Boston Üniversitesi Tıp Fakültesi’nden araştırmacıların Genetics and Epigenetics dergisinde yayımlanan yeni araştırmaları prokaryotlardan (bakteriler) basit ökaryotlara (çokhücreliler) ve daha karmaşık ökaryotlara (insan) epigenetik mekanizmaların evriminin karşılaştırmalı bir analizini sunuyor.
Milyarlarca yıl önce tekhücreli canlıların oluşmasından sonra, doğa DNA dizisini değiştirmeden genleri nasıl farklı şekillerde kullanabileceği üzerine denemeler yapmaya başladı. Bu DNA’nın alt birimlerine kimyasal “etiketler” eklenerek sağlanır. Bağlanan atom grupları organizmaya bağlı olarak çeşitlilik gösterebilir. Bu basit modifikasyon bakterinin enfeksiyonlarla savaşmasını sağlar ve hayatta kalması için oldukça önemlidir. Her ne kadar ökaryotlar gelişirken “etiketin” ilişme alanı DNA’nın farklı bir alt birimine kaymış olsa da varlığını korur. Aynı zamanda virüsler de bu “etiketlemeyi” nasıl menfaatlerine kullanacaklarını öğrenmişlerdir. Örneğin AIDS’e neden olan HIV virüsü bireyin bağışıklık sisteminden, DNA’yı katlayan proteinlerdeki belirli bir “etiketi” sökerek saklanır.
Sözkonusu çalışma gelişmiş ökaryotlarda DNA’nın katlanmasına yardım eden proteinlerdeki değişimlerin DNA’ya ne kadar kimyasal “etiket” iliştirilebileceğini düzenlediğini öne sürüyor ya da tam tersi.
Makalenin ortak yazarlarından, fakültenin öğretim görevlilerinden Sibaji Sarkar’a göre doğanın bakterilerden memelilere uzanırken “etiket” eklentisinin yerini kaydırması ilgi çekici bir gözlem. “Ökaryotlarda DNA’nın katlanmasına katılan ‘etiketleme’ proteinlerinin eklenmesi farklı bir boyut katıyor” diye açıklıyor Sarkar.
“Eğer bazı ökaryotlardaki rejenerasyon sürecini yakından gözlersek, örneğin zebrabalığı, bir parçası kesildiği zaman, DNA’daki mevcut gen havuzunun organizmanın ilgili kısmını iyileştiren süreci sağladığı açıktır. Bu süreci araştırarak belki de kök hücrelerin nasıl bu kadar farklı organa dönüştüğünü anlamak için muazzam boyutta bilgi kazanabiliriz” diye ekliyor. Epigenetik mekanizmaların bu süreci düzenlediği gözüküyor. Bunu gösteren en çarpıcı vaka, organların ve dokuların tek bir hücreden (döllenmiş yumurta) bu şekilde komplike oluşumudur, yani embriyojenez.
Memeliler üredikleri zaman, kalıtılan DNA dizisi değişmez (epigenetikten olarak), ancak sperm yumutayı dölledikten sonra, doku ve organlar farklılaşana kadar her aşama bir dizi kurala göre gerçekleşir. Gelişimin her aşamasında genlerin farklı kümeleri kullanılır. Örneğin yumurtadaki ‘etiketler’ silinir ve döllenmeden sonra yeniden yazılırlar. Bu süreci gerçekleştiren proteinler annenin yumurtasındaki DNA’ları katlayan (veya saran) proteinlerle aynıdır. Bu nedenle, annenin katlayıcı proteinlerinin yavrusunun DNA’sındaki ‘etiketlerin’ hangi çeşit olacağını belirleyebilir olması akla yatkındır. ‘Etiketlemenin’ epigenetik değişimlerinin çevresel etkiler tarafından düzenlendiği biliniyor. Yazarlar çevresel faktörlerin ve annenin yaşam biçiminin, yavrunun DNA’sındaki genlerin nasıl kullanılacağını belirleyecek ‘etiketlemeleri’ bu nedenle etkilediğini düşünüyorlar. İlginç biçimde epigenetik değişiklikler aynı zamanda bireylerin hayatı boyunca yaşam biçimine göre değişiklik gösteriyor.
Bu makale pek çok türde hastalığa yol açabilecek epigenetik değişikliklerin açıklamalarını da içeriyor. Bu türlerin arasında metabolik sendromlar, kardiyovasküler hastalıklar, otoimmün hastalıklar, nörolojik hastalıklar, yaşlanma ve kanser de var.
Yazarlar kanser hücrelerindeki tümöre ön ayak olan genlerin sayısının nasıl arttığını ve tümör önleyici genlerin nasıl azaltıldığını veya yok edildiğini açıklayabilecek bir başka hipotez daha öne sürüyor. Sarkar ekliyor: “Kanser hücreleri muhtemelen normal hücrelerde de işlevsel olan bir mekanizmayı çalıyorlar. Normal hücrelerdeki bu mekanizma metille etiketlenmiş DNA’nın etiketi kesecek ve tamir edecek olan mekanizmasıdır. Bu test edilmesi gereken ilgi çekici bir fikir.”
Bakteriden insanlara canlıların kullandığı ‘etiketlemenin’ epigenetik süreci, hücrelerin normal işlevlerini anlamakta ve normal davranışların nerede, ne zaman ve hangi adımlarla hastalık koşullarını yarattığını, yani henüz çok iyi anlaşılmamış bir süreci anlamak için tam bir altın madeni.
