Y Kromozomunun Gizemleri Çözülüyor

İnsan Genomu Projesi’nin tamamlandığı 14 Nisan 2003’te resmen ilan edilmişti. Bu tarihi açıklama, insanı insan yapan 46 kromozomun tümünün ilk dizilimlerinin başarıyla çıkarıldığı anlamına geliyordu –cinsiyeti belirleyen X ve Y kromozomları dahil. Fakat proje tamamlandığında, aslında sadece bazı kromozomların tamamının dizilimi çıkarılabilmişti. Örneğin, insan X kromozomunun dizilimi nispeten yüksek doğrulukta ve nispeten eksiksiz şekilde elde edilebilmişti; ama Y kromozomu için aynı şey geçerli değildi.

İnsan Genomu Projesi’nin tamamlanmasından 20 yıl sonra, “Telomerden Telomere (T2T)” adlı araştırma birliği, bilim insanlarını uzun zamandır uğraştıran Y kromozomunun tüm dizilimini ilk kez çıkarmayı başardılar ve bulgularını Nature’da yayımladılar. Bulgular, insan genomu referansına 30 milyon yeni baz çifti dizisi ve 41 ek protein kodlayan gen ekledi. Bu veriler de üreme, evrim ve insan nüfusundaki değişimler konusundaki soruları inceleyenler için çok önemli bilgiler sağlayacak.

İnsan Y kromozomunun en iyi bilinen özelliği, erkek cinsiyetini belirlemedeki rolü. Kromozom üzerinde bulunan özel bir gen (SRY), embriyonik gelişim sırasında erbezlerinin (testislerin) gelişimini tetikliyor. Kromozom ayrıca, işlevsel sperm hücrelerinin üretiminde ve yüz kılları, kalın ses ve kas kütlesi gibi erkeklerdeki ikincil cinsiyet özelliklerinin gelişiminde rol oynayan çeşitli genlere sahip.

Y kromozomu, insan genomundaki en küçük kromozomlardan biri ve diğer kromozomlarımıza kıyasla daha az sayıda gen taşıyor. Bununla birlikte, erkek cinsiyetini belirlemedeki ve erkeğe özgü özellikleri etkilemedeki rolü nedeniyle önemli. Adli DNA analizlerinde ve babalık testinde kullanılan genetik belirteçler (AMELY geni gibi) içerdiğini de belirtelim. Bu genler yalnızca babalardan oğullara miras kalıyor ve baba soyunu takip etmek için kullanılabiliyor.

Y’nin kromozom dizisinin çıkarılması neden 20 yıl sürdü?

Nedeni, kromozomun benzersiz özellikleri ve yapısal karmaşıklığı. Küçük bir kromozomu izole etmek ve dizilimini doğru olarak çıkarmak çok da kolay değil. Özellikle de dizileme teknolojilerinin erken dönemlerinde bu iş epey zordu. Bol miktarda tekrarlayan diziler içeriyor –ki bu da onunla çalışmayı zorlaştırmıştı. İlk DNA dizileme yöntemlerinde, DNA küçük parçalara ayrılıyor ve daha sonra üst üste gelen bölgeleri arayarak parçalar yeniden birleştiriliyordu. Doğal olarak, aynı dizilime sahip birçok parça bulunduğunda bu teknik işe yaramıyordu. İçerdiği palindromik (TACCAT gibi, hem düz hem de tersten okunuşu aynı olan) parçalar da dizilimin hangi yönde okunması gerektiğine karar vermeyi zorlaştırıyordu. Üstüne üstlük, bazı bölgeleri bireyler arasında oldukça değişkenlik gösteriyor.  X kromozomu ile çok az homolojiye (benzerlik) sahip oluşu da araştırmacılar için bir başka zorluktu; çünkü ellerinde dizileri karşılaştırmak ve eşleştirmek için fazla bir veri yoktu.

Yine de araştırmacılar pes etmediler ve sonunda başarıya ulaştılar. Makalenin baş yazarlarından biri olan Monika Cechova “Sadece birkaç yıl önce, insan Y kromozomunun yarısına ait veriler eksikti” diyor, “O zamanlar dizilimini çıkartmanın mümkün olup olmadığını bile bilmiyorduk, çok kafa karıştırıcıydı. Bu, neyin mümkün olduğu konusundaki anlayışımız açısından gerçekten büyük bir değişim.” Araştırmacıların Y kromozomunu nihayet doğru bir şekilde okuyup dizilemelerine yardımcı olan şey, uzun okumalı dizileme teknolojisindeki ilerlemeler ve bahsettiğimiz tüm zorluklarla başa çıkabilen yeni hesaplamalı birleştirme yöntemleri oldu.

Y kromozomunun yapısını ve işlevini anlamak, hem üreme tıbbı ve genetik danışmanlık açısından hem de cinsiyetle ilgili hastalıkların genetik temellerini ortaya koyabilmek için önemli. Y kromozomu insanın evrim tarihi ve popülasyon genetiği hakkında da fikir verici. Araştırmacılar insan popülasyonlarının zaman içindeki göç hareketlerinin ve nüfustaki farklılaşmaların izini sürmek için Y kromozomundaki varyasyonları kullanıyorlar.