Genetik olarak memeliler babaya çekiyor

Annenizi çok andırıyor hatta aynı onun gibi davranıyor olabilirsiniz; ancak yapılan yeni bir çalışma memelilerin genetik olarak babalarına daha çok benzediği sonucunu ortaya çıkardı. Spesifik olmak gerekirse, araştırma her ne kadar ebeveynlerimizden aldığımız genetik mutasyon miktarı eşit olsa da bizi biz yapan mutasyonların çoğunu babalarımızdan aldığımızı gösteriyor.
Nature Genetics‘te yayınlanan makalede, kalıtımla kazanılan özelliklerin anneden ya da babadan alınmasına bağlı olarak  memelilerde birçok farklı sonuca ulaşabildiği gösteriliyor.  Bu buluş, insan genetiğinin keşfi için yeni bir kapı açması bakımından istisnai yeni bir araştırma. Ebeveyn kaynaklı kalıtımın gözlemlendiği 95 gen biliniyor ve  “izi kalmış, damga basılmış” anlamlarına gelen “imprinted gen”ler olarak adlandırılıyor. Bu genler mutasyonun annesel ya da babasal olarak kalıtılmasına bağlı olarak çeşitli hastalıkların ortaya çıkışında rol oynayabiliyor. Bugün, yapılan bu yeni çalışma ile “imprinted” genlerden farklı binlerce ayrı genin ebeveyn-kaynaklı olma etkisine sahip olduğu anlaşılmış durumda.

Bu araştırma için anahtar niteliğindeki şey ise dünyadaki en geniş genetik çeşitlilik yelpazesine sahip fare popülasyonunun bulunduğu Collaborative Cross oldu.  Geleneksel laboratuvar fareleri genetik çeşitlilik bakımından son derece kısıtlı olduğundan insan genetiği hastalığı çalışmalarında da aynı şekilde kısıtlı bir kullanıma sahiplerdi.

Gen ekspresyonu DNA’yı, hücrede birçok farklı fonksiyona sahip proteinlere dönüştüren bir mekanizma olduğundan, insan sağlığı için büyük öneme sahip. Gen ekspresyonunu değiştiren mutasyonlar bu nedenle “düzenleyici” mutasyonlar olarak adlandırılmakta. Bu tarz genetik çeşitlilikler diyabet, kardiyovasküler hastalıklar,nörolojik rahatsızlıklar gibi yalnızca bir genin ekspresyonundaki değişiklikten değil yüzlerce, hatta binlerce gendeki ekspresyon farklılığından kaynaklanan hastalıkların temelini oluşturmakta.

Bu çalışma için ekip, farklı kıtalar üzerinde evrilmiş alt türlerden gelen, genetik olarak farklı fare türleri seçti ve her bir türün aynı anda anne ve baba olarak kullanıldığı çiftleştirmeler ile dokuz farklı çeşit hibrid jenerasyon elde etti. Bu fareler yetişkinliğe eriştiğinde 4 farklı dokunun beyindeki RNA dizilemesi dahil gen ekspresyonunu ölçtüler. Sonrasında ise, her bir gen için, ekspresyonun ne kadarının annenin genomundan ne kadarının babanınkinden geldiğini sayılara döktü.

Sonuçlar, genlerimizin yaklaşık % 80 gibi büyük bir oranda çoğunluğunun gen ekspresyonunda farklılıklar yaratan değişkenlere sahip olduğunu göstermekte. İşte tam bu noktada, yüzlerce gende genom düzeyinde babadan kalıtıma yatkınlık şeklinde bir dengesizlik gözlendi. Bu dengesizlik beynindeki gen ekspresyonu ciddi şekilde babasınınkine benzeyen yeni nesiller olarak karşımıza çıkmakta.

Buradaki gen tanılama (ekspresyon) seviyesi anne ya da babaya bağlı bir değişken. Bugün memelilerin babadan kalıtımsal olarak çok fazla genetik çeşitlilik geliştirdi biliniyor. Düşünün ki, bir mutasyon kötü bir etkiye sahip. Eğer anneden geliyorsa babadan geldiğindeki kadar çok gen ekspresyonu gerçekleşmeyecek. Elbette iki türlü de hastalık yapıcı bir etkisi olacağı kesin olurdu.

Bu tip genetik mutasyonlar , çalışıldıkça önümüzdeki gen yüzyılında son derece yol gösterici, hastalık modellemede ve tedaviler üretmekte kalıcı etkiler bıırakarak etkili olacaktır.


Görsel :  © millaf / Fotolia
Referans  :    James J Crowley, Vasyl Zhabotynsky, Wei Sun, Shunping Huang, Isa Kemal Pakatci, Yunjung Kim, Jeremy R Wang, Andrew P Morgan, John D Calaway, David L Aylor, Zaining Yun, Timothy A Bell, Ryan J Buus, Mark E Calaway, John P Didion, Terry J Gooch, Stephanie D Hansen, Nashiya N Robinson, Ginger D Shaw, Jason S Spence, Corey R Quackenbush, Cordelia J Barrick, Randal J Nonneman, Kyungsu Kim, James Xenakis, Yuying Xie, William Valdar, Alan B Lenarcic, Wei Wang, Catherine E Welsh, Chen-Ping Fu, Zhaojun Zhang, James Holt, Zhishan Guo, David W Threadgill, Lisa M Tarantino, Darla R Miller, Fei Zou, Leonard McMillan, Patrick F Sullivan, Fernando Pardo-Manuel de Villena. Analyses of allele-specific gene expression in highly divergent mouse crosses identifies pervasive allelic imbalance. Nature Genetics, 2015; DOI: 10.1038/ng.3222

Kaynak :  Bilimfili, ScienceDaily 

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).

İnsanlar, basit mikroorganizmalardan geçmiş 100 den fazla geni barındırıyorlar!

Aslında tam olarak insan değiliz. Bunu hücrelerimizin genetik materyallerine bakarak söyleyebiliyoruz. Sen, ben- ve herkes- bakterilerden, diğer tek hücreli organizmalardan, ve virüslerden insan genomuna yerleşmiş 145 gene kadar taşıyabiliyoruz. Bu veriler yeni bir araştırmanın sonucu olarak açıklandı. Evrim tarihi boyunca, diğer canlılardan gelen genler, hayvan hücrelerinin bir parçası olmuş durumda.

Bu sonuç aslında gösteriyor ki, yaşam ağacı mükemmel dalları olan basmakalıp bir ağaç değil. Makalenin yazarı,Cambridge Üniversitesinden, Alastair Crisp’e göre ‘’ Bu daha çok Amazon ormanlarındaki kökleri birbirine geçmiş ağaçlara benziyor.’’

Bilim insanları, genetik bilginin ebeveynlerden yavruya geçen bir kalıtsallık dışında, bakteriler ve buna benzer basit ökaryotlarda organizmalar arasında da yatay gen transferi olarak adlandırılan süreçle aktarılabildiğini biliyorlardı. Fakat, genlerin bakterilerden daha kompleks yapılar olarak adlandırabileceğimiz canlılara örneğin primatlara aktarılması bilim dünyasında oldukça tartışmalı bir konu. Önermelere göre, hayvan hücreleri de yabancı genetik materyallere adapte olabilirler, bu materyaller küçük DNA parçaları ya da hücrelerin içerisine virüslerle taşınanlar olabilir.

Crisp ve çalışma grubu, meyve sinekleri ve yuvarlak solucanlardan zebra balığına, gorillerden insanlara kadar 40 farklı hayvan türünün genom dizilimini analiz ettiler. Genomlardaki her bir geni hali hazırda var olan gen veritabanıyla karşılaştıran bilim insanları eşleşmeleri bulmaya çalıştılar.

Genome Biology’de yayınlanan çalışmaya göre bakteri, archaea, fungi gibi mikroorganizmalardan ve bitkilerden hayvanlara yüzlerce gen transferi olduğu anlaşıldı. İnsan özelinde değerlendirecek olursak, araştırmanın bulgularına göre daha basit organizmardan insanlara geçtiği anlaşılan ve daha öncelerde yatay gen transferi olarak değerlendirilen 17 genin de içinde olduğu 145 gen bulundu. Makalede bu genlerin nasıl geçtiğiyle ilgili bir bilgi ise bulunmuyor.


Referans:

  1. Bilimfili,
  2. ScienceMag,
  3. Alastair Crisp1†, Chiara Boschetti1†, Malcolm Perry123, Alan Tunnacliffe1* and Gos Micklem23* Expression of multiple horizontally acquired genes is a hallmark of both vertebrate and invertebrate genomes  Genome Biology 2015, 16:50 doi:10.1186/s13059-015-0607-3

Huntington hastalığına sebep olan protein artık ölçülebilecek

Huntington hastalığının başlangıcı ve ilerlemesi sırasında sinir sistemi üzerinde çok zararlı etkileri görülen mutant bir proteinin ölçümünü yapacak yeni bir test geliştirildi. Journal of Clinical Investigation dergisinde yayımlanan çalışmada yeni test ile denenen ilaçların ne kadar işe yarayacağını gösterecek olan huntingtin mutant proteininin seviyesini ölçebileceğini ve ilacın verimliliğini test edebileceğini öne süren araştırma ekibi, yöntem ile Huntington hastalığının gelişimini de önceden sezip gözlemleyebilecek.

Huntigton, nörodejeneratif genetik bir hastalık ve genellikle yetişkinlikte ortaya çıkarak istem dışı anormal davranışlara , psikiyatrik semptomlara ve unutkanlığa sebep oluyor. Mutant gen 1993 yılında tespit edildi ancak bu araştırmaya kadar bu proteinin sinir sistemi içindeki miktarını ölçmek mümkün olmamıştı.

  Bir çok üniversite ve vakfın dahil olduğu araştırma dahilinde yeni ultra-duyarlı Singulex SMC Technology Erenna Immunoassay (ışıktesti) test sistemini geliştirdi ve serebrospinal sıvı (CSF) içerisindeki mutant huntingtin proteinini tespit etmeyi başardı. Bu mutasyona sahip ancak hastalığa yakalanmamış insanlarda dahi bu tespit başarıyla gerçekleştirildi. Test ‘ tek molekül sayma deneyi” olarak anılıyor ve flüoresan antibody ve lazer tanılama tüpü kullanarak mutant huntigtin moleküllerini tek tek sayabiliyor, ki ne kadar az bulunduğunun hiç bir önemi yok.
   CSF (beyin ara sıvısı -serebrospinal sıvı) beyin tarafından üretilen ve bir iğne sayesinde kolaylıkla örnek alınabilen bir sıvıdır. Alzheimer veya Parkinson gibi hastalıkların tespitinde aktif olarak uygulanan bu yöntem ve örnek alınan bu sıvı şu andan itibaren Huntington hastalığı için de aynı işlevi kazanacak.

Salgılandığı hücreyi de öldüren huntingtin proteini, beyine hastalık tarafından verilen zarararın da ölçülebilmesini sağlayacak. Ayrıca mutant proteinin seviyesi hastalığın derecesinin de bir göstergesi, CSF içindeki miktarı arttıkça hastalığın ilerlemiş bulunduğu faz da tahmin edilebilecek.

Şu an için Huntington hastalığını engelemek üzre huntingtin proteini seviyesini düşüren bir ilaç ya da kimyasal mevcut değil. 2015 yılı gen susturma ve huntingtin düşürücü ilaçlar için ilk insan deneylerinin yapılacağı yıl olacak ve bu sayede direk beyin hedef alınarak mutant huntingtin üretiminin düşürülmesi sağlanacak. Bu bağlamda bumutant proteinin seviyesini ölçebiliyor olmak son derece büyük bir önem arz ediyor çünkü ilaç sayesinde bir düşüş olup olmadığı bu ölçüm ile belli olacak.

 


Referans : Bilimfili, Sciencedaily.com, New test measures deadly protein in Huntington’s disease patients’ spinal fluid, www.sciencedaily.com/releases/2015/04/150406165451.htm

  1. Edward J. Wild, Roberto Boggio, Douglas Langbehn, Nicola Robertson, Salman Haider, James R.C. Miller, Henrik Zetterberg, Blair R. Leavitt, Rainer Kuhn, Sarah J. Tabrizi, Douglas Macdonald, Andreas Weiss.Quantification of mutant huntingtin protein in cerebrospinal fluid from Huntington’s disease patients. Journal of Clinical Investigation, 2015; DOI: 10.1172/JCI80743

Neden Bazı İnsanlar Solak?

Makaslar, konserve açacakları, spiralli not defterleri- ve dünya, genellikle sağ elini kullanan insanlar için tasarlanmış gibi görünür. Sağlak ya da solak olma durumunu araştıran birçok araştırma yapılmıştır, ve fakat,  henüz gerçekte bu duruma neyin sebep olduğu anlaşılamamıştır. Bizler de belki karmaşık göründüğü için bu durumu ilgi çekici buluyor olabiliriz. Fakat, bu durum ile ilgili kesin olarak bildiğimiz tek bir şey var- yaklaşık her 10 insandan birisi solak.

İlginç bir şekilde bu istatistikler tek seferlik değiller, ayrıca ülkeden ülkeye de değişiklik göstermiyorlar. Yani kabaca dünyada yaşayan insanların yaklaşık %10’u sol elini sağ eline göre daha iyi kullanıyor. Bu veri de bir genetik altyapıyı işaret ediyor gibi görünüyor. Fakat gerçekten öyle mi? University of St. Andrews’den genetikçi Silvia Paracchini’ye göre bunun net bir izahı yok.

Araştırmacılar bir özelliğin genetik temelini inceleyecekleri zaman genellikle ikizleri kullanırlar. Çünkü ikizler genellikle aynı evde büyüdüklerinden, birbirlerinden ayrıldıkları özelliklerinin altında yatan genetik ve çevresel faktörleri incelemek daha kolaydır. Araştırmacılar, ikizler üzerinde yaptıkları çalışmalarda, sağlak ya da solak olma durumunu yalnızca ikizlerin %25’lik  bir kısmında genlerle açıklayabiliyorlar. Paracchini’ye göre bu rakam şaşırtıcı bir şekilde düşük. Ayrıca, farklı araştırmalarda bulunan sonuçlar da oldukça istikrarlı.

Yıllardır insanlar, sağlak ya da solak olma durumundan sorumlu bir gen olması gerektiğini düşüyorlar, fakat bunu test etmenin bir yolu yok. Ayrıca şu ana kadar dizilenmiş 100,000’den fazla insan genomu bulunuyor ve solak ya da sağlak olma durumundan sorumlu genler tam olarak bulunamıyor.

Bu konuda birtakım ilerlemeler de kaydediliyor. Paracchini, yazı algılamada güçlüğün (dyslexia) genetik temellerini araştırırken, yanındaki doktora öğrencisi birşey keşfetti: vücudun sağ/sol aksisini kuran gen ile sağlak ya da solak olma durumunun bağlantısı vardı. Buradaki bahsi geçen gen, vücut asimetrisinin yer değiştirmesi durumu olan  situs inversus’dan da sorumlu. Yani örneğin, kalbin normalde solda olması gerekirken sağda olması durumundan bu gen sorumlu.

Bu bulgu, vücudumuzun yapısal asimetrisini kontrol eden sistemin geri dönüştürülüp davranışsal asimetrinin kontrol edilmesinde kullanılmasının ihtimalini arttırıyor. Fakat, bu bulgunun tam olarak solaklıkla bir bağlantıya işaret edip etmediği de henüz kesin olarak bilinmiyor. Yani suyun bulanıklığı hâlâ devam ediyor. Çünkü yapılan başka bir araştırmaya göre; situs inversus durumuna sahip hastaların solak olma oranı, normal insanlarla kıyaslandıklarında değişiklik göstermiyor. Ayrıca Paracchini’ye göre; bu iki durum arasında bir bağlantı var ise bile, solak ya da sağlak olma durumun altında yatan genetiğin çok küçük bir oranını oluşturuyor.


Kaynak: Bilimfili, Josh L Davis.(April 30, 2015).Why Are Some People Left-Handed?. IFLscience.com. Retrieved May 1,2015 from http://www.iflscience.com/health-and-medicine/why-are-some-people-left-handed

Uyku eksikliğinin biyolojik yaşlanma ile ilişkisi bulundu

Yeni yapılan bir araştırmaya göre, yalnızca bir gecelik dahi olsa kısmi uyku deprivasyonu (yoksunluğu) yetişkinlerde biyolojik yaşlanmaya sebep oluyor. Biyolojik olarak yaşlanma hücrelerimizdeki DNA’ların bölünemez ve proteinlerin bozulmaya başlayarak doğru işlev göremez hale gelmesi olarak tanımlanabilir.

Sonuçlara göre, bir gecelik uyku eksikliği, PBMCs olarak bilinen periferal tek çekirdekli kan hücrelerinde gen ekspresyonu paternlerini aktive ederek hücrenin eşlenme döngüsünün bir aşamasında tutuklu kalmasına ve bölünemesine sebep oluyor. Bu haliyle hücreler bölünerek yenilenemezken, hızla yaşlanmaya (senesans) daha meyilli oluyorlar.

Bu bulgular, biyolojik yaşlanma ile uyku yoksunluğunu nedensel (etiyolojik) anlamda bir araya getirdi ve bu haliyle de uyku bozukluklarının hastalıkları tetikleyeceği, erken ölüm ve yaşlanma riskini bu yönde çalışanmoleküler süreçleri aktive ederek artıracağı yönündeki tezlere de gerçeklik kazandırdı.

Araştırmanın verileri ileri yaştaki yetişkinlerde bir gece yeteri kadar uyumamanın, ilgili biyolojik süreçleri aktive ederek yaşlanmayı hızlandırdığını net bir şekilde ortaya koyuyor. Araştırmanın lideri olan UCLA Cousins Center for Psychoneuroimmunology psikiyatri ve davranış bilimleri Yard. Doçenti Judith Carroll bu konuda son derece emin olduğunu açıkladı.

Araştırmanın giriş kısmı online olarak Sleep dergisinde yayımlandı ve  Seattle’da Associated Professional Sleep Societies LLC’nin 29. SLEEP 2015 yıllık konferansında sunuldu.

Araştırma yürütülen grup, ileri yaş yetişkinlerinden 29 kişi ile oluşturuldu. Yaşları 61 ile 86 arasında değişen grubun yüzde 48’i de erkek bireylerden oluşuyordu. Deneye katılan kişiler, dört gece boyunca deneysel bir uyku eksikliği prosedürüne maruz bırakıldı. Gece 3 ile sabah 7 arasında uyumalarına izin verilen katılımcıların uykusu yarıda kesildi ve kısmi uyku yoksunluğu simüle edildi. Buna karşılık birer günde uyku eksikliklerini tamamlamaları ve normal düzende uyumaları sağlandı. Her sabah alınan kan örnekleri incelendi ve periferal tek çekirdekli kan hücrelerinin gen ekspresyonu düzeyleri microarray düzeneklerinde incelendi.

Çıkan sonuçta hücre bölünmesinin, (cell cycle – hücre döngüsü) hücrenin bölünmeden itibaren büyüyüp gelişip tekrar bölünmesine kadar olan sürede bir noktada takılıp kaldığı ve burada bölünemeyip biyolojik olarak hücre düzeyinde yaşlanmanın gerçekleştiği tespit edildi.

 


Referans :

  1. Bilimfili,
  2. Sciencedaily.com, American Academy of Sleep Medicine. “Partial sleep deprivation linked to biological aging in older adults.” ScienceDaily. ScienceDaily, 10 June 2015. <www.sciencedaily.com/releases/2015/06/150610131728.htm
  3. Caroll JE, Cole SWi Seeman TEi Irwin MR, PARTIAL SLEEP DEPRIVATION INDUCES DNA DAMAGE AND SENESCENCE IN OLDER ADULTS American Academy of Sleep Medicine Wednesday, June 10, 2015