Genetik olarak değiştirilmiş soyada omik analizler

Mutasyon ıslahı ve genetik mühendisliğinden yararlanan moleküler ıslah, klasik bitki ıslahına destek olarak istenilen karakterleri taşıyan bitkilerin daha kısa süre içerisinde geliştirilmesine olanak sağlamıştır. Özellikle genetik mühendisliği ile geliştirilen genetiği değiştirilmiş (GD) transgenik bitkiler biyogüvenlik, etik, çevresel değerlendirme ve risk yönetimi ile ilgili tartışmaları da beraberinde getirmiş, GD bitkiler için beklenen ve olası beklenmeyen değişikliklerin belirlenmesi biçimindeki risk değerlendirmeleri önem kazanmıştır. GD ürünlerinin güvenlik testleri için genel kabul görmüş 'temel eşdeğerlik' kavramı kullanılmakta olup son yıllarda bu kapsamda profil tabanlı genomik ve proteomik yaklaşımlar, güvenlik değerlendirmesindeki gücü ve doğruluğu nedeniyle sıklıkla tercih edilmektedir. Bu tez çalışmasında temel eşdeğerlilik kapsamında, transgenik, transgenik olmayan, mutant, mutantın kökenlendiği Ataem-07 soya bitkileri ve bu çeşitten elde edilmiş transgenik saçak köklerde transgenesiz ve mutagenesizin neden olduğu beklenmeyen etkilerin karşılaştırmalı olarak incelenmesi amacıyla genomik, gen anlatımı ve proteomik çalışmaları yürütülmüştür. Bu karşılaştırmalar sonucunda deney grupları arasında genom, gen anlatımı ve proteom düzeyindeki farklılıklar belirlenmiştir. Transgenik, mutant, mutantın kökenlendiği Ataem-07 soya bitkilerinin kökleri ve transgenik saçak kökler kullanılarak gerçekleştirilen genomik kapsamlı IRAP analizlerinde, hem Bagy2 hem de Nikita retrotranspozonunun deney grupları arasında polimorfizm gösterdiği saptanmıştır. Ataem-07 ile karşılaştırıldığında Bagy2 için polimorfizm oranı, deney grupları arasında en yüksekten en düşüğe olacak şekilde saçak kök, %0-69; transgenik, %20-42; mutant, %0-25 olarak belirlenmiştir. Nikita için ise bu değerler sırasıyla %0-71, %18-42, %0-36 olarak tespit edilmiştir. Bagy2 ve Nikita retrotranspozları için en yüksek polimorfizm oranları sırasıyla transgenik saçak örneklerinde %56-69 (kök-5) ve %62-71 (kök-5) olarak saptanmıştır. Ataem-07 ile yapılan bu karşılaştırmalar, transgenesizin Bagy2 ve Nikita ile ilişkili genom değişimleri bakımından mutasyona ıslahına göre daha fazla etki yarattığını düşündürmüştür. Transgenik, transgenik olmayan, mutant ve Ataem-07 soya çeşidi bitkilerinin hem gelişim ile ilişkili genlerinin anlatım profilleri belirlenmiş hem de proteomik analizleri gerçekleştirilmiştir. Gen anlatım analizleri için, deney grupları arasında fide boyu ve çiçeklenme zamanı bakımından belirgin farklılıklar gözlendiğinden (beşinci üçlü yaprak evresinde Transgenik, 43 cm ve çiçeklenme yok; Transgenik olmayan, 61 cm ve çiçeklenme var; mutant, 18 cm ve çiçeklenme yok, Ataem-07, 22 cm ve çiçeklenme yok) gelişim ile ilişkili dt1, e1, elf3, luxb, luxc ve sız1a genleri seçilmiştir. Ataem-07 bitkilerinde, mutantlara göre sız ve elf3 genlerinin, transgenik olmayan bitkilerde ise transgeniklere göre dt1, e1, luxb ve luxc genlerinin anlatımlarının istatistiksel olarak anlamlı bir şekilde azaldığı belirlenmiştir. Bu durum, transgenesizin, gelişim ile ilişkili incelenen 6 gen bakımından gen anlatım profillerindeki farklılığa daha fazla neden olabileceğini düşündürmüştür. Deney gruplarında protein profillerindeki farklılıkları değerlendirmek için yapılan 2-D elektroforez analizi sonuçları, protein spot sayılarının 533 ile 674 arasında değiştiğini ortaya koymuştur. Mutant bitkilerdeki toplam protein spotlarının %25,7'sinin kökenlendiği bitkilerde bulunmadığı, transgenik bitkilerdeki toplam protein spotlarının ise %11'inin transgenik olmayan bitkilerde yer almadığı saptanmıştır. Mutant ve transgenik bitki gruplarının sırasıyla Ataem-07 ve transgenik olmayan bitkilere göre anlatım düzeyi farklılık gösteren protein spotlarında yapılan dağılım grafiği analizleri sonucunda, anlatım düzeyi 2, 3, 4 ve 5 kat artan ve azalan proteinlerin dağılımının mutant bitkilerde transgenik bitkilere göre daha geniş bir yayılım gösterdiği belirlenmiştir. Mutant bitkilerde anlatımı artan proteinlerin gelişim, stres tepkisi, fotorespirasyon ve ribozomal alt birim, mRNA işlenmesi, karbonhidrat metabolizması, homeostaz, kromozomal kararlılık ve transkripsiyon regülasyonu gibi biyolojik süreçlerle ilişkili oldukları saptanırken, transgenik bitkilerde anlatımı artan proteinlerin ribozomal alt birim, elektron taşınması, amino asit-nükleik asit ve karbonhidrat metabolizması, sinyal yolakları ve hücre duvarı biyogenezi ile ilgili sınıflarda yer aldığı belirlenmiştir. Proteomik analiz sonuçları, hem anlatımı yapılmayan hem de anlatımları değişen protein sayısının, mutantlarda transgeniklere göre daha fazla olduğunu göstermiştir. Bu durum, gama radyasyonunun genomda rastgele biçimde neden olduğu değişimlerin, transgen insersiyonu etkisine göre proteoma yansımasının daha fazla olduğunu düşündürmüştür. Anlatım artışı gösteren proteinlerin her iki grupta da temel biyolojik yollarla ilişkili oldukları belirlendiğinden, mutasyonun proteomda yaratmış olduğu etkilerin transgenesize göre, incelenen protein çeşitleri bakımından önemli farklara neden olmadığı sonucuna varılmıştır. Sonuç olarak, bu çalışmada Bagy2 ve Nikita bakımından retrotranspozon hareketliliği, dt1, e1, elf3, luxb, luxc, sız1a gelişim genleri ve 674 adet proteinin anlatım analizleri kapsamında elde edilen bulgular ile, transgenesizin genomdan proteoma giden yoldaki değişimleri mutagenesize göre, mutagenesizin ise gen anlatımının son kademesi olan proteomdaki değişimleri transgenesize göre daha fazla etkilediği gösterilmiştir. Farklı ıslah yöntemlerinin bitkilerde beklenmeyen değişiklilikleri meydana getirme potansiyeli ve buna bağlı olarak risk oluşturmaları üzerindeki tartışmalar GD organizmalara odaklanma eğilimindedir. Ancak, yapılageldiği gibi yeni özellikler kazandırılan bitkilerin herbirinin ayrı ayrı karakterize edilmesinin yanında, risk değerlendirmesi kapsamında bitki ıslahı için kullanılan mutasyondan, yeni nesil ıslah yöntemlerine kadar farklı yaklaşımların tümünün bu etkiler bakımından değerlendirilmesinin yararlı olacağı düşünülmektedir. Bitki ıslah yöntemleri ile meydana gelebilecek varyasyonların omik teknolojilerle karakterizasyonu bitki ve gıdaların bileşimi hakkında daha derin bilgi sağlayacak, üreticileri, tüketicileri, biyogüvenlik ve risk değerlendirmesine yönelik olarak yasa düzenleyicilerini ve diğer paydaşları bilgilendirmeye yardımcı olacaktır.