Etiket: DNA

Yayım tarihi

Kandaki Demir Seviyesi Hücrelere Zarar Verebiliyor

Laboratuvar ortamında, ortalama tedavilerde kullanılan konsantrasyonlarda demir hücrelere verildiğinde, 10 dakika gibi kısa bir süre içerisinde DNA hasarına yol açacak mekanizmaları tetikleyebiliyor. 

Imperial College London’dan araştırmacıların yaptığı yeni bir araştırmanın bulgusu olan bu bilgi, tablet veya infüzyon gibi tedavilerde kullanılan demir miktarında çok dikkatli olunması gerektiğini gösteriyor. Çünkü DNA hasarı’nın vücutta yaratacağı olumsuz tepkileri sınırlandırmak mümkün değil.

Özellikle oksijen taşıma sistemi başta olmak üzere ‘demir’ vücut fonksiyonları için ciddi bir gereksinimdir ve düşük seviyelerde bulunması anemi’ye yol açabilmektedir. Demir hapları ise bu gibi durumların ortaya çıkmasını engellemek için Dünya genelinde milyonlarca insana doktorlar tarafından veriliyor veya insanlar kendi inisiyatifleri ile kullanıyor. Yapılan araştırmada her yıl yalnızca Wales ve İngiltere’de 6 milyon reçetede demir takviyesinin bulunduğu not edildi.

PLOS ONE dergisinde yayımlanan araştırmada, bilim insanları insan kan damarlarının çeper hücrelerini kullandılar ve bu hücreleri iki gruba ayırarak bir gruba 10 mikromolarlık (bir demir hapı aldıktan sonra kanda gözlenen demir seviyesine eşdeğer) demir çözeltisi diğer gruba ise demir içermeyen plasebo çözelti enjekte ettiler.

Bu hücrelerin genomlarına bakarak ve hücreleri moleküler düzeyde daha detaylı inceleyerek araştırmayı genişleten araştırmacılar; demir çözeltisi uygulanan hücrelerin 10 dakikalık bir süre içinde DNA tamir mekanizmalarını aktifleştirdiklerini gözlemledi. Üstelik bu mekanizma 6 saat sonra hala aktifliğini koruyordu.

Yüksek dozlarda demirin hücrelere zarar verdiği daha önceden de biliniyordu. Ancak araştırmanın baş yazarı Dr. Claire Shovlin’in açıklamasına göre, bu çalışmada uygulanan doz; bir demir tableti alındığında kanda oluşan demir konsantrasyona eşit ve bu düzeyde bile hücrelere zarar verici etkileri tetikliyor. Bu da hücrelerin demire karşı düşünülenden daha hassas olduğunu gösteriyor.

Henüz erken fazlarda nitelenebilecek bu araştırmanın devamı olarak sözü geçen hasarların vücuttaki olası etkilerinin ve zararlarının incelenmesi gerekiyor.

Araştırmacıları özellikle dikkat çektiği nokta ise şu; birçok hasta için demir takviyeleri oldukça önemli bir yer tutuyor ve bir noktaya kadar da tedavilerine yardımcı oluyor. Bu anlamda doktorların da bu hapları önermeyi bırakması mümkün görünmüyor ancak araştırmada en azından dozajlar noktasında daha fazla düşünülmesi gerektiği not ediliyor.

Shovlin ayrıca son 50 yıldır demir haplarındaki dozajların değişmediğini ve standart bir tabletin bir insanın günlük ihtiyacının yaklaşık 10 katı kadar demir içerdiğini açıkladı. Bu anlamda, mevcut araştırma ve benzerleri ile hem hastaların hem de doktorların daha dikkatli olması gerektiğini söylemek çok da yanlış olmayacaktır.

 

Kaynak :

  1. Bilimfili,
  2. Inês G. Mollet, Dilipkumar Patel, Fatima S. Govani, Adam Giess, Koralia Paschalaki, Manikandan Periyasamy, Elaine C. Lidington, Justin C. Mason, Michael D. Jones, Laurence Game, Simak Ali, Claire L. Shovlin.Low Dose Iron Treatments Induce a DNA Damage Response in Human Endothelial Cells within Minutes. PLOS ONE, 2016; 11 (2): e0147990 DOI: 10.1371/journal.pone.0147990
Yayım tarihi

İnsan embriyosunu koruyan virüs DNA’da gizleniyor

Hayatta kalmamız ve karmaşık vücut yapımız tamamen ilk insan embriyolarında bulunmuş olan kaçak yolcuların “virüs”lerin eseri olabilir. Virüs hem insan embriyosunu diğer virüslerden korumuş hem de insan genlerineembriyodan yeni insanı oluştururken altyapıda yardımcı olmuş gibi görünüyor.

University of California’da yürütülen araştırma ile uzun zamandır terkedilmiş gibi görünen ‘milyonlarca yıldır DNA’mızın içinde bulunan virüs genlerinin sessizce evrimimizi ve varlığımızı kontrol ettiği’ fikri yeniden gündeme geldi.

Retrovirüsler konuk oldukları hücrelerin içine genetik materyallerini enjekte eder ya da bırakırlar. İlk zamanlar bu materyaller hastalığa ve ölüme sebep olurken zamanla konuk eden hücre virüse karşı bir direnç evrimleştirir ve sperm veya yumurtalarının içine giren DNA parçacıkları gelecek nesillere aktarılmaya başlar. Araştırmada bahsedilen virüs endojen (içte olan – içe yayılmış) retrovirüs ya da ERV olarak bilinen hücre genomunda kalıcı olan bir virüs.

Sessiz koruyucu

Genomumuzun yüzde 9’unun virüsler aracılığıyla geldiği düşünülüyor. Viral kalıntılar, binlerce yıl önce etkilerini  kaybetmiş “atık-çöp” DNA bölümleri olarak varsayılıyordu. Ancak HERVK’nin (yaklaşık 200.000 yıl önce – ki en son girenlerden biridir- DNA’mızın içine girmeyi başarmış viral genom) keşfi bu nosyonu tartışmaya açtı.

3 günlük insan embriyolarında gen ekspresyonu (genlerin protein sentezlemesi süreci) üzerine çalışırken bu beklenmedik keşfi yapan Stanford Üniversitesi bilimcileri, toplam 8 hücreden oluşan embriyolarda anne ve babadan gelen DNA’lar dışında HERVK genetik materyallerini de tespit etti. Bu hücrelerin viral protein ürünleri ile dolu olduğu hatta bazılarının virüs benzeri şekillere sahip olduğu kaydedildi.

Devam eden deneyler ile virüsün , diğer virüslerin hücreye girmesini engelleyen bir protein de ürettiği ortaya çıktı. Böylelikle grip gibi embriyo için tehlikeli olan virüslerden korunmuş oluyoruz. Hücresel olarak gerekli olan diğer doğal protein sentezlerinde de yol gösterici olan viral genler tam manasıyla bizim sessiz kahramanlarımızdır.

Biyolojik Kara Delik

Bu kaçak yolcuların bizi diğer primat ve şempanzelerden ayırıyor olma ihtimali üzerinde de duruluyor. Bazı araştırmacılar endojenik retrovirüslerin türleşme veya türlerin birbirinden ayrılma süreçlerinde hatta bireylerin tür içinde birbirlerinden farklı olmaları üzerinde nasıl etkili bir rol oynamış olabileceğini düşünüyor.

Görece son dönemlerde DNA’mıza girmiş retrovirüs kalıntılarının protein ürünleri bir çok gelişimsel programı yönlendirdiği mevcut araştırma ile gösterildi. Enfeksiyonları engelleyen ERV ürünleri de gözlemlendi ki bu aslında virüslerin konuk olacakları hücre için yarıştıklarını (uzun süredir bilinen bir fenomen) doğruluyor.

Genelgeçer gibi görünmesine rağmen biyolojideki kara delik olarak adlandırılan tüm bu süreçler çoğu zaman gözden kaçıyor. Bunu DNA’yı bir orman, virüsleri de içinde yaşayan adapte olmuş hayvanlar veya küçük hayvanlar olarak düşünerek hayal edebiliriz. En etkili virüsler – HERVK gibi – kalıcı olarak DNA’mızın içine girerek kendilerini gelecek nesillere aktarılmak üzere yerleşebiliyorlar.

Konuk oldukları hücrenin genetik malzemesini yeniden (modaya uygun şekilde) düzenleme işlevi gören virüsler, aktif genleri etkiliyor veya etkileşime girdiklerini aktive edebiliyor. Bu da aslında fiziki özelliklerimizi yeniden şekillendirebileceklerini gösterirken, klonlama , gen klonlama uygulamaları için çok dinamik bir alan da yaratıyor.

 

Referans :

  1. Bilimfili,
  2. newscientist.com, Virus hiding in our genome protects early human embryos ,
  3. Edward J. Grow, Ryan A. Flynn, Shawn L. Chavez, Nicholas L. Bayless, Mark Wossidlo, Daniel J. Wesche, Lance Martin, Carol B. Ware, Catherine A. Blish, Howard Y. Chang, Renee A. Reijo Pera & Joanna Wysocka Intrinsic retroviral reactivation in human preimplantation embryos and pluripotent cells Nature, 522,221–225doi:10.1038/nature14308
Yayım tarihi

Kanserin İlk Kez Tek Bir Hücreden Nasıl Yayıldığı Bir Canlıda Gösterildi

Boston Çocuk Hastanesi araştırmacıları, ilk kez kanserden etkilenen hücreyi görüntülediler ve canlı bir hayvanda yayılışını izlediler.  Science dergisinde  yayınlanan bu çalışmada, bilim insanlarının melanoma ve diğer kanserleri anlama yollarını değiştirecek ve kanser yayılmadan önce yeni , erken tedaviyi sağlayabilecektir.

Makalenin başyazarı, Boston Çocuk Hastanesi Zon Laboratuvarı post-doktora üyesi Charles Kaufman : “Vücutta bazı hücrelerin kanserli hücre mutasyonuna sahip olup da tam olarak kanserli gibi davranmamaları önemli bir gizemdir. Kanserin başlangıcının bir onkogen aktivasyonu veya tümör süpresörün(baskılayıcı)  kaybı sonucu oluştuğunu ve tek bir hücrenin kök hücre durumuna geri dönmesi şeklinde bir dönüşüm gerektirdiğini bulduk.

Kaufman ve meslektaşlarının bulduğu bu dönüşüm, kanserin başlama aşamasında durdurulmasını hedefleyen bir dizi gen içerir. Bu çalışmada, yaşayan zebra balığında zamanla melanoman(cilt kanseri) gelişimi  görüntülendi. Balıkların tümü çoğunlukla benign lekelerde (benlerde) bulunan insan kanser mutasyonu BRAF(V600E)’ye sahip ve ayrıca tümör baskılayıcı gen olan p53 genlerini kaybetmişlerdir.

Kaufman ve meslektaşları ,kök hücrelerin karakteristik genetik programında işaret belirticinin aktivasyonu ile krestin  adı verilen gen açıldığında floresan yeşil ışıyabilecek balık tasarladılar. Bu program normalde embriyonik gelişimden sonra kapanır, ancak  sebebi anlaşılmamış bir şekilde bu programdaki krestin ve diğer genler belli hücrelerde ara sıra aktif hale gelir.

Boston Çocuk Hastanesi Kök Hücre Araştırma Programı Yöneticisi ve bu çalışmada üst düzey araştırmacı Leonard Zon: “Sık sık balıklarda yeşil nokta göreceğiz. Onları izlediğimizde zamanla %100 ihtimalle tümöre dönüşecektir.”

Melanomaya sebep olan hücre

Kaufman, Zon ve meslektaşları ,erken kanser hücrelerinde neyin farklı olduğunu görmek için baktıklarında zebra balığının embriyonik gelişimi boyunca açık olan genlerin krestin ve diğer aktiflenmiş genlerle aynı olduğunu buldular. Özellikle melanositler olarak bilinen pigment hücrelerini oluşturan kök hücrelerde nöral krest olarak adlandırılan yapıya rastlandı.

Ayrıca Harvard Kök Hücre Enstitüsü üyesi ve Howard Hughes Tıbbi Enstitüsü Araştırmacısı Zon: “Bu grup genlerle ilgili iyi olan,onların insan melanomasında da aktif olmasıdır. Nöral krest durumuna dönmek, hücrenin kaderidir.” diyor.

Kanseri başlatan bu hücreleri bulmak yorucudur. Kaufman, koruyucu gözlük ve floresan filtreli mikroskop kullanarak, balıkları yüzerken videoya çekerek muayene etti.50 balığı taramak iki veya üç saatini alabiliyordu. Kaufman, 30 balıkta Sharpie marker’ın ucu büyüklüğünde yeşil parlayan küçük kümeler gördü ve bunlar 30 vakada da melanomaya dönüştü. İki vakada tek bir yeşil parlayan hücreyi ve bu hücrenin bölünüp sonunda tümör haline gelişini görebildi.

Kaufman : “Bir lekede (bende) bulunan onlarca veya yüzlerce milyon hücreden sadece bir tanesinin nihayetinde melanomaya yol açtığı hesaplandı. Çünkü biz etkin bir şekilde birçok balık yetiştirebilir ve bu nadir olayı araştırabiliriz. Bu nadirlik insan ve balıklarda çok benzerdir ki bu da melanoma oluşumunun asıl prosesinin büyük olasılıkla insanlarda da aynı olduğunu gösterir.”diyor.

Zon ve Kaufman, kök hücre programının açık olduğunu belirten nöral krest hücreleri olarak davranıp davranmadığını görebilecekleri buluşlarının şüpheli benler için yeni bir genetik test sağlayacağına inanıyorlar.Ayrıca bu genetik programı aktifleştiren düzenleyici faktörleri de araştırmaktadırlar. Bu DNA faktörleri insan ve zebra balığında benzer epigenetik fonksiyona sahiptir ve potansiyel hedeflenmiş ilaçlarla benin kansere dönüşmesine engel olabilecektir.

Bu kansere yaklaşımda köklü bir değişim midir?

Zon ve Kaufman, kanser oluşumu için onlarca yıllık eski ‘bölge kanserleşmesi’ modeli yerine yeni bir model önermekteler. Onlar, normal bir dokuda kanserin onkogenler aktifleştiğinde ve tümör süpresör genler sessizleştiğinde oluştuğunu ileri sürmektedir ancak bu kanser dokudaki sadece tek bir hücrenin daha ilkel bir hali olan embriyonik haline dönüşümü ve bölünmeye başlaması ile gelişmektedir.

Bu çalışma; Ulusal Sağlık Enstitüsü Ulusal Artrit ve Kas-İskelet ve Cilt Hastalıkları Enstitüsü, Ellison Kurumu, Melanoma Araştırma Birliği, V Kurumu ve Howard Hughes Tıp Enstitüsü tarafından desteklenmektedir.

Referans:

  1. GerçekBilim,
  2. ScienceDaily  
  3. K. Kaufman, C. Mosimann, Z. P. Fan, S. Yang, A. J. Thomas, J. Ablain, J. L. Tan, R. D. Fogley, E. van Rooijen, E. J. Hagedorn, C. Ciarlo, R. M. White, D. A. Matos, A.-C. Puller, C. Santoriello, E. C. Liao, R. A. Young, L. I. Zon.A zebrafish melanoma model reveals emergence of neural crest identity during melanoma initiation.Science, 2016; 351 (6272): aad2197 DOI: 10.1126/science.aad2197
Yayım tarihi

Son Buzul Çağı Biterken Avrupa’yı İşgal Eden Gizemli Topluluk

Avrupa yaklaşık 14.500 yıl önce büyük ve ani bir popülasyon değişimine sahne oldu. Bu dönemde yaşamış olan avcı-toplayıcı grupların kemiklerinden elde edilen DNA’lar bize son buzul çağının sonunda bu değişimin gerçekleşmiş olduğunu gösteriyor.

Son beş yılda sıklaşarak yayımlanan ve bizimde Bilimfili olarak yakından takip ederek sizlere ulaştırmaya çalıştığımız antik DNA çalışmaları, Avrupa’ya ilk olarak gelen veya yerleşen insanlar ile ilgili bildiklerimizi değiştirmeye devam ediyor. Bu araştırmaların birleşerek oluşturmuş olduğu büyük resim ise kıtaya ulaşmayı başaran göç dalgalarının kıtayı yenilediği, yeni genler ve teknolojileri beraberinde getirdiğini gösteriyor.

Tüm bu çalışmalar Avrupa’nın bölgeye yaklaşık 40.000 yıl önce girmiş olan avcı-toplayıcı grupların yerine Orta Doğu’dan 8.000 yıl önce gelmiş olan çiftçilerin geçtiğini gösteriyor. Bu çiftçiler de, Avrasya steplerinden gelen göçebe çobanların bölgeye yaklaşık 4.500 yıl önce girişlerine şahitlik ettiler. Bu durum da modern Avrupa’nın üç büyük popülasyon dönüşümü ile bugünkü şeklini aldığını gösteriyor.

Göç Dalgaları

Son yapılan çalışma ise biraz daha karmaşık. 14,500 yıl önce Avrupa son buzul çağından çıkarken, soğuk şartlarına dayanmış olan avcı-toplayıcı topluluklar büyük çoğunlukla yeni bir avcı-toplayıcı grupla yer değiştirdi.

Bu yeni popülasyonun tam olarak nereden gelmiş olabileceği ise henüz net değil ancak yüksek ihtimalle güneyin biraz uzak kesimlerinden geldikleri tahmin ediliyor. Almanya’da bulunan Max Planck Institute’ten analize liderlik eden Johannes Krause temel hipotezin buzul göçmenlerinin güney-doğu Avrupa’dan gelmiş olduklarını belirttiğini açıkladı.

son-buzul-caginda-avrupanin-isgali-bilimfilicom

Şartlar düzeldikçe, daha kuzeye ve merkez Avrupa’ya doğru yolculuğa başlayan ve avantajı ele geçiren grup bu güneyli avcı-toplayıcılardı. Bu da bölgede erken dönemde yaşamış olan topluluklarla birlikte düşünüldüğünde bir ‘genetik devamsızlık’ durumu oluşturuyor. Kavram, yapısı itibariyle hem sonuç hem de bir ipucu niteliği taşıyor.

Ekip bu noktada, en yaşlısı Pleistosen’de -yani 35.000 yıl önce – ve en genc, Holosen’de yani yaklaşık 7.000 yıl önce yaşamış 55 antik çağ insanına ait mitokondriyal DNA’yı analiz etti. Daha önceki incelemelerde daha çok son 10.000 yıla ait kalıntılar incelenmişti ve bu sebeple çıkarımlar ve sonuçlar biraz daha limitlenmişti denilebilir.

Bugüne kadar dönemin sert şartlarından dolayı kalıntıların az korunmuş olması ve yeterli araştırılacak malzeme bulunamaması sebeplerinden ötürü, incelemelerin yapıldığı materyaller üzerinde yapılabilecek şeylerin çok çok azı uygulanabilmişti. Ancak burada ilk kez Pleistosen Avrupa popülasyon dinamiklerine bakılabildiği düşünülüyor.

Harvard Medical School’dan Iosif Lazaridis’in açıklaması şöyle : “14.500 yıl önceki popülasyon dönüşümü tamamen beklenmedik bir şeydi. Öyle görünüyor ki merkez Avrupa’nın avcı toplayıcıları son buzul çağının maksimize olduğu zamanlarda hayatta kalmayı başardılar ve tam düşüşe geçmişken yerlerini bıraktılar -yerlerine başkaları geçti-.”

Avrupa’nın Alışılmadık Tarihi

Büyük resim henüz netleşmiş değil; çünkü çalışma daha uzun olan çekirdek DNA’sı değil yalnızca mitokondriyal DNA üzerinde gerçekleştirildi. Mitokondriyal DNA da popülasyonun geçmişi veya tarihi ile ilgili hikayenin yalnızca bir kısmını anlatabiliyor. Bu da hesaba katıldığında Pleistosen döneme ait iskeletlerden çekirdek DNA’sı sekansları (dizileri) elde etmek çok büyük bir önem taşıyor.

Mevcut araştırma aynı zamanda Avrupalı’ların atalarının neden belli bir genetik işaretten yoksun olduğu noktasındaki uzun süreli merakları da giderebilir. Bugün yaşamakta olan tüm insanlar mitokondriyal DNA’larındaki haplogruplara dayanarak görece küçük sayıdaki ayrışmış grupların bir nevi üyesidir. İnsanların bu şekilde bire bir olarak bir takım gruplarla eşleştirilmesi insanlık tarihinin geçmişte hangi yolları izleyerek yayıldığı, nerelere dağıldığı noktasında da bilgiler verebilmektedir.

Bugüne kadar bilim insanları Avrupa’nın son derece alışılmadık bir kolonizasyon tarihi olduğunu düşünüyorlardı çünkü büyük bir haplogrup olan, Asya boyunca yaygın biçimde  ve hatta yerli Amerikalı’larda dahi bulunan M haplogrubu (mitokondriyal bir haplogruptur) burada bulunmuyor. Bunun yerine N haplogrubu ise bu kolonilerde çok yaygın.

Yine bazı bilimcilere göre M ve N haplogrupları iki ayrı Afrika’dan yayılma olayını temsil ediyor ve buna dair ipucu niteliği gösteriyor olabilir. Ancak Krause ve ekip arkadaşları M grubunun 14.500 yıl önceki dönüşümden önce Avrupa’da da yaygın olduğunu keşfetti : En eski 18 insana ait kalıntılardan üçünde bu haplogruba rastlandı yani bu bireyler ‘M klanı’ndan diyebiliriz.

Tüm bunlar Avrupa ve Asya’daki ilk kolonizasyonların aynı antik popülasyonu içerebileceğine işaret ediyor. Ayrıca M grubunun Avrupa’da çok sonra yok olmuş olması da, bir ihtimal 14.500 yıl önceki toplumsal karışıklık ile ilgili olabilir.

 

Kaynak :

  1. Bilimfili,
  2. Cosimo Posth, Gabriel Renaud, Alissa Mittnik, Dorothée G. Drucker, Hélène Rougier, Christophe Cupillard, Frédérique Valentin, Corinne Thevenet, Anja Furtwängler, Christoph Wißing, Michael Francken, Maria Malina, Michael Bolus, Martina Lari, Elena Gigli, Giulia Capecchi, Isabelle Crevecoeur, Cédric Beauval, Damien Flas, Mietje Germonpré, Johannes van der Plicht, Richard Cottiaux, Bernard Gély, Annamaria Ronchitelli, Kurt Wehrberger, Dan Grigourescu, Jiří Svoboda, Patrick Semal, David Caramelli, Hervé Bocherens, Katerina Harvati, Nicholas J. Conard, Wolfgang Haak, Adam Powell, Johannes Krause Pleistocene Mitochondrial Genomes Suggest a Single Major Dispersal of Non-Africans and a Late Glacial Population Turnover in Europe Current Biology February 4, 2016, DOI: 10.1016/j.cub.2016.01.037
Yayım tarihi

Virüsler Canlılar ve Modern Hücrelerden Daha Yaşlılar!

Virüsler, yaşamımız üzerinde büyük etkiye sahiptir ve çeşitli hastalıklara sebep olan virüslerden kendimizi nasıl korumamız gerektiğine dair büyük atılımlar içeren çalışmalar yapıyoruz. Fakat bilim insanlarının uzun süredir doğrulamaya çalıştıkları bir şey var; virüsler canlı mı değil mi? Çünkü virüsler ev sahibi (host) bir hücre olmadan hayatta kalamaz ve çoğalamazlar, bunun yanı sıra genlerindeki çok hızlı bir değişimlerden kaynaklı bilim insanları virüslerin ne zaman ve nasıl evrimleştikleri üzerine çalışma yürütemediler.

Fakat yeni yapılan bir çalışma ile ABD’den araştırmacılar; virüslerle ilgili ilk yaşam ağacını tamamlamayı başardılar. Ve bu çalışma; virüslerin yalnızca canlı olduklarını göstermekle kalmıyor, onların çok çok geçmişten beri var olduklarını ve hücrelerle birlikte çok uzun bir evrimsel geçmişe sahip olduklarını ortaya koyuyor. Ve görünen o ki; virüsler artık hayat ağacında bir yeri hak ediyorlar.

Virüslerin benzersiz yaşam döngüleri bilim insanları için hep kafa karıştırıcı bir sorun olarak kalmıştı. Daha da özele indirgersek; aslında virüsler; besinleri metabolize edemezler ve kendi DNA ve RNA ‘larını kopyalamak için gerekli olan proteinlere sahip değildirler, bunun yerine diğer canlıları istila ederek onların proteinlerini bu işlem için kullanırlar. Bu da bazı bilim insanlarını; virüslerin diğer canlı hücrelerden alınan protein paketli DNA ve RNA’nın cansız iplikçikleri olduğunu tartışmaya götürdü.

Her şeyi daha da karmaşık hale getiren ise; Ebola‘nın da dahil olduğu bazı virüsler oldukça az sayıda gene sahipler (Ebola; tamamı ölümcül hasara sebep olan 7 gene sahip). Öte yandan diğer virüsler –örneğin yeni keşfedilen dev virüsler gibi– bakteriden daha fazla gene sahipler.

Çok farklı tipteki bu virüslerin nasıl evrimleştiğini ortaya çıkarmak için birçok adım atıldı, fakat her konakta birçok defa kendilerini –genetik olarak– kopyaladıkları için, genleri hızlı bir mutasyona uğruyor ve çoğunlukla da konak hücrenin genleriyle karışıyor. Dolayısıyla da bu görev biraz imkansız bir hal alıyor.

Bu yeni çalışma ise bu fikirden vazgeçti ve bunun yerine proteinlere karmaşık, 3 boyutlu yapısını veren yapılar olan protein “kıvrımları” olarak isimlendirilen şeye odaklandı. Bu kıvrımların; viral genleri değiştirme olasılıkları çok daha azdır, çünkü kıvrımlar  onların değişimlerini başlatan koda dair bir genetik dizilimleri olsa bile yapılarını koruyorlar.

5080 organizma ve 3460 virüsteki kıvrımların analizlenmesi neticesinde, araştırmacılar; virüslerin ve modern hücrelerin 442 protein kıvrımının ortak olduğunu ve yalnızca kıvrımlardan yalnızca 66’sının sadece virüslere özgü olduğu bulgusuna ulaştılar. Fakat, bu 66 kıvrım hücrelerde hiçbir benzerlik taşımıyor ve bu durum da virüslerin bütün genetik materyallerini konak hücrelerden aldıkları hipotezi ile çelişiyor.

Bu bilgi onların kabaca bir hayat ağacı oluşturmalarına olanak sağladı ve böylelikle virüslerin modern zamanlardaki hücrelerle ortak atalardan geldiklerini ama daha eski olduklarını gösterdi. Science Andvances’deki araştırmacılara göre; virüsler birçok antik hücreden evrimleşmişlerdir ve modern hücrelerin atalarıyla aynı anda bulunmuşlardır.

Tabi ki, bu durum, virüslerin birden bire bizim bildiğimiz yaşam tanımına tam olarak uyduklarını göstermez. Öte yandan araştırmacılara göre, elimizde, “hayatta olmaya” dair tanımlamalarımızı yeniden yapılandırmamıza yetecek kadar delil var.

Projenin asistanlarindan Caetano’-Anollés’in Discovery News’e aktardığına göre; virüsler canlıdırlar. Ve yalnızca bizden biraz farklı ve atipik bir yaşamları var. Tamamen bağımsız değiller. Aksine, vücudumuzun içine girip çıkarak, kaynaklarımızı çalıyorlar ve üremeye devam ediyorlar. Kısacası, yaşamı ve yaşamla ilgili eylemleri tanımlama biçimimizi daha kapsayıcı bir hale getirmeliyiz.

Kaynak: Bilimfili

Çalışma Referansı: Arshan Nasir and Gustavo Caetano-Anollés. A phylogenomic data-driven exploration of viral origins and evolution. Science Advances, September 2015 DOI: 10.1126/sciadv.1500527

Yayım tarihi

Alzheimer’ın kökeni insan zekasına bağlandı

Geçtiğimiz ay içinde BioRxiv1′de yayımlanan bir araştırmada bilim insanları, Alzheimer hastalığının insan zekasıyla paralel bir evrim geçirdiği ve geliştiği savını ortaya attı.

Araştırmada, 50.000’den 200.000 yıla kadar geçmiş dönemde beyin gelişimi ile ilgili altı gende doğal seçilime bağlı olarak değişim gerçekleştiği bulundu. Bu değişimler ile nöron bağlantıları artmış, böylelikle modern insanlarınhominin atalarından daha zeki olması durumu gelişmiş olabilir. Ancak bu gelişmiş zeka kapasitesinin bir bedeli vardı; aynı genlerin değişimi Alzheimer hastalığının da temel sebebini oluşturdu.

Şangay Biyoloji Bilimleri Enstütüsü’nde popülasyon genetikçisi olan Kun Tang, yaşlanan insan beyninde artan zekanın metabolik ihtiyaçlarının karşılanamamasına bağlı olarak hafıza problemlerinin ve bozukluklarının ortaya çıktığını düşünüyor. Alzheimer hastalığına sahip olan tek tür insandır ve en yakın olan akrabalarımız şempanzeler de dahi bu hastalık görülmüyor.

Araştırma ekibi, bu arkaik evrimin kanıtlarını bulmak üzere modern insan DNA’sını analiz etti. 90 farklı insan DNA’sını inceleyen bilim ekibi, popülasyon büyüklüğü ve doğal seçilimdeki değişimler ile oluşan çeşitlilik ve bu çeşitliliğin yayılmasını takip etti.

Seçilim ile işaretlendi 

Analiz bir bakıma yanıltıcıydı, çünkü iki kuvvet de birbirine benzer etkiler yaratabiliyor. Popülasyon değişimlerinin etkilerini kontrol etmek ve böylelikle doğal seçilimin birebir etkilerini gözlemlemek için, ekip popülasyon değişimini sayısal olarak hesapladı. Daha sonra popülasyon geçmişi ile uyuşmayan DNA segmentleri ve bunların içinden doğal seçilim ile şekillenmiş olanları tespit edildi.

Bilimciler bu yolla 500.000 yıl içinde gerçekleşmiş seçilim olaylarını gözlemlemiş, modern insanın yükselişini belirleyen 200.000 yıllık kuvvetleri belirlemiş oldu. Daha önceki ilkel metotlar bu değişimleri yalnızca 30.000 yıla kadar gözlemleyebiliyordu.

Deneysel olarak yöntemin geçerliliği ispatlanana kadar ek çalışmalara ve tekrara ihtiyaç duyulsa da, en güçlü genomik-analiz yöntemleri dahi tarihsel bozunmalardan dolayı bile kısıtlı bir başarıya sahip. Asya’lı ve Avrupa’lı insanlar 60.000 yıl içinde buralara doğru göçen küçük gruplardan gelişerek popülasyon oluşturdu.

Popülasyonların kendi içinde üremesi ve soyunu devam ettirmesinden dolayı Avrupa’da genetik varyasyonların eski göstergeleri silinmiş durumda. Afrika’lı insanların genomu ile araştırmacılar, insanlığı oluşturan evrimsel değişimleri ve kökenlerini çok daha eskiye bakarak gözlemleyebiliyor.

 

Referans :

  1. Bilimfili,
  2. Nature
  3. Li H1, Durbin R. Inference of human population history from individual whole-genome sequences. Nature. 2011 Jul 13;475(7357):493-6. doi: 10.1038/nature10231.
  4. Udupa A, Wahi RS, Chansouria JP, Srinivasan S, Udupa KN. Monoamine oxidase in thyroid gland of rats: effect of neurohumors, thyroxine, carbimazole, adrenaline, beta-adrenergic blockers & MAO inhibitors. Indian J Exp Biol. 1976 Jan;14(1):14-8. http://dx.doi.org/10.1101/018929 (2015).
Yayım tarihi

Ismarlama Bebekler Yolda!

Bebeğinizi nasıl isterdiniz?
Crispr-Cas9 adlı yeni bir “gen düzeltme” tekniği sayesinde, insan embriyosunun kusurlu genlerini düzeltmek kadar, DNA’ya genetik bilgi eklemek de mümkün. Bu, genetiği değiştirilmiş “ısmarlama bebek”lerin yakında hayatlarımıza girebileceği anlamını taşıyor olabilir. Ancak, bazı bilim insanları gelişmenin bu yönünden kaygı duyarak, üreme hücreleri bazındaki genetik değişimlere kısıtlama getirilmesini istiyorlar.
Bu çığır açan gen teknolojisi ile ilgili temel düzeyde bir infografiğimiz için buraya tıklayabilirsiniz. Konuyla ilgili kapsamlı bir makalemizi buraya tıklayarak okuyabilirsiniz.
Görsel: ÇMB (Evrim Ağacı)
Kaynaklar ve İleri Okuma:
Yayım tarihi

Otizm Riskini Arttıran Genler Zekayı da Arttırıyor Olabilir!

Edinburgh ve Queensland Üniversiteleri tarafından yapılan yeni bir araştırmada, İskoçya popülasyonundan seçilen 10.000 kişinin bilişsel becerileri test edildi ve DNA’ları analiz edildi. Bu çalışma sonucunda, bireyler arasında otizm ile ilişkilendirilen genleri taşıyan bireylerin bilişsel beceri testlerinde daha başarılı olduğu gösterildi. Aralarındaki ilişki tam olarak bilinmese de, otizmli insanların bir kısmının daha yüksek sözsüz zeka sahibi olduğu düşünülüyor.
Her ne kadar otizm sahibi bireylerin %70’i entelektüel bozukluklara sahip olsa da bozukluğa sahip bireylerin bir kısmı iyi korunmuş ya da ortalamanın üstünde sözsüz zekaya sahipler.
Otizm, önemli seviyelerde dil ve konuşma bozukluklarına sebep olabilecek bir bozukluk. Sözsüz zeka, hemen hemen hiç dil kullanılmayan, görsel ve pratik zeka gerektiren kompleks problemlerin çözümünde kullanılıyor.
Sözsüz zeka tipinde daha iyi sonuçlar almak için otizm bozukluğu sahibi olmaya gerek yok.
Kaynak:
  1. ScienceDaily
    1. T-K Clarke, M K Lupton, A M Fernandez-Pujals, J Starr, G Davies, S Cox, A Pattie, D C Liewald, L S Hall, D J MacIntyre, B H Smith, L J Hocking, S Padmanabhan, P A Thomson, C Hayward, N K Hansell, G W Montgomery, S E Medland, N G Martin, M J Wright, D J Porteous, I J Deary, A M McIntosh. Common polygenic risk for autism spectrum disorder (ASD) is associated with cognitive ability in the general population. Molecular Psychiatry, 2015; DOI: 10.1038/mp.2015.12
Yayım tarihi

Mavi Gözlü İnsanlar Ortak Bir Atadan Geliyor

Yeni yapılan bir araştırmaya göre, mavi gözlü insanlar tek bir ortak ataya sahip. University of Copenhagen’dan bir araştırma ekibi 10.000 ila 6.000 yıl önce ortaya çıkmış olan ve bugün yaşamakta olan mavi gözlü insanların göz renginden sorumlu olan bir genetik mutasyonun izini sürdü.

Genetik Mutasyon

Aynı üniversitede moleküler ve hücresel tıp profesörü olan Hans Eiberg şöyle açıklıyor : “Orijinalinde hepimiz kahverengi gözlüyüz. OCA2 genini etkileyen bir genetik mutasyon sonucunda bir ‘geçiş’ yaşandı ve bu da kahverengi göz üretebilme özelliğini durdurdu.”

OCA2 geni, P proteini olarak bilinen ve melanin üretiminde rol alan bir proteini kodlar. Melanin proteini ise derimize ve gözlerimize rengini veren pigmenttir. Burada bahsedilen ‘geçiş’ kavramı ile kastedilen OCA2 ile bitişik komşu olan bir gende meydana gelen mutasyonun OCA2 genini etkilemesidir, ancak tamamen geni durdurması değil. Bitişik gende olan mutasyon daha çok, gözün iris katmanında veya bölgesinde melanin proteininin üretim aktivitesini düşürüyor ve böylelikle gözün renginin seyrelip mavileşmesine sebep oluyor. Buradan da anlayacağımız üzere buradaki kayma veya geçiş aktivitesi son derece spesifik sonuçlar doğuruyor. Çünkü mavi gözlü de olsa insanlar koyu bir tene, koyu saçlara sahip olabiliyorlar veya başka bir deyişle tüm mavi gözlüler ‘albino’ olmuyor.

Sınırlı Genetik Varyasyon

Göz rengindeki çeşitlilik (tam kahverengiden yeşile kadar) irisdeki melanin miktarı ile açıklanabilirken, mavi gözlü insanlarda durum biraz farklı çünkü mavi gözlü insanlar arasında gözlerindeki melanin miktarı açısından çok büyük farklılıklar bulunmuyor. Buradan çıkan sonuca göre araştırmacılar tüm mavi gözlü insanların bir şekilde aynı ortak ataya bağlandığını öne sürüyorlar. Bu insanların tamamı DNA’larının tam olarak aynı noktasında aynı ‘geçiş’ özelliğini taşıyor ve bunu genetik miras olarak taşıyor. Buna karşılık kahverengi gözlü olan insanlar melanin üretiminin farklı aşamalarında görev alan veya kontrol eden tüm genler için DNA’larında farklı ve hatta çeşitli bireysel özellikler taşıyabiliyorlar.

Profesör Eiberg ve araştırma ekibi, içinde Ürdün, Danimarka ve Türkiye’nin de bulunduğu çok farklı ülkelerden mavi gözlü bireylerin göz rengini karşılaştırdı ve mitokondriyal DNA’larını inceledi. Yine aynı profesör tarafından 1996’da ortaya koyulan OCA2 geninin göz renginden sorumlu olduğu bulunmuştu.

7.000 Yıllık Mavi Gözlü Bir İnsanın Betimlenmesi

La Brana 1 adı verilen bu avcı toplayıcı insanda hem Avrupa hem de Afrika genlerinin bir kombinasyonunun bulunması heyecan verici olarak karşılandı. Bununla birlikte kafatasından yola çıkılarak yüz şekli ve görünüşü tekrar yapılandırıldı.
Bugünkü İspanya’da bulunan kalıntılardaki DNA, bireyin koyu bir tene, koyu renk saçlara ve bununla birlikte mavi gözlere sahip olduğunu gösteriyor.
Kalıntılar, Kuzey-doğu İspanya’daki Kantabriyan Dağları’nda deniz seviyesinin 1,5 km altında bulundu. Bu da DNA’nın iyi korunmuş olmasını açıklıyor.

Araştırmanın yapıldığı neredeyse tam durumdaki DNA bireyin dişlerinden elde edildi.

Siyah saçları, esmer bir teni olan La Brana 1, aynı zamanda da çarpıcı mavi gözlere sahipti.

Doğa Genlerimizi Karıştırıyor

Kahverengi gözden maviye geçiren mutasyonlar herhangi bir şekilde pozitif veya negatif mutasyon olarak sınıflandırılamıyor. Bu da aynı saç rengi, kellik, deride çillerin olması gibi bireyin hayatta kalma şansına etki etmeyen bir mutasyon olduğunu gösteriyor. Belli ki doğa sürekli canlıların genleri ile oynuyor ve kromozomlarımızın envai çeşidi oluşurken birbirinden yaşam şansı daha fazla olan/ olmayan bir karışım oluşuyor.

Kaynak : Bilimfili, Hans Eiberg, Jesper Troelsen, Mette Nielsen, Annemette Mikkelsen, Jonas Mengel-From, Klaus W. Kjaer, Lars Hansen. Blue eye color in humans may be caused by a perfectly associated founder mutation in a regulatory element located within the HERC2 gene inhibiting OCA2 expression. Human Genetics, 2008; 123 (2): 177 DOI:10.1007/s00439-007-0460-x

Yayım tarihi

Proteinlerin; DNA veya RNA’ya İhtiyaç Olmaksızın, Diğer Proteinlerin Üretimini Yönetebileceği Gösterildi!

Herhangi bir biyoloji ders kitabını açın ve öğreneceğiniz ilk şey DNA’nın proteinleri oluşturacak bilgileri barındırdığıdır. Proteinler, vücudumuzdaki işlerin büyük bir kısmını yapan ufak kimyasallardır. 2 Ocak 2015’te Science dergisinde yayımlanan bir makale, ders kitaplarımızdaki bilimi sarsacak bir keşfe imza atıyor: proteinlerin yapıtaşları olan aminoasitlerin hem DNA’ya, hem de protein üretiminde kilit rolü olduğu düşünülen mesajcı RNA’ya (mRNA) ihtiyaç duymaksızın bir araya gelerek proteinleri oluşturabiliyorlar. Araştırmacılar, bir proteinin bir diğer proteinin nasıl oluşacağını gösteren bir örneği gözlemeyi başardılar. Utah Üniversitesi Biyokimya Bölümü doktora sonrası araştırmacısı Peter Shen şöyle söylüyor:

“Bu şaşırtıcı keşif, biyoloji hakkındaki bilgilerimizin ne kadar eksik olduğunu gösteriyor. Doğa, bizim fark ettiğimizden çok daha fazlasını yapabilecek kapasiteye sahip.”
 
Bu keşfin ne anlama geldiğini algılayabilmek için, hücreyi iyi çalışan bir fabrikaya benzetebiliriz. Ribozomlar proteinleri üreten üretim hatlarında çalışan makinalardır. Bunlar, genetik koddaki bilgiler çerçevesinde aminoasitleri birbirlerine bağlayarak proteinleri üretirler. Bir şey ters giderse, ribozomun çalışması aksayabilir ve bu noktaya “kalite kontrol ekibi” gelir. Bu karışıklığı düzeltmek için, ribozom parçalarına ayrılır, içeriği parçalanarak atılır ve kısmen üretilmiş, sorunlu protein geri dönüştürülür.
Fakat bu yeni araştırma, bu kalite kontrol ekibinde bulunan ve maya mantarından insana kadar sayısız türde korunmuş halde bulunan Rqc2 isimli bir proteinin şaşırtıcı bir görevini gösterdi. Tamamlanmamış (sorunlu) protein geri dönüştürülmeden önce Rqc2 ribozomların proteine toplamda 20 adet bulunan aminoasitlerden 2 tanesini eklemesini sağlıyor: alanin ve threonin. Üstelik bunu tekrar tekrar ve rastgele bir sırada yapıyor. Bunu, otomatik bir üretim hattının, komutlarını yitirmesine rağmen üretime devam etmesi gibi düşünebilirsiniz. Alabildiği ne varsa alıyor ve ürünün üzerine takıştırıveriyor. Bir araba üretim hattı gibi düşünecek olursanız, arabaya rastgele korna, tekerlek, tekerlek, korna, korna, korna, tekerlek, korna, tekerlek eklemek gibi… San Francisco Kaliforniya Üniversitesi’nden Doç. Dr. Adam Frost şöyle söylüyor:
“Bu durumda, normalde mRNA’nın yapması gereken görevi yapan bir protein görüyoruz. Bu keşfe bayıldım, çünkü proteinlerin yapabileceklerini düşündüğümüz şeylerin sınırını bulanıklaştırıyor.”
 
Tıpkı ekstra kornalar ve tekerleklerden oluşan yarım yamalak tamamlanmış bir arabanın görüneceği gibi, rastgele gibi gözüken bir sırada alanin ve threonin eklenmiş bir protein de tuhaf gözüküyor. Ve normalde, düzgün çalışmaması gerekir. Ancak tamamen anlamsız gözüken dizilim, belli başlı işleri yerine getiriyor. Bu kod, yarı-tamamlanmış proteinin yok edilmesi gerektiğini veya ribozomun düzgün çalışıp çalışmadığını anlamaya yarayan bir deneme üretiminin parçası olacağını belirlemeye yarıyor. Eldeki kanıtlar, Alzheimer, ALS ve Huntington gibi nörodejeneratif hastalıklarda bu sürecin sorunlu işlediğini gösteriyor. Stanford Üniversitesi’nden Dr. Onn Brandman şöyle söylüyor:
“Bu çalışmanın çok sayıda ilginç uygulama alanı bulunuyor ve eğer ki merakımızı takip etmeseydik, bunların hiçbirini bilmiyor olacaktık. Keşfi mümkün kılan asıl itici güç, gördüğünüz bir şeyi incelemektir ve biz de bunu yaptık. Bunun yerini alabilecek hiçbir şey yoktur ve var olmayacak.”
 
Araştırmacılar öncelikle kendi gözleriyle gördüklerini sıradışı bir olgu olarak nitelediler. Cryo-elektron mikroskopisi adı verilen bir yöntemi hassasça ayarlayarak anlık dondurmayı mümkün kıldılar ve sonrasında kontrol düzeneğini iş başında gözlemeyi başardılar. Frost şöyle söylüyor:
“Rqc2’yi iş başında gözlemeyi başardık. Ancak fikir öylesine uç bir fikirdi ki… Bunu ispatlama yükümlülüğü bizim omuzlarımızdaydı.”
 
Hipotezlerini doğrulamak için çok kapsamlı biyokimyasal analizler yaptılar. Yeni RNA dizileme teknikleri, Rqc2/ribozom kompleksinin durmuş protein üretimlerine aminoasit ekleme potansiyeli olduğunu gösterdi. Çünkü bunlar, aynı zamanda ribozomlara aminoasitleri taşıyan tRNA’lara da bağlanabiliyorlar. Gördükleri belirli tRNA’lar sadece alanin ve threonin aminoasitlerini taşıyorlardı. Bu sorunlu oldukları için üretimi durmuş proteinlerin uzun alanin ve threonin zincirleri olduğunu göstermeleri ise, bulgularını tartışmasız gerçek kıldı. Frost şöyle söylüyor:
“Şimdiki işimiz bu sürecin nerede ve ne zaman gerçekleştiğini bulmak… Ve düzgün çalışmadığında neler olduğunu…”
 
 
Görsel: Sarı renkli Rgc2 proteini, koyu mavi ve turkuaz renkli tRNA molekülüne bağlanmış. Ortadaki parlak nokta, eklenen aminoasidi gösteriyor. Yeşil renkli bölge, yarı-üretilmiş protein. Beyaz kısımlarsa ribozom.
 
Kaynak:
  1. Phys.org
  2. Rqc2p and 60S ribosomal subunits mediate mRNA-independent elongation of nascent chains. Peter S. Shen, Joseph Park, Yidan Qin, Xueming Li, Krishna Parsawar, Matthew H. Larson, James Cox, Yifan Cheng, Alan M. Lambowitz, Jonathan S. Weissman, Onn Brandman, Adam Frost. Science, Jan. 2, 2015. www.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.1259724
WordPress gururla sunar