Kategoriler
Embriyoloji Genetik Makaleler Microbiology

Cinsiyet Oranlarımıza Antik Bir Virüs mü Karar Veriyor?

Tahmini okuma süresi: 2 dakika
Kaynak: https://www.metmuseum.org/toah/images/hb/hb_1970.44.jpg

Yale Üniversitesi’nin öncülüğünde gerçekleştirilen bir araştırmada, insanın ve diğer tüm memelilerin cinsiyet oranlarının, kendini memeli genomunun içine 1,5 milyon yıl gibi kısa bir süre önce sinsice gizlemiş olan bir virüsün basit bir modifikasyonu ile belirlenebildiği ortaya çıkarıldı. Çalışmayı özetleyen makale, Nature dergisinin internet sitesi üzerinden geçtiğimiz günlerde yayımlandı.

Onlarca milyon yıl önce virüsler genomları işgal ederek, kendilerini ev sahiplerinin DNA’larının içine kopyaladılar. Xiao’nun tahminine göre insan genomunun %40’tan fazlası bu tip viral kopyalamaların kalıntılarından oluşuyor. Çoğu durumda kalıntılar işlevsiz şekilde duruyorlar; ama bilimciler son zamanlarda bu artıkların şaşırtıcı roller üstlenebildiklerini de fark etmeye başladı. Kimi zaman gelişen embriyolarda etkinleşerek, memeli evrimini tetikledikleri bile oluyor. “Temelde bu virüsler memeli genomunun sürekli olarak evrilmesini sağlıyor gibi görünüyor; fakat bir yandan da dengesizlik yaratıyorlar. Embriyo dışında bu virüsün etkin olarak görüldüğü yerler sadece tümörler ve nöronlar,” diyor Yale Üniversitesi’nden Andrew Xiao.

Xiao ve Yale ekibi, embriyonun ilk evrelerinde bu virüsü X kromozomu üzerinde etkisizleştirerek, sonuçta organizmanın cinsiyetini belirleyen alışılmadık bir mekanizma keşfetti. Eğer bu moleküler gösterge düzeyi normalse, X kromozomu aktif kalıyor ve böylece dişi ve erkek doğum oranları eşit oluyor. Eğer bu gösterge düzeyi aşırı yükselirse X kromozomları baskılanıyor ve dolayısıyla erkek doğum oranı dişilerden iki kat fazla olmaya başlıyor. “Memelilerin cinsiyet oranlarının, antik bir virüsü kalıntıları ile belirleniyor olması akıllara durgunluk verici bir durum,” şeklinde değerlendiriyor Xiao.

Memelilerdeki bu yeni keşfedilen modifikasyonun, genetik farklılaşma (epigenetik) araçlarına şaşırtıcı bir ilave olduğu ifade eden ekip, epigenetiğin gelişim sırasında gen dizilimini değiştirmeden gen ifadesini (gen ekspresyonunu) düzenlediğini belirtiyorlar. Araştırmacılar, fare genomunda cinsiyet oranlarını etkileyen virüsün aktif olduğunu, X kromozomu üzerinde yer aldığını ve evrimsel açıdan bunun oldukça yakın zamanda gerçekleştiğini keşfetmelerinin ardından, virüsü saf dışı bırakacak mekanizmayı da açıkladı. Yeni göstergede adenin nükleotidine, genleri baskılamasını sağlayan bir metil bağı ekleniyor. Onlarca yıldır çok sayıda bilimci tarafından, memelilerde gen baskılamanın tek yolunun sitozin nükleotidinin modifikasyonu olduğu sanılıyordu.

Xiao bu mekanizmanın, aynı virüsü ele geçirerek yayıldığı bilinen kanserle başa çıkmak için kullanılabileceğini söylüyor. Ayrıca diğer bazı organizmalarda (örneğin C. elegans solucanı Drosofila sineği gibi) bu mekanizmanın tam ters bir rolü olduğunu, gen baskılamak için değil, gen aktivasyonu için kullanılabildiğini ekliyor. “Evrim genellikle aynı parçayı kullanıyor ama farklı amaçlarla. Burada karşılaştığımız durum da böyle gibi görünüyor,” diyor Xiao.

Araştırma; Tao P. Wu, Tao Wang, Matthew G. Seetin, Yongquan Lai, Shijia Zhu, Kaixuan Lin, Yifei Liu, Stephanie D. Byrum, Samuel G. Mackintosh, Mei Zhong, Alan Tackett, Guilin Wang, Lawrence S. Hon, Gang Fang, James A. Swenberg & Andrew Z. Xiao DNA methylation on N6-adenine in mammalian embryonic stem cells Nature 532, 329–333 (21 April 2016) doi:10.1038/nature17640

Kaynak:

Kategoriler
Genetik Makaleler Neonataloji

İki Babalı Bebekler Gerçek Oluyor

Tahmini okuma süresi: 2 dakika

Bilim insanları ilk kez aynı cinsten iki kişinin dışarıdan yumurta transferi ya da sperm bağışlanmasına gerek  olmadan bebek sahibi olabileceğinin mümkün olduğunu gösterdi.  Bu gelişmenin öngörülen en büyük etkisi bebek sahibi olmak isteyen homoseksüel çiftlerin de bu isteklerini gerçekleştirebilmeleri; ancak bununla birlikte kısırlık nedeniyle bebek sahibi olamayan çiftlerin de bu metottan yararlanması bekleniyor.

Cambridge University’de yapılan yeni çalışma, fare deri hücrelerinin yumurta ve spermin öncül hücreleri olan primordiyal germ hücrelerine dönüştürülmesi ile bebek farelerin dünyaya getirildiği önceki çalışmaların üzerine eklendiği bir çalışma niteliğinde. İnsan biyolojik materyallerinin kullanılarak sürecin tekrarlanması ise çalışma ekibi için büyük bir zorluktu; fakat bugün beş farklı insan denekten insan primordiyal germ hücreleri ve beş farklı embriyodan kök hücre üretimi başarılmış durumda; yani erken dönem insan kök hücreleri petri kabında üretilebildi.

Bu süreçte aynı zamanda, kök hücrelerde meydana gelen epigenetik mutasyonların silinebildiği keşfedildi. Bu da,hücrenin yeniden oluştuğunu ve yeniden programlandığı; vücudun diğer hücreleri yaşlanıp genetik hatalar biriktirdiği halde kök hücrelerde bunun geçerli olmadığı anlamına gelmekte. Hiçbir mutasyonun aktarılmadığını söyleyemeyiz; ancak çoğu zaman bu mutasyonlar aktarılmıyor.

Geleneksel olmayan üreme teknolojisi alanında çığır açan bir ilk gelişme 1978 yılında ilk tüp bebeğin dünyaya gelişiydi.

Bu çalışmanın anahtarı niteliğindeki veri ise fare çalışması üzerinde hiç etkisi olmadığı görülen ve bu yüzden göz ardı edilen SOX17 geniydi. Fakat çalışma ekibi sonradan SOX17 geninin insan deri hücrelerinin primordiyal kök hücrelerine dönüşmesi için yeniden programlanması sürecinde çok büyük öneme sahip olduğunu fark etti.

Bugün, bu sürecin yürütülmesi ile 2 yıl gibi kısa bir süre içinde sağlıklı bebeklerin oluşabileceğinden kendilerinden emin bir şekilde bahsetmekteler. Kök hücre gelişmesi kısırlığın anlaşılması ve ona uygulanacak tedaviler için de çok büyük öneme sahip. Çok uzun bir zaman alacak olsa da, çocuklukta kan kanseri tedavisi gibi tedaviler görmüş ve bu yüzden kısırlık sorunu yaşayan insanlar için kendi çocuklarına sahip olmanın önünü açacak bir yol olarak görülüyor.

Pek tabii ki, bu tip bir uygulama etik bazı engellere takılacaktır, aynı daha önce üç ebeveynden alınan DNA’lar kullanılarak doğumu sağlanan kız çocuğu gibi.. Ancak ekip, tekniğin yalnızca üreme için geçerli olmadığını da belirtti. Kullanılan hücreler genetik mutasyonlar açısından çok temiz bir durumda olduğu için, yaşlandıkça hücrelerimizin nasıl değişiklikler gösterdiğini daha iyi anlamamızı da sağlayabilecek. Bu durum ise epigenetik mutasyonları nasıl sileceğimizi de gösterebilir.

Şu an gelinen noktada henüz bulunan tekniğin, medikal olarak üreme yöntemlerimizi değiştirecek bir yol olup olmadığını bilemiyoruz. Ancak bebek sahibi olamayan insanların ve kısırların içinde bulunduğu durumu düzeltme potansiyeli taşıyan tek yol olduğu da aşikar. Etik tartışmaları bir yana bırakırsak mükemmel bir şey olduğunu kabul etmeliyiz.


Görsel: Petri kabında döllenmeye yakından bakış – Dabarti CGI / Shutterstock

Referans:

  • Bilimfili,
  • ScienceAlert
  • Naoko Irie, Leehee Weinberger, Walfred W.C. Tang, Toshihiro Kobayashi, Sergey Viukov, Yair S. Manor, Sabine Dietmann, Jacob H. Hanna, M. Azim Surani SOX17 Is a Critical Specifier of Human Primordial Germ Cell Fate Cell Volume 160, Issues 1-2, p253–268, 15 January 2015 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2014.12.013
Kategoriler
Biyokimya Genetik Makaleler

DNA’mızda Gizli Bir Bilgi Katmanı Bulundu

Tahmini okuma süresi: 3 dakika

Kuramsal fizikçiler, kim olduğumuzu belirleyenin sadece DNA’mıza kodlanmış enformasyondan ibaret olmadığını doğruladı. DNA’nın kendi üzerine katlanma biçiminin de hangi genlerin bedenlerimizde ifadesinin (ekspresyonunun) olacağı üzerinde etki yaptığı ortaya kondu.

Bu biyologların yıllardan beri bildiği bir şeydi1. Hatta DNA’nın katlanmasından sorumlu olan proteinlerin bir kısmını belirlemeyi de başarmışlardı2. Şimdi ise bir grup fizikçi, simülasyonlar kullanarak bu gizli bilginin evrimimizi nasıl kontrol ettiğini ilk kez olarak gösterdi.

Bu gelişme pek çok bilimcinin kulağına yeni bir haber olarak gelmeyebilir ama konuya aşina olmayanlar için ikinci düzey DNA enformasyonu hakkında kısa bir özet geçelim. Muhtemelen lise yıllarında, Watson ile Crick’in 1953’te kimliğimizi belirleyen DNA kodunun G, A, S ve T harflerinin bir dizisinden oluştuğunu keşfettiklerini öğrenmişsinizdir. Guanin, adenin, sitozin ve timini simgeleyen bu harflerin sıralaması, hücrelerimizde hangiproteinlerin üretileceğini belirler. Yani eğer gözleriniz kahverengiyse, bunun nedeni DNA’nızda irisinizin içinde koyu renk pigment üretecek bir proteini kodlayan belli bir harf dizisi olmasıdır.

Ama öykü bu kadarla kalmıyor. Çünkü bedeninizdeki tüm hücreler tıpatıp aynı DNA kodu ile işe başlıyor olmasına rağmen, her organ başka bir işleve sahip oluyor. Örneğin mide hücrelerinizin kahverengi göz proteini üretmesi gerekmez, ama sindirim enzimleri yapmaları lazımdır. Peki bu nasıl oluyor?

80’li yıllardan beri bilimciler bu süreci kontrol edenin, DNA’nın hücrelerimiz içindeki katlanış biçimi olduğunu biliyor3. Çevresel etkenlerin de bu süreçte payı olabiliyor. Mesela stresin epigenetik yoluyla bazı genleri açık veya kapalı konuma getirebildiği biliniyor. Fakat asıl kontrol mekanizması DNA katlanmasının mekaniğinden kaynaklanıyor. Bedenimizdeki herbir hücre yaklaşık 2 metre uzunluğunda DNA taşıdığında, sığabilmek için DNA’nın nükleozom adı verilen bir öbek biçiminde sıkıca paketlenmesi gerekiyor.

İşte DNA’nın bu paketlenişi, hücre tarafından hangi genlerin okunacağını yönetiyor. Paketin içinde kalan genler proteinler tarafından ifade edilmiyor; sadece dışta kalanların ekspresyonu gerçekleşiyor. Bu durum, aynı DNA’yı taşıyan hücrelerin nasıl olup da farklı işlevleri olabildiğini açıklıyor.

Son yıllarda biyologlar DNA’nın katlanış yöntemini belirleyen mekanik yönergeleri ortaya çıkarmaya başladı. Gelelim kuramsal fizikçilerin bu konuyla ne ilgisi olduğuna… Hollanda’da bulunan Leiden Üniversitesi’nden bir ekip, bir adım geriye gidip sürece genom ölçeğinden bakarak, bu mekanik yönergelerin de aslında DNA içinde kodlanmış durumda olduğunu bilgisayar simülasyonları ile doğruladı.

Helmut Schiessel liderliğindeki fizikçiler, ekmek mayasının ve fisyon mayasının genomlarını simüle etti ve sonra onlara tüm mekanik yönergeleri içeren rastgele ikinci düzey DNA bilgisi atadı. Bu yönergelerin DNA’nın nasıl katlanacağını etkilediğini ve hangi proteinlerin ifade edileceğini belirlediklerini gördüler. Böylece DNA mekaniğinin de DNA’nın içinde gizli olduğu ve evrimsel açıdan kodun kendisi kadar önemli olduğu anlaşılmış oldu. Bunun anlamı, DNA mutasyonlarının canlıyı etkilemesinin birden fazla yolu olduğu demek oluyor. DNA’daki harfler değiştirilerek de farklılık yaratılabilir, DNA’nın katlanışını belirleyen mekanik yönergeler değiştirilerek de farklılık yaratılabilir.

Sonuçları PLOS One dergisinde yayımlanan bu çalışma, biyologların zaten bildiği birşeyi doğrulamış oldu. Fakat işin heyecan verici yanı, bilgisayar simülasyonlarının devreye girmesiyle birlikte DNA’yı biçimlendiren mekanik yönergelerin kontrolünde bilimcilere yeni olasılıklar doğmuş olması. Belki bir gün istenmeyen genlerin ifadelerinden korunmak için DNA’nın katlanma biçimini değiştirebiliriz.

 


Kaynaklar:

  • Bilimfili,
  • Leiden Üniversitesi, “Second layer of information in DNA confirmed”
    < http://www.physics.leidenuniv.nl/index.php?id=11573&news=889&type=LION&ln=EN >
  • Science Alert, “Physicists confirm there’s a second layer of information hidden in our DNA”
    < http://www.sciencealert.com/scientists-confirm-a-second-layer-of-information-hiding-in-dna >

İlgili Makale: Behrouz Eslami-Mossallam, Raoul D. Schram, Marco Tompitak, John van Noort, Helmut Schiessel Multiplexing Genetic and Nucleosome Positioning Codes: A Computational Approach PLOS ONE Published: June 7, 2016http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0156905

Notlar:
[1] Eran Segal, Yvonne Fondufe-Mittendorf, Lingyi Chen, AnnChristine Thåström, Yair Field, Irene K. Moore, Ji-Ping Z. Wang and Jonathan Widom A genomic code for nucleosome positioning Nature 442, 772-778 (17 August 2006) | doi:10.1038/nature04979; Received 16 March 2006; Accepted 14 June 2006; Published online 19 July 2006
[2] https://en.m.wikipedia.org/wiki/Trithorax-group_proteins
[3] http://www.nature.com/milestones/geneexpression/milestones/articles/milegene16.html

Kategoriler
Genetik Makaleler

İnsan kök hücre DNA’sı ilk kez programlandı

Tahmini okuma süresi: 2 dakika

DNA’mız genetik bilgimizin tamamını içinde saklıyor ve epigenetik değişimlerde aç-kapa mekanizmaları çalışıyor. Örneğin DNA nükleotitlerinin üzerine küçük metil moleküllerinin bağlanmasıyla genlerin protein sentezi mekanizmaları düzenleniyor; ki bu da normal gelişim ve sağlıklı yaşam için olmazsa olmazdır. Belli genlerin metilasyonu sağlık için potansiyel tehdit olmakla birlikte, çevresel etmenlerden de çok yakından etkilenmektedir. Ne var ki, metilasyon gibi tüm bu epigenetik bilgiler ve etkiler, kök hücrelerdeki bilginin gelecek nesile sağlıklı aktarımını sağlamak üzere silinmiştir.

Epigenetik bilgi ve işlem genlerimizi düzenlemede etkili, ancak herhangi bir anormal metilasyon aktivitesi bir sonraki jenerasyonda gelişim bozuklukluklarına sebep olurken, nesiller geçtikçe de zararlar birikmeye başlıyor. Bu sebeple her yeni yavruda kök hücreler embriyo düzeyinde sıfırlanarak epigenetik bilgiler temizleniyor.

Yumurta sperm tarafından döllendiğinde hücre kümesi olan blastosit’e dönüşecek şekilde bölünmeye başlar. Blastosit’in içerisinde bazı hücreler ana yapılarına dönerek kök hücrelere dönüşür. Kök hücreler de vücudun tüm hücrelerine dönüşebilecek, en temel hücreler olarak varlığını sürdürürler.

Bu kök hücrelerin içinden sperm ve yumurta (seks hücreleri)’ne dönüşecek olan, primordiyal kök hücreleri üzerinde epigenetik bilgi, embriyonun ilk iki haftalık sürecinden dokuz haftalık olana kadar ki zaman içerisinde yeniden programlandı. Mevcut çalışmada, epigenom programını düzenleyen ve koruyan enzimlerin engellenmesi ile DNA’nın metilasyon paternlerinin durdurulması işlemi gerçekleştirildi.

Araştırmadaki bulgulara göre, DNA’mızın yüzde 5’i yeniden programlamaya uygun değil. Sinir hücrelerinde bu ‘kaçak’ bölgelerin bazılarının aktif olduğu, ve gelişimde çok etkili roller aldığı biliniyor.Bunun tersine, veri analizleri şizofreni, metabolik rahatsızlıklar veya obezite gibi hastalıkların da bu DNA parçalarından temellenebileceğini ortaya koyuyor.

Araştırma ile elde edilen bulgular genom’umuzun içinde saklı olan potansiyel epigenetik etkisi olan bölgeler hakkında ciddi bilgiler sağlıyor. Farelerde aynı olan bu etken bölgeler de yakın gelecekte daha detaylı araştırmaların önünü açacak gibi görünüyor.

Bakteri ve bitki DNA’larından vücudumuza giren parçaları, DNA’mızın yaklaşık yarısını oluşturan ‘kara madde’ler gibi etkileri bilinmeyen retroelementlerin yeniden programlanmasını da sağlayabilir. Bu parçalar, evrimi yürütüyor ve çok faydalı olabiliyor. Öte yandan bazı retroelementler DNA’mızın üzerinde genlerin olduğu kısımlara eklemlenerek olağan gen ekspresyonu süreçlerini bozarak, zararlı etkiler üretebiliyor. Bu sebeple vücudumuz da epigenetik bir etkisi olan metilasyon mekanizmalarını geliştirmiştir.

Metilasyon potansiyel olarak zararlı olan retroelementleri kontrol etmekte çok etkili bir mekanizma. Metilasyon kök hücrelerde kalktığı zaman savunmamızın ilk hattını da kaybetmiş oluyoruz.

Aslında bu araştırma ile evrimsel tarihimizin yakın zamanlarında genom’umuzun içine giren retroelementlerin gözden kaçmış olanları tespit edildi ve metilasyon paternleri korundu. Buradan yapılan çıkarımlara göre,  retroelementler vücudumuzun savunma mekanizması içerisinde epigenetik etkiler ile evrimsel zararların önüne geçiyor.

 


Referans :

  1. Bilimfili,
  2. Walfred W.C. Tang, Sabine Dietmann, Naoko Irie, Harry G. Leitch, Vasileios I. Floros, Charles R. Bradshaw, Jamie A. Hackett, Patrick F. Chinnery, M. Azim Surani. A Unique Gene Regulatory Network Resets the Human Germline Epigenome for Development. Cell, 2015; 161 (6): 1453 DOI: 10.1016/j.cell.2015.04.053
Kategoriler
Genetik Makaleler

Ebeveynlerin Yaşadığı Çevrenin Çocuğun DNA’sını Nasıl Etkilediğine İlk Delil !

Tahmini okuma süresi: 2 dakika

Kim olduğunuzu belirleyen yalnızca DNA’nız değildir, bulunduğunuz çevre de önemli bir role sahiptir. Yaşam biçimi, örneğin; stres ve beslenme biçimi gibi faktörler genlerinizin ifadesini değiştirebilir. Bu oldukça bilinir bir gerçek iken, bu değişimlerin gelecek nesillere nasıl aktarıldığı bilim insanlarının kafasını karıştırıyordu. Ve nihayet;Cell dergisinde yayımlanan yeni bir çalışma nelerin olduğuna dair bir kavrayış geliştirdi.

Embriyonun gelişiminde sperm ve yumurta hücrelerindeki bu değişimlerin silinmesine rağmen, bilim insanları DNA’nın bazı uzantılarının modifikasyonların sürmesine ve böylece de kalıtsal hale gelmelerine olanak tanıyarak bu yeniden programlamaya direndiğini ortaya çıkardı. Asıl önemlisi de, araştırmacılar; direnen genlerin bazılarının; içlerinde obezite ve şizofreni gibi hastalıkların da bulunduğu belirli hastalıklarla ilişkili oldukları bulgusuna ulaştılar.

DNA bir organizmayı oluşturmaya yetecek kadar kodlar içerirken, bütün genlerimiz aynı anda ya da aynı yerde aktif olmak durumunda değildir. Tam da bu noktada epigenetik devreye giriyor; DNA’daki bu modifikasyonlar; asıl DNA diziliminde bir değişiklik meydana getirmeden hangi genin aktif ya da inaktif olacağını değiştiriyor. Örneğin, metil grup olarak tanımlanan bir kimyasal grubu eklendiğinde veya çıktığında, DNA’ya onu okumak üzere görevli sistemlerin ulaşmasını engelleyerek genleri inaktive eder.

DNA metilasyonunun bu süreci yaşamımız boyunca devam eder, fakat bu durum çevremizdeki faktörlere bir tepki olarak da meydana gelebilir. Örneğin; açlık gibi stres oluşturan sıkıntılar metilasyon biçimini değiştirebilir, ve hamileliği sürecinde uzun süre açlık periyotları çeken annelerin kız çocuklarında şizofreni riskinde bir artış olduğu bulunmuştu. Fakat bununla da bitmiyor, laboratuvar koşullarında strese maruz bırakılan farelerin iki nesildeprese (keyifsiz) yavrular oluşturduğu görüldü.

Gözlemler kafaları karıştırdı, çünkü epigenetik verilerin sperm ve yumurta hücrelerini büyüten üreme hücrelerinde silindiği düşünülüyordu böylece de yavruya zarar verebilecek herhangi bir anormal metilasyonengellenecekti. Ortadaki bu gizemi çözmek adına, University of Cambridge‘den araştırmacılar; bu süreci, fare embriyolarının gelişiminde incelediler. Özellikle de embriyonun üreme hücrelerinde hayvanın yavru üretmesine sebebiyet veren şeylere odaklandılar.

Araştırmacılar; üreme hücrelerinin yeniden programlanma sürecinin yaklaşık yedi haftalık bir periyotta meydana geldiği bulgusuna ulaştılar. Bu aralık fazı, epigenetik değişimleri kolaylaştıran ya da sürdüren enzimlerin işlevselliğini engelleyen baskılayıcı bir ağın başlangıcını içeriyor. Ancak, araştırmacılar genomun (toplam gen) yaklaşık %5’inin yeniden programlamaya direndiği bulgusuna ulaştılar. Bu da şu anlama geliyor; bu bölgelerde meydana gelen herhangi bir metilasyon çıkarılamıyor ve böylece de gelecek nesilleri engelleme potansiyeliyle varlığını sürdürüyor.

Yakından bir inceleme üzerine, araştırmacılar bu direngen bölgelerin bazılarının, diyabet, obezite ve şizofreniyiiçeren belirli hastalıklarla ilgili olduğunu ortaya çıkardılar. Bu yeniden programlamadan “kurtulma”, çevresel faktörlerin bireyin yalnızca kendi sağlığı üzerinde etkisi olmadığını aynı zamanda gelecek nesilleri üzerinde de etkili olduğunu izah edebilmede yardımcı olabilir.


Araştırma Doi Numarası:  Ferdinand von Meyenn, Wolf Reik Forget the Parents: Epigenetic Reprogramming in Human Germ Cells Cell Volume 161, Issue 6, p1248–1251, 4 June 2015 DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cell.2015.05.039
Kaynak:

  1. Bilimfili,
  2. Helen Thomson, “First evidence of how parents’ lives could change children’s DNA”, http://www.newscientist.com/article/dn27658-first-evidence-of-how-parents-lives-could-change-childrens-dna.html#.VYm-gvntmkr
Kategoriler
Makaleler Neurology

Beyin Gelişiminde Temel Aç/Kapa Mekanizması Keşfedildi

Tahmini okuma süresi: 2 dakika

Mainz’daki Institute of Molecular Biology (IMB -Moleküler Biyoloji Enstitüsü) bilimcileri beyin hücrelerinin oluşumunu yürüten tek bir genin karmaşık düzenlenme (regülasyon) mekanizmasını çözümledi ve ortaya çıkardı. Araştırma The EMBO Journal‘de yayımlandı ve beyin gelişiminin anlaşılması yönünde büyük bir adım daha atılmış oldu.

Nörodejeneratif hastalıklar (Parkinson vb. ) genellikle nöronların (beyindeki sinir hücrelerinin) geri döndürülemez kaybı olarak karakterize edilmektedir. Vücutta bulunan diğer hücre tiplerinden farklı olarak, nöronlar genellikle kendilerini yenileyemezler. Yani eğer beyin bir kez zarar gördüyse, öyle kalır. Benzer hasarları tedavi etmeyi sağlayacak yöntemlerin keşfi için tek umut da, beyin gelişimini anlamak ve süreci taklit etmeyi başarabilmek olacaktır. Ne var ki, beyin vücuttaki en karmaşık organlardan birisidir ve gelişimine öncülük eden moleküler mekanizmaları ile ilgili de çok az şey bilinmektedir.

Johannes Gutenberg University Mainz’daki Institute of Molecular Biology’den Dr. Vijay Tiwari’nin öncülük ettiği araştırma ekibi bir süredir beyin gelişiminde görev alan temel bir geni araştırıyordu,  NeuroD1. Bu gen gelişmekte olan beyinde ekspres edilir ve nörogenez (sinir hücrelerinin oluşumu) başlangıcına işaret eder.

Araştırmanın makalesinde, Tiwari ve ekip arkadaşları NeuroD1’in yalnızca beyin kök hücrelerinde ekspres edilmekle kalmaz aynı zamanda bu hücrelerin nörona dönüşmesini sağlayan çok sayıda genin temel regülatörü (düzenleyici) olarak rol oynar. Nörobiyoloji, epigenetik ve yazılımsal biyoloji yaklaşımları bir araya getirilerek gelişim sırasında bu çok sayıda genin ‘kapalı’ durumda olduğu saptandı. Ancak NeuroD1 aktivitesi bu genlerin epigenetik statülerini değiştirerek onları ‘açık’ konuma getirir.

Çarpıcı bir sonuç olarak bu genlerin NeuroD1 ortadan kalktıktan sonra dahi (sonraki ekspres edilmediği süreçlerde de) açık konumda kaldıkları tespit edildi. Bunun sebebi ise daha sonraki deneylerde, NeuroD1 aktivitesinin epigenetik etkilerinin bu genler üzerinde kalıcı etkiler bırakması olarak saptandı. Ekip bu fenomeni kısaca nöron gelişimini sağlayan ‘epigenetik hafıza’ olarak tanımlıyor.

Araştırmanın önemi ise, tek bir faktör olarak NeuroD1’in hücrenin epigenetik manzarasını etkileme ve değiştirme yeteneğinin/kapasitesinin ortaya çıkması olarak görülüyor. Bu epigenetik etki de aynı zamanda nöronların jenerasyonunu (üretilmesini veya oluşumunu) yürüten temel etken olarak karşımıza çıkıyor.

Dr. Tiwari bulguların uygulama alanları ile ilgili : ” Bu; DNA dizileri, epigenetik değişimler ve hücre gelişimi ilişkisinin anlaşılması yönünde atılmış önemli bir adımdır. Araştırma yalnızca embriyonik gelişim sırasındaki beyin oluşumunu aydınlatmakla kalmıyor aynı zamanda rejeneratif terapilerin keşfedilmesi yönünde yeni yolların açılmasını da sağlıyor” açıklamasında bulundu.

 


Kaynak :  Bilimfili, A. Glahs, R. P. Zinzen. Putting chromatin in its place: the pioneer factor NeuroD1 modulates chromatin state to drive cell fate decisions. The EMBO Journal, 2015; DOI: 10.15252/embj.201593324

Kategoriler
Beslenme Genetik Makaleler

Yaşam Tarzınız Doğacak Çocuğunuzu Etkileyebilir

Tahmini okuma süresi: 2 dakika

Zürafaların boyunlarının neden uzun olduğu ile ilgili hikayeyi mutlaka duymuşsunuzdur.

Çok uzun zaman önce tozlu bir patikadan, doğal su kaynağına ulaşmak isteyen bir hayvan, her sabah geçiyordu. Yolun yarısındayken, savanalardaki en etli ve lezzetli yaprakları olan ağaçların olduğunu görüyordu. Bu yapraklara uzanmayı deneyen bu hayvan, her ne kadar kendisini esnetse bile, uzanmayı bir türlü başaramıyordu. Daha sonra bir gün, çabaları sonuç verdi ve aniden lezzetli ve sulu yapraklara uzanmayı başardı. Yıllar geçti, ve bu zürafanın bebekleri oldu. Nesiller boyunca, bu hayvanlar daha da uzadılar ve uzadılar. Artık ağacın tepesine dahi uzanabiliyorlardı.

Bu yalnızca çocuk kitaplarında geçen bir hikaye olabilir, ve aslında hikayenin verdiği mesaj da bellidir: çalışmaya devam edersen, egzersiz yapmaya devam edersen, sağlıklı beslenirsen, kendini iyi yönde değiştirebilirsin ve elde etmek istediğin şeyi elde edebilirsin. Yalnızca bu da değil tabiki. Aynı zamanda, senin çabaların senden sonraki nesillerin de yararınadır. Hikaye güzel fakat, ne yazık ki, bilim insanlarına göre bu hikaye tamamen yanlış. Doğal seçilim tarafından tetiklenen, DNA içerisindeki rastgele mutasyonlar evrimsel değişimlerin yakıtı gibidir. Bu hikayede anlatıldığı gibi bir değişimin gerçekleşmesi oldukça zordur, fakat son zamanlarda yapılan araştırmanın önermesine göre; zürafa hikayemizdeki unsurlar aslında hedeften pek de uzak olmayabilir. Değişmez bir kullanım kitapçığı gibi olmayan DNA’mız esnek ve değişkendir. Hatta belki de düşündüğümüzdençok daha fazla değişme yeteneği vardır.

Neredeyse bütün hücrelerimiz 20,000 civarında geni temel alıyor olsa da, her bir hücre tipi bu genlerin eşi benzeri olmayan çiftini kullanır. Genler yeri ve zamanına göre aktif edilip, kapatılabilir.  Bu mekanizma ”epigenetik” olarak adlandırılır ve genetik koda ilaveten gerçekleşir. Epigenetik bilgi bir dizi biyolojik işaret ilegenlerimizin içerisine yazılmıştır ve temel DNA dizisini etkilemez. Bu kimyasal işeretlerin şaşırtıcı dizilişi, DNA’yı paketleyen proteinlerin üzerine yapışabilir, ve hatta DNA’nın kendisine yapışıp genom üzerinde belirli parçaların hücrelerin gen okuma mekanizması tarafından okunmasını engelleyebilir ya da onları daha davetkarhale getirebilir.

Brokoli yemek, yeşil çay tüketmek ve egzersiz yapmak, epigenetik işaretleri daha iyi yönde değiştiren yalnızca birkaç aktivite. Daha sağlıklı bir yaşama yönelmemizi sağlayan bu durum, başka bir işe daha yarıyor; bazı araştırmacılar alerjilerden kansere ve Alzheimer’a kadar birçok hastığın altında yatan sebepler için sağlıksız epigenetik değişiklikleri suçluyorlar.

Bunun gerçekleşebilmesi için, epigenetik işaretlerin yumurtaların ya da spermlerin DNA’sına yazılması gerekiyor ve bu sperm ya da yumurtadan yavru olması gerekiyor. Epigenetik işaretlerin nesiller arasında temizlenmesinin mekanizmaları mevcut, fakat bazı araştırmalara göre bu her zaman mükemmel bir şekilde yapılamıyor. Ayrıca, önceki nesillerin sonraki nesilleri nasıl etkilediği ile ilgili şaşırtıcı örnekler de mevcut. En meşhur örnek olarak Dutch Hunger Winter‘ı gösterebiliriz. Dutch Hunger Winter, ikinci dünya savaşı sırasında yaşanan kıtlık sırasında hamile kalmış bir kadının çocuğu. Normalden daha küçük doğan bu çocuğun torunları, savaş sonrası bolluğunda doğmalarına rağmen normalden daha küçük doğdular.

Şimdiyi konuşacak olursak, bu durumun örnekleri artık insanlarda daha nadir görülüyor. Fakat, kanıtlar giderek artıyor. Eğer spor yapma alışlanlığınız varsa, pizza ya da kafein bağımlısıysanız doğmamış çocuğunuz üzerindebu alışkanlıklarınızın bir etkisi olabileceğini bilmeniz gerekiyor

Kaynak: Bilimfili, NewScientist-Aralık’2015

Kategoriler
Makaleler

Gebeliğe bağlı şeker hastalığı otizme sebep oluyor

Tahmini okuma süresi: 2 dakika

Fetüslerin anne karnında yüksek kan şekerine (hiperglisemi) maruz kalması, organ gelişimi ve fonksiyonlarında uzun vadede kalıcı sonuçlara yol açabiliyor. Daha önce hamilelik öncesi şeker hastalığı olan veya hamilelik sırasında hiperglisemi tespit edilen kadınların bebeklerinde  obezitenin ve buna bağlı metabolik rahatsızlıkların ortaya çıktığı defalarca gözlemlenmişti. ( gestational diabet mellitus [GDM] – gebeliğe bağlı şeker hastalığı- ) Yüksek şekere maruz kalmanın fetal beyin gelişimine zarar verip vermeyeceği veya nörodavranış gelişimi rahatsızlıklarına yakalanmaya sebep olup olmayacağı konusu çok net değildi.

Kaliforniya’lı araştırma ekibi tek bir sağlık sisteminden elde ettikleri data ile hamilelik öncesinde veya sırasında tespit edilen diyabet ile yavruda otizm spektrum bozukluğu (ASD – autism spectrum disorder) oluşma riskini bağdaştırmaya çalıştı. Kaiser Permanente Southern California (KPSC) hastanelerinde 1995-2009 yılları arasında doğmuş 322,323 çocuk bu şekilde araştırmaya dahil edilmiş oldu. Çocuklar doğumdan klinik olarak ASD ‘nin tespit edildiği ilk güne, KPSC hastanelerindeki üyeliklerinin son gününe veya herhangi bir sebepten ölüm günlerine kadar takip edildi. (Bu ihtimallerin hepsinin dışında çocukların takibi 31 Aralık 2012’de bırakıldı)

Çalışmaya dahil edilen çocukların 6,496’sı (%2.0) doğum öncesi tip 2 diyabete maruz kalmıştı, 25,035’i (%7.8) gebeliğe bağlı şeker hastalığına maruz kalmıştı ve 290,792’si (%90.2 ) herhangi bir rahatsızlığa maruz kalmamıştı. Doğum sonrasında (ortalama 5.5 yıl içinde) 3.388 çocuğa otizm spektrum bozukluğu teşhisi koyuldu. Bu çocuklardan 115’i tip 2 diyabete, 130’u gebeliğe bağlı şeker hastalığına 26 hafta veya daha az, 180’i GBŞH’ya 2 haftadan fazla maruz kalmışken 2,963’ü bu rahatsızlıklara maruz kalmamıştı. Anne yaşı, evin geliri, ırk-etnisite, bebeğin cinsiyeti gibi faktörler de hesaba katılarak yapılan analizler sonucunda 26 hafta gebeliğe bağlı şeker hastalığına maruz kalmanın ASD riski açısından önemli bir etkisi ortaya çıktı. Annede doğum öncesi  var olan ‘tip 2 diyabet’ için böyle bir etki tespit edilmedi.

Otizm spektrum bozukluğunun, annenin sigara içmesinden, gebelik öncesi vücut kütle endeksinden, gebelikte alınan kilolardan bağımsız olduğu da çıkan sonuçlar arasında yer aldı.  Antidiyabetik ilaç kullanımı veya tedavinin çocukta otizm spektrum bozukluğu ile bağımsız olmadan ilişkili olduğu kaydedildi.

Hiperglisemi ile ASD arasındaki bağ; hipoksiya (kanda normalden az oksijen bulunması), doku ve plasental dokuda oksijen yetmezliği, kronik ateşlenme ve epigenetik gibi bir çok biyolojik mekanizma ile ilişkilendirildi.

 


Referans : Bilimfili, Sciencedaily.com, Intrauterine exposure to maternal gestational diabetes linked with risk of autism
Anny H. Xiang, Xinhui Wang, Mayra P. Martinez, Johanna C. Walthall, Edward S. Curry, Kathleen Page, Thomas A. Buchanan, Karen J. Coleman, Darios Getahun. Association of Maternal Diabetes With Autism in Offspring. JAMA, 2015; 313 (14): 1425 DOI: 10.1001/jama.2015.2707