Beyaz lekeler olarak tanımalanan DNA üzerinde canlı hareketli parçalar mikroskobik yapılardır. Canlı hücrelerde hareketli olan nükleozomlar bilim insanlarının dikkatini çektiği gibi matematikçilerin özellikle Analiz çalışan bir grup matematikçinin ilgisini çekti. Nükleozomların hareketlerini 3 boyutlu bir görüntü biçimine dönüştürmekti hedefleri…
Matematiğin heyecan verici ve harikulade alanlarından bir tanesi olan Matematiksel Analiz, Japonyadaki bir takım bilim insanlarına DNA’nın hareketlerini belirlemeye yarayan bir formül yaratmalarına olanak sağladı. Bu formül sayesinde molekülün 3 boyutlu mimarisini ortaya çıkardılar. Garip olan birşey vardı ki analiz ile çok yakın olan bu formül yapılan araştırmaları destekleyici ve tamamlayıcı özellik sağlamasından, DNA’nın nasıl organize edildiğini ve gerekli hücresel mekanizmalara nasıl erişim sağlandığını buldular.
Önceden yapılan çalışmalar, Genoma zarar vererek gerçekleştirilse de bu yapılan formül ile hiçbir genoma zarar verilmemektedir. DNA’daki bu hareketleri gözlemlemek için bazı biyolojik testlerin de uygulanması gerekmektedir.
DNA bilim insanları tarafından her zaman istikrarlı ve statik bir kod olarak görülmüştür. Genom ise hareket eden ve şekli değişen aktif bir moleküldür. Günümüzde bilim insanları DNA yapısındaki temel kodları sıralayabilir fakat genomun 3 boyutlu haritasının çıkarılması hücrenin kodu nasıl kullandığına dair çok önemli ipuçları verecektir.
Hücre büyürken DNA çözülmemiş bir iplik kumaşı gibidir. Yani bazı kısımlar gevşek bir şekilde sarılır ve bu şekilde diğer bölgelere rahat ulaşabilir. Hücre, hücre bölünmesi geçirirken tüm kromatinler sıkı sıkıya sarılır ve X biçimindeki paket biçimi gibi olur. Evet haklısınız burası biraz sıkıcı…
Hiroşima Üniversitesi Matematikçilerinden ve Genom – Analiz projesinde görevli araştırmacı “Hesaplamalarında DNA’nın hücrede ne kadar yoğun olduğunu ve bu yüzden bir fraktal geometrinin varlığına işaret ettiğini belirtmiştir.”
Araştırmacılar deney için aldıkları kişilerin nükleotitlerinin hareketi hakkında bilgi almak için flürosan etiketi denilen bir etiketleme yöntemi ile mikroskobik görüntüler aldılar. Daha sonra nükleozomların hareketini nicelleştirmek için polimer fiziği teorilerini kullanmışlar.
Dr. Shinkai “Her saniye 10 nanometre boyutlu, nükleozom 100 nanometriyi hareket ettirebilir ve ayrıca hücredeki hareketler kromatinin hareket etmesini sağlamaktadır.” demiştir. Nanometre biçimindeki her hücrenin bir nükleozomu hareket ettirmesini sağlayan ölçü işte bir matematik denklemidir.
Bir hücrenin bir geni kullanması için DNA’nın çift sarmalının açılmış olması gerekmektedir. Sık kullanılan genleri içeren kromatin alanları nadir kullanılan alanlara göre daha sıkı bir şekilde sarılır. Kromatinin hücrede nasıl dolaştığını yazının en başında bahsettiğimiz 3 boyutlu bir model, araştırmacıların hangi genin en çok ve az erişildiğini ve genomun fiziksel olarak nasıl organize edildiğini anlamıza yardımcı olmaktadır.
Yuichi Togashi (Hiroşima Üniversitesinde Doçent)“ Bizim hesaplarımız yerel kromatin yapılarıyla alakalı fakat bu yöntem tüm kromozomlara uygulanabilir. Bu matematiksel formüller hücrede hareket eden DNA’nın mikroskobik görüntülerinden gelen görsel verilerin nasıl yorumlanacağı konusunda bir teoridir” ifadesini kullanmıştır.
Gelecekteki araştırmalar ise tek bir nükleozomların – grup halinde olmayan – daha uzun süre boyunca hareketlerini anlamayı sağlayan bir matematiksel modelleme keşfetmeyi esas kılmaktadır.