DNA kader değil

Merhaba arkadaşlar…

Bugün Discover Magazin’ de Ethan Watters’in yazdığı, Saffet Güler’ in çevirdiği bir makaleyi sizlerle paylaşıyorum. Çeviriyi anlamak biraz zordu, düzeltmeler yaparak daha anlaşılır hale getirmeye çalıştım. Umarım faydalı olur…

Günün Soruları:

1. Epigenetik nedir?

2. Genlerin çalışmasında epigenetiğin rolü nedir?

3. Epigenetik değişimlerle mutasyonun farkı nedir?

4. Hastalıkların oluşumunda ve tanılanmasında epigenetiğin rolü nedir?

5. Epigenomumuz ömür boyu sabit midir ve nesilden nesile aktarılabilir mi?

6. Beden şekillerimiz, kişiliğimiz, hastalıklarımız, zekamız bizim kaderimiz mi?

7. Doğumdan sonra annenin çocuğuyla ilgilenmesi bebeğin epigenomunu değiştirir mi?

8. Çocuğu yetiştirme tarzı onun zekasını ve kişiliğini etkiler mi?

9. X ve Y kromozomları epigenetik sinyallerden etkilenir mi?

DNA KADER DEĞİL…

Son çalışmalar, ölümcül hastalıkların tedavisi için yapılacak çalışmaların önünü açtı. DNA’mız (özellikle İnsan Genom Projesi ile belirlenen 23,000 gen) şimdi insan bedeni için talimat kitabı olarak kabul ediliyor. Ancak genlerin nerede, ne zaman, ne yapacaklarını bilmeleri gerekiyor.

Epigenetik nedir?

Epigenetik, biyoloji'de, DNA dizisindeki değişikliklerden kaynaklanmayan, ama aynı zamanda ırsi olan, gen ifadesi değişikliklerini inceleyen bilim dalıdır. Bu değişiklikler hücreyi ya da organizmayı doğrudan etkilemektedir ancak, DNA dizisinde hiç bir değişiklik gerçekleşmemektedir.

Epigenom, genlerin çalışmasını düzenleyen bir açma kapama düğmesi gibidir…

Bir insan karaciğer hücresi beyin hücresiyle aynı DNA’yı içerir, ama sadece karaciğerin işlev yapması için gereksinim duyulan proteinleri kodlamayı bilir. Bu talimatlar DNA’nın kendisinin harflerinde bulunmaz, ama epigenom olarak bilinen, genlerin çalışmasında açma kapama düğmesi gibi görev yapan bir mekanizma gibi düşünülebilir. Bu epigenetik düğmeler ve işaretler sırayla belirli genlerin ifadesini açar veya kapatır. Epigenomu,  farklı türdeki proteinlerin, hücrelerin ve bireylerin oluşması için DNA donanımını harekete geçirme yeteneği olan karmaşık bir program kodu olarak düşünün. 

Son yıllarda, epigenetik araştırmacıları hangi genlerin açılıp kapanabileceği ile ilgili büyük gelişmeler sağladılar. Jirtle ve Dolinoy, epigenomun insanlar dahil organizmaların sağlıklı gelişimi için DNA kadar kritik olduğunu açığa çıkardı. Onların aguti fare deneyi epigenomun çevreden gelen işaretlere hassas olduğunu gösterdi. Giderek daha çok araştırmacı bir vitaminin, bir toksine kısa süreli maruz kalmanın… epigenomu çimdikleyebileceğini, böylece bireyin bedenini ve beynini yaşam boyu etkileyeceğini gösteriyor.

Beden şekillerimiz, kişiliğimiz, hastalıklarımız, zekamız bizim kaderimiz mi?

DNA’mız vasıtasıyla belirli beden şekillerinin, kişiliklerin ve hastalıkların kaderimiz olduğunu yaygın şekilde kabul ederiz. Hatta bazı bilim adamları genetik şifrenin zekâyı önceden belirlediğini ve yoksulluk, suç ve şiddeti içeren birçok sosyal rahatsızlıkların kök nedeni olduğunu iddia ediyorlar. Epigenetiğin araştırılmasıyla, bu fikrin geçersiz olduğu kanıtlanabilir. Bu çalışmalar, genetik mirasımız üzerinde kontrol gücümüz olduğunu gösteriyor.

Epigenetik kodumuz ömür boyu sabit midir?

McGill Üniversitesi’nden farmakolog Moshe Szyf, “İnsanlar epigenetik kodlarının anne karnındayken şekillendiğini ve ömür boyu değişmediğini düşünürlerdi. Ama hayatımız değiştikçe epigenetik kodumuz da onunla birlikte değişiyor. Epigenetik bize yaşamdaki küçük şeylerin büyük oranda etkisi olabileceğini anlatıyor” diyor.

Hastalıkların oluşumunda epigenetik mekanizmalar önemli rol oynuyor…

Szyf epigenetik değişimleri hastalıkların gelişimi ile ilişkilendirmede bir öncü oldu. Bir çok muhalefete karşın, Szyf sayısız araştırmalar sonucunda,  kanser oluşumunda genlerin normalden az veya çok metillenmesinin neden olabileceğini öne sürdü.

Szyf şu anda bu alanda yalnız olmaktan çok uzak. Diğer araştırmacılar hepsi de kanserin büyümesi ve yayılması ile ilgili olan, hastalık harekete geçtiğinde aşırı metillenen veya az metillenen düzinelerce geni belirlediler. Mide kanserinin nedeni olduğuna inanılan Heliobacter bakterisinin sindirim sistemi hücrelerinde epigenetik değişiklikleri başlatarak, potansiyel olarak kanseri tetiklediği gösterildi. Kolon, mide, rahim, prostat, tiroit ve göğüs kanserlerine de anormal metillenmenin neden olduğu bulundu.

Epigenetik değişimlerle mutasyonun farkı:

Szyf, epigenetik ve kanser arasındaki bağlantıya umutlu gözle bakıyor. Çünkü genetik mutasyonları geri çevirmek mümkün değilken, epigenetik değişimler tersine çevrilebilir niteliktedir. Mutasyona uğramış bir genin normal hale geri mutasyon geçirmesi mümkün değildir; tek yardım, kusurlu kod taşıyan tüm hücreleri öldürmek veya kesip çıkarmaktır.(mesela, tümörlerin kesilip çıkarılması). Ancak kusurlu metilleme modeline sahip olan bir genin sağlıklı bir modele yeniden düzenlenmesi ve işlev yapmaya devam etmesi sağlanabilir. Zaten, bir epigenetik ilaç olan 5 – azacytidine, Gıda ve İlaç İdaresi tarafından içten içe devam eden lösemi olarak da bilinen myelodysplastic semdromuna karşı onaylanmıştır. En azından sekiz adet başka epigenetik ilaç şu anda geliştirilme veya insanlarda denenme aşamasındadır.

Epigenetik mekanizmalar hastalıkların tanılanmasında da önemli…

Metilleme modelleri ayrıca bir kanserin tedaviye cevap verip veremeyeceği ile ilgili bilgi vererek, hastalığın tanılanmasında da umut vaat ediyor. Epigenomics isimli bir şirket, kolon, göğüs ve prostat kanserleri için tanı aletleri üzerinde çalışıyor. Szyf, kurucusu olduğu şirkette, insan üzerinde yapılan denemelerde güzel sonuçları olan iki adet epigenetik ilaç geliştirdiler. Bazı araştırmacılar da; romatoid artrit, sinir hastalıkları ve diyabet gibi hastalıkların epigenetik yönünün olduğunu öne sürerek hayvanlar üzerinde yaptıkları çalışmaları makale olarak yayınladılar.

Diğer araştırmacılar insanların diyet vasıtasıyla epigenomlarının bütünlüğünü nasıl sürdürebileceklerine odaklanıyorlar. Baylor Tıp Koleji doğum uzmanı ve genetikçisi  Veyver, epigenomumuz ve kanser gibi hastalıklar arasındaki bağlantıyı anladığımızda, ömür boyu “metilleme diyetlerinin” sağlıklı kalmayı tetikleyebileceğini öne sürüyor. Bu tür diyetlerin bireyin genetik yapısına uygun hale getirilebileceğini söylüyor.

Yeşil çay kanserle savaşta önemli:

2003’te Rutgers Üniversitesi’nden biyolog Ming Zhu Fang ve çalışma arkadaşları Kanser Araştırma dergisinde yeşil çayın epigenetik etkileri üzerine bir makale yayınladılar. Hayvan incelemelerinde, yeşil çay birçok organda kanserlerin büyümesini önledi. Fang yeşil çaydaki epigallocatechin-3-gallate (bir polifenol çeşidi)’ın metillemeyi azaltarak kanserle savaşan genlerin kapanmasını önleyebileceğini keşfetti (Yani, yeşil çay genin metillenmesini durduruyor. Böylece kanserle savaşan genlerimiz çalışmaya devam ediyor). Yani, metilleme azaltıcı düğmelerin kanserle savaşan bazı genleri kapatmasını önleyebileceğini buldu. Araştırmacılar çalışmayı ‘tüketilen bir ürünün DNA metillemesini engelleyebileceğini gösteren ilk çalışma’ olarak tanımladılar. Fang ve çalışma arkadaşları soyadaki genistein ve diğer bileşenlerin benzer epigenetik etkiler gösterdiğini göstererek devam ettiler.

Epigenetik değişiklikler nesilden nesile aktarılıyor mu?

Son zamanlara kadar çevrenin, genlerdeki baz sıralamalarını değiştirmeden kalıtımı değiştirebileceği fikri bilimsel sapkınlık idi. ‘Günlük etkiler – babanın kaslarını geliştirmek için kaldırdığı ağırlıklar, annenin zayıflamak için izlediği diyet rejimi – daha kuvvetli veya daha zayıf nesil (yavrular) üretmez, çünkü bu değişiklikler çocuk oluşumuna dahil olan üreme hücrelerini etkilemez.’ deniyordu. Epigenetik prensipleri gün ışığına çıktıktan sonra bile, anne babanın DNA’sındaki epigenetik değişimlerin yumurta ve sperm oluşumu sırasındaki hücre bölünmesinde kaybolduğuna ve sadece gen dizilişinin kaldığına inanılıyordu. Aslında, üreme hücrelerinin sonraki nesil için yanlışları silip temizlediği düşünülüyordu.

Durumun böyle olmadığı ortaya çıkıyor. 1999’da, şu anda Avustralya’daki Queensland Tıbbi Araştırma Enstitüsü’nde bulunan biyolog Emma Whitelaw, epigenetik işaretlerin memelilerin bir neslinden diğer nesline aktarılabileceğini gösterdi ( daha önce bitkilerde ve mayada gösterilmişti).

Whitelaw, “Bu, nesiller boyunca bilgi transferi ile ilgili düşündüklerimizi değiştiriyor” diyor. “Bizim deneylerimiz atalarımızdan aldığımız mirasın DNA’dan fazlası olduğunu gösteriyor. Çünkü ebeveynlerimizden miras aldığımız şey kromozomlardır ve kromozomlar sadece % 50 DNA’dır. Diğer % 50’ si histon proteinlerinden oluşur ve bu proteinler epigenetik işaretleri ve bilgiyi taşır.”

Anne şefkati…

McGill Üniversitesi’nde biyolog olan Michael Meaney, öğrencisi Ian Weaver ile birlikte çalışarak anne farelerin iki türünü karşılaştırdı: doğumdan sonra sabırla yavrularını yalayan anne fareler ve yavrularını yüzüstü bırakan anne fareler. Yalanan yavrular göreli olarak cesur ve sakin büyüdüler. Yüzüstü bırakılan yavrular, yeni bir ortama yerleştirildiklerinde en karanlık köşeye endişeli bir şekilde ok gibi fırlayan kemirgen halini aldılar. Ya yeni doğan yavrular ürkek veya cesur olmak için genetik bir eğilimi genetik olarak miras aldılar (doğa), ya da bu davranışı annelerinden öğreniyorlardı (yetiştirme). Hem yalanmış hem de yalanmamış farelerin beyin dokuları analiz edildikten sonra, araştırmacılar her bir grubun hippocampus (beyindeki beyaz çıkıntı) hücrelerindeki DNA metilleme modellerinde belirgin farklılıklar buldular. İyice yalanan farelerin daha iyi gelişmiş olan hippocampusları vardı ve daha az stres hormonu (kortizol) salgılıyorlardı, bu ürkütüldüklerinde onları daha sakin yapıyordu. Tersine, yüzüstü bırakılan yavrular çok daha fazla kortizol salgılıyorlardı, daha az gelişmiş hippocampusları vardı ve ürkütüldüklerinde ya da yeni bir ortamda iken sinirli şekilde reaksiyon gösteriyorlardı. Basit bir anaç davranış vasıtasıyla, bu anne fareler yavrularının beyinlerini şekillendiriyordu.

Meaney büyütme/yetiştirme ve beyin gelişimi arasındaki bağlantının yalnızca ilginç bir neden ve etkiden fazlası olduğunu söylüyor. Bu tür çimdiklemeyle anne fareler yavrularının doğdukları çevreye uyum sağlaması için onları biçimlendirme  şansına sahip oluyorlar.

Bir koyunun beynindeki hippocampus. Birçok araştırma farelerde hippocampus büyüklüğünün, doğumdan sonra yalama gibi anaç besleyici davranıştan etkilendiğini gösterdi. İyi yalanmış olan fareler daha gelişmiş hippocampuse sahipti ve daha az kortizol stres hormonu ürettiler. (Pennsylvania Üniversitesi Veterinerlik Okulu’nun izniyle)

Meaney şimdi insan annelerin bebeklerini okşadıkları ve kucakladıkları zaman da benzer epigenetik değişimlerin gerçekleşip gerçekleşmediğini görmeyi amaçlıyor.

Düşük kilolu doğum ve beyin gelişimi ilişkisi:

Tesadüfi kanıtlar sunan başlangıç çalışmalarında, Meaney yaşama düşük kilolu bebekler olarak başlayan yetişkinlerin manyetik rezonans görüntüleme ile elde edilen beyin taramalarını inceledi. Soru formlarında anneleri ile zayıf ilişkileri olduğunu bildiren yetişkinlerin, ortalamadan önemli ölçüde küçük olan hippocampusa sahip oldukları bulundu. Ancak anneleriyle yakın ilişkileri olduğunu bildiren yetişkinler mükemmel derecede normal büyüklükte hippocampusa sahip olduklarını gösterdiler.

O ve diğer araştırmacılar yüzlerce insan bebeğin yetziştirilmesinin etkilerini incelemek için beş yıllık multimilyon dolarlık tutkulu bir çalışma başlattılar. Yeni doğan bebekleriyle bağlantı kurmakta ve bakmakta zorlanan annelerle, bebek bakımında depresyon veya endişe yaşamayan anneleri karşılaştırıyor. Soru, depresif annelerin bebekleri farklı beyin modellerini gösteriyor mu?

Epigenetik bilimi birçok insan hastalıklarının işleyişine bir pencere açıyor. Jirtle hekimlerin bebeklerinde doğum kusurlarının oluşunu azaltmak için hamile kadınlara yaygın olarak almalarını tavsiye ettikleri doğum öncesi vitaminlerin, Jirtle’ın agouti faresini beslediği besinlerle aynı kimyasalları kapsadığını not ediyor. Aslında, Jirtle fare deneyinin Amerikan kadınlarında gerçekleştirilip gerçekleştirilemeyeceğini merak ediyor.

Aşırı metillemenin zararları olabilir mi?

Doğum öncesi destekleyicilerinin tartışmasız pozitif etkisi varken, tek bir gene pozitif etkisi olan bir metil etiketinin, eğer başka bir gene denk gelirse zararlı etkisi olabilir. Bazı genleri aşırı metillendirebilirsiniz, bu da potansiyel olarak otizm veya başka negatif sonuçlar gibi şeylere neden olabilir.” Szyf bu kaygıyı paylaşıyor. “Diyet destekleyicileri ile metilleme mekanizmasını tetiklemek tehlikeli bir deneydir, çünkü bir ömür boyunca fazla sayıda etkisi olabilir.”

X ve Y kromozomları epigenetik sinyallerden etkilenir mi?

Genetikçi olan Marcus Pembrey kuzey İsveç’te bir kasabada mahsul verimleri ve gıda fiyatları üzerinde iki yüzyıllık kayıtlardan alınan şaşırtıcı verileri sunmak için Duke Üniversitesi’ndeki konferansa katıldı. Pembrey ve İsveçli araştırmacı Lars Olov Bygren kasabanın gıda stoğundaki dalgalanmaların en azından iki nesli kapsayan sağlık etkileri olabileceğini not ettiler. Bolluk zamanları sırasında ilk gençlik yıllarını yaşamış olan büyük babalar, çok olası olarak diyabet hastalıkları olan torunlara sahiptiler(diyabet, torunun erken ölüm riskini ikiye katlayan bir hastalık). Etkiler eşit derecede cinsiyete özgü idi. Büyükbabanın bol miktarda gıda stoğuna erişimi kız torunlarının değil, sadece erkek torunlarının ölüm oranlarını etkiledi ve büyükannenin bolluk deneyimi erkek torunların değil, kız torunlarının ölüm oranını etkiledi.

Bu, Pembrey’in cinsiyete özgü X ve Y kromozomlarındaki genlerin epigenetik sinyallerden etkilenmesiyle ilgili şüphelenmesine yol açtı. Daha ileri analizler onun önsezisini destekledi. Zamanlamanın nesiller arası etki için kritik olduğu ortaya çıktı. Yumurta ve spermlerin oluşum zamanlarında bolluk yaşayan büyükanne ve büyükbabaların torunlarında ölüm oranı fazla çıktı. En çok etkilenen kız torunlar, büyükanneleri rahimdeyken veya bebekken bolluk zamanlarını deneyimlemiş olanlardı, tam olarak büyükannelerinin yumurtalarının oluştuğu zaman. En çok etkilenen erkek torunlar, büyükbabaları ergenlikten hemen önceki periyodu sırasında bolluğu deneyimlemiş olanlardı, bu periyot spermin gelişimi için anahtar bir aşamadır.

Pembrey ve diğer araştırmacılar tarafından yapılan çalışmalar bugün diyetimizin, davranışımızın ve çevremizin; uzak gelecekteki torunlarımızın sağlığı üzerinde hayal edilenden çok daha büyük etkiye sahip olabileceğini ileri sürüyor. “Çalışmamız potansiyel olarak halk sağlığına büyük katkısı olabilecek ve gelecek nesillere karşı olan sorumluluğumuzla ilgili bakış açımıza büyük etkisi olabilecek yeni bir araştırma alanını gösterdi” diyor Pembrey.

Bugünkü hastalıklarımız atalarımızdan kaynaklanabilir mi?

Mantık geriye doğru da uygulanır: Bugün hüküm süren bazı hastalık kalıplarının derin epigenetik kökleri olabilir. Örneğin, Pembrey ve birçok başka araştırmacı yaygın olarak şu andaki neslin aşırılıklarının suçlu olarak gösterildiği obezite salgınının, iki veya daha fazla nesil önceki atalarımız tarafından benimsenen yaşam tarzlarını kısmen yansıtıp yansıtmadığını merak ettiler. 

Yoksulluk, ebeveynlerin ayrılması… çocukların zekasını, kişiliğini etkiler mi?

Yetiştirme tarzının çocuk üzerine etkilerini inceleyen Michael Meaney erken çocukluk döneminde yaşanılan yoksulluk, ebeveynlerin ayrılması, sosyal mücadelelerin çocukların bilişsel gelişimini kesinlikle etkileyebileceğini düşünüyor. Bu da ‘Epigenetik sinyaller gelecek nesillerin gelişimini de etkileyebilirler mi?’ sorusunu akla getiriyor.

 Kaliforniya Üniversitesi’nde psikolog olan Lawrence Harper mizaç ve zeka dahil kişilik özelliklerinin geniş bir dizisinin epigenetik kalıtımdan etkilenebileceğini ileri sürüyor. Harper,  “Kötü beslenmeden sıkıntı çeken fakir insanların bir nesline sahipseniz, bu nüfusun bu zorluktan kurtulması ve tam potansiyeline erişmesi iki veya üç nesil sürebilir” diyor. “Epigenetik kalıtım nedeniyle, nüfusta yoksulluğun veya savaşın etkisinin yok olması birkaç nesil sürebilir.”

Bugünü ve yarını şekillendirmek elimizde mi?

Tarihsel olarak, dezavantajlı grupların – suçlular, fakirler, etnik olarak hiçe sayılanlar – durumlarının kader olarak DNA’ya bağlanması çok kolaydır. Epigenetik belki de bugün içinde yaşadığımız ve yarın yaşamayı umduğumuz toplumu şekillendirmek için doğa ve yetiştirmenin nasıl birleştiğini daha fazla nüansla anlama fırsatı sunuyor. Bu yüzden bir dönemeç olarak kabul görüyor.

Szyf “Çevrenin genomunuzu değiştirmede oynadığı bir rol varsa, o zaman sosyal süreçler ve biyolojik süreçler arasındaki uçuruma bir köprü kurduk. Bu her şeye bakışımızı değiştirecektir” diyor.

kaynakça:www.indigodergisi.com