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
