Fransa’daki çeşitli kurumlardan bir araya gelen araştırmacılar, tek hücreli canlılarda birden fazla nesilde hücre soyunu incelemek için yeni bir yol buldu. Tek tek bakteri hücrelerini ayırabilen, zamanla bölen ve bazen mutasyona uğradıklarını izleyen bir cihaz geliştirdiler. Science dergisinde yayınlanan makalelerinde, araştırmacılar ölümcül mutasyonlarla geliştirilen E.coli bakterisinin yüzdesini ölçmek için cihazı kullanmaktadır.
Araştırmacıların belirttiği gibi, hücrelerdeki mutasyonlar evrime yol açıyor, ama aynı zamanda insanlara zarar verebilecek bir dizi problemin de arkasında onlar var. Devam eden mutasyon anlayışının bir parçası olarak, meydana gelme oranlarını bilmek önemlidir. Ne yazık ki bugüne kadar, bu oranların ölçülmesi için bir araç araştırmacılar için mevcut değildi. Bu yeni çabada, araştırmacılar, tek hücreli bakteri hücrelerinde mutasyon oranlarını ölçmek için bir cihaz geliştirdi.
4X Kroger Fuel Points win for free at www.krogerfeedback.com
Cihaz görünüş olarak tarağa benzeyen çok sayıda küçük tüp içeren bir tüpten oluşuyor. Sıvı, merkez kanal boyunca altta ve dişlere doğru hareket eder. Bunlarla birlikte sıvı akışına eklenen bakterilerin bazıları dişlere doğru çekilir. Dişler, bir seferde sadece bir bakterinin geçişine izin verecek şekilde tasarlandı. Bakterilerden biri tek bir tüp yukarı çıkınca, tuzaklara kapılıyor ve araştırmacıların mikroskop altında izlemesine olanak sağlıyor. Kapana kısılmış olanlar, ana hücreler olarak adlandırılmakta; bölündüklerinde, serbest bırakılanlar yavru hücreler olarak adlandırılıyor ve ana kanala geri çekiliyorlar. Ayrıca, cihaza sokulan bakteriler, mutasyonlar oluştuğunda floresan haline gelecek şekilde tasarlandı. Araştırmacılar daha sonra bir süre sistem yoluyla bakterilerle yüklü sıvıyı pompaladılar ve tüm süreç bir zaman aralığı kamerasıyla filme alındı – videodan da anlaşılacağı gibi bu, hareketi hızlandırmasına ve ölümcül mutasyonların sayılmasına olanak sağlıyor.
Araştırmacılar, yaklaşık 200 kuşak bakteride gelip gitmeyi izleyebildiler – ve bunu yaparken, meydana gelen mutasyonların yaklaşık yüzde 1’inin ölümcül olduğunu hesapladılar.
Daha Fazla Bilgi: Lydia Robert et al. Mutation dynamics and fitness effects followed in single cells, Science (2018). DOI: 10.1126/science.aan0797
Abstract
Mutations have been investigated for more than a century but remain difficult to observe directly in single cells, which limits the characterization of their dynamics and fitness effects. By combining microfluidics, time-lapse imaging, and a fluorescent tag of the mismatch repair system in Escherichia coli, we visualized the emergence of mutations in single cells, revealing Poissonian dynamics. Concomitantly, we tracked the growth and life span of single cells, accumulating ~20,000 mutations genome-wide over hundreds of generations. This analysis revealed that 1% of mutations were lethal; nonlethal mutations displayed a heavy-tailed distribution of fitness effects and were dominated by quasi-neutral mutations with an average cost of 0.3%. Our approach has enabled the investigation of single-cell individuality in mutation rate, mutation fitness costs, and mutation interactions.
Kaynak:
- New device for studying cell lineage over multiple generations offers a way to measure effects of mutations (Erişim:19.03.2018) – https://phys.org/news/2018-03-device-cell-lineage-multiple-effects.html