Etiket: DNA metilasyonu

Yayım tarihi

İnsan kök hücre DNA’sı ilk kez programlandı

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
Yayım tarihi

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

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
WordPress gururla sunar