Ana sayfa 91. Sayı Epigenetik ‘hafıza’, genetik mi çevre mi ikileminin anahtarı

Epigenetik ‘hafıza’, genetik mi çevre mi ikileminin anahtarı

17
PAYLAŞ

Hazırlayan: Özlem Gerçek

John Innes Merkezi’ndeki araştırmacılar, 24 Temmuz akşamı Nature dergisinde rapor edilen ve organizmaların beslenme veya sıcaklık gibi değişken koşullar sonucu nasıl biyolojik bir hafıza yarattıklarını açıklayan bir bulgu elde ettiler. Bulguları, bu hafızanın çalışma mekanizmasını (bir çeşit biyolojik şalter) ve bunun nasıl yeni nesle kalıtıldığını açıklıyor.

Araştırma John Innes Merkezi’nden Profesör Martin Howard ve Profesör Caroline Dean tarafından yürütüldü.

Prof. Dean, “Bazı vakalarda bireyin çevresi bireyin yavrularını gerçekten biyolojik ve fizyolojik olarak etkileyebiliyor, fakat yavruların genom sekanslarında bir değişim gözlenmiyor” diyor.

Örnek olarak çalışmalardan bazıları gösterdi ki, eğer ailelerdeki önceki nesillerde sert bir yiyecek yokluğu söz konusu olduysa, çocuklar veya torunlarda kardiyovasküler hastalık ve diyabet riski daha büyük oluyor ve bu durum da epigenetik hafıza ile açıklanabiliyor. Ancak şimdiye dek bireylerin beslenme gibi değişken bir faktör ile ilgili nasıl “hafıza” geliştirdikleri hakkında net bir mekanizma oluşturulamamıştı.

Araştırma grubu örnek olarak bitkileri ele aldı, bitkilerin soğuk kış dönemlerinin uzunluklarını nasıl hatırlayıp doğru zamanda polen üretimi, gelişme, tohum saçma ve çimlenmeyi gerçekleştirerek çiçek açtıklarını araştırdı.

Prof.r Howard’a göre: “Çiçeklenme mekanizmasında görevli olan genlerin birçoğundan zaten haberdardık ve soğuk dönemin uzunluğuna bağlı olarak çiçeklenmenin zamanlaması konusunda bir şeylerin olup bittiği açıktı.”

Matematik modelleme ve deneysel çözümleme yöntemlerini kombine eden araştırma grubu, FLC denilen bir anahtar genin herhangi bir hücrede ve onun sonraki neslinde ya tamamen kapalı ya da tamamen açık olduğu bir sistemi ortaya çıkardı. Araştırmaya göre soğuk dönem ne kadar uzunsa, FLC genini kapatan hücrelerin oranı o kadar yüksek oluyor. Bu durum da çiçeklenmeyi geciktiriyor ve epigenetik hafıza ismindeki fenomene bağlanıyor.

Epigenetik hafıza çeşitli mekanizmalarla gerçekleşiyor, ancak bunlardan bir tanesi DNA’nın etrafına sarılı olduğu proteinler olan histonları içeriyor. Histonlar üzerinde belirli kimyasal değişiklikler gerçekleşince buraların yakınındaki genlerin ifade edilmesi kapanıyor veya açılıyor. Bu değişiklikler yavru hücreler tarafından kalıtılabilmekte. Eğer bu değişiklikler gametleri (memelilerdeki sperm veya bitkilerdeki polenler gibi) oluşturan hücrelerde gerçekleşiyorsa, hücreler bölündüğünde, bireyin yavrusuna da geçebilmesi söz konusu oluyor.

Prof. Howard, John Innes Merkezi’ndeki Dr. Andrew Angel ile birlikte FLC sisteminin matematiksel modelini üretti. Model, her ayrı hücre içerisindeki FLC geninin tamamen aktif veya tamamen susturulmuş olduğunu, uzayan soğuk dönemiyle beraber susturulacak FLC’ye sahip hücrelerin oranının artacağını öngörecek şekilde tasarlandı.

Modeli desteklemek amacıyla deneysel kanıt sunmak için Prof. Dean’in grubundan olan Dr. Jie Song, FLC genini aktif hale getirmiş olan hücrelerin mikroskop altında mavi renkte görünmesini sağlayacak bir teknik kullandı. Onun gözlemlerinden, teoriyle bağdaşacak şekilde, hücrelerin ya tamamen gen ifadesini değiştirdiği (açık veya kapalı olacak şekilde) veya hiç değiştirmediği açıkça belli oldu.

Dr. Song ayrıca FLC geni yakınındaki histon proteinlerinin soğuk dönem esnasında, genin susturulması ile sonuçlanacak şekilde değiştirildiğini de gösterdi.

Projeyi destekleyen BBSRC, Avrupa Araştırma Konseyi ve Kraliyet Cemiyeti idari şefi Prof. Douglas Kell, “Bu iş geleceğin yiyecek güvenliği için çok önemli olan fenomenle ilgili bilgi vermenin yanı sıra (iklim çeşitliliğine bağlı olarak çiçeklenmenin zamanlaması) biyolojide yer alan önemli bir mekanizmayı açığa çıkardı. Bu araştırma BBSRC’nin sağladığı desteğin sadece gerçek hayatla ilgili sorunlara odaklandığını değil, aynı zamanda biyolojinin geleceğini destekleyecek temel ilkelerine zemin oluşturduğunu gösterdi. Ayrıca biyoloji, fizik ve matematiğin kesiştiği, çoklu disiplinler olarak yer aldığı çalışmaların değerini açıkça gösterdi.” dedi.

Kaynak: http://www.sciencedaily.com/releases/2011/07/110724135553.htm