedir. Mevcut RNA girişim teknikleri kullanılarak daha az toksin yayan genetiği değiştirilmiş bitki türleri oluşturulmaktadır. Tarım teknolojileri, mikrobiyoloji, gıda işleme teknolojisi ve diğer bilim alanlarında geniş bir uygulama alanına sahiptir [6].
KAYNAKÇA
[1] Zhang, Y. (2013). Gene Silencing. Encyclopedia of Systems Biology, 809–810.
[2] Silence Therapeutics - Patients - Gene Silencing Explained - Gene silencing: the basics. (n.d.). Silence-Therapeutics. Retrieved January 8, 2022.
[3] Wassenegger M. Gene silencing. Int Rev Cytol. 2002;219:61-113.
[4] Felipe, Aledson & Oliveira, Juliana & Chang, Paula & Moraes, Andrea & Silva, Tiago & Tucci-Viegas, Vanina Monique & Forones, Nora. (2014). RNA Interference: a Promising Therapy for Gastric Cancer. Asian Pacific journal of cancer prevention.
[5] Filipowicz, W. (2013). Brenner's Encyclopedia of Genetics || Gene Silencing. , (), 221–222.
[6] Chauhan, T. (2020, August 10). What is Gene Silencing?- Definition, Process, Techniques and Applications. Genetic Education.