Mitokondriyel DNA Hem Anne Hem Babadan Ortak Aktarılıyor Olabilir

Mitokondriyal DNA Hem Anne Hem Babadan Ortak Aktarılıyor Olabilir

Sabah mail kutumda günlük bilimsel gelişmeleri okurken şok oldum: “In Huge Shock, Mitochondrial DNA Can Be Inherited From Fathers …” Daha önceden 10.000’de 1 olasılıkla mitokondrinin DNA’nın babadan gelebileceğini okumuştum. Liseden itibaren bütün biyoloji ders kitaplarında mitokondrinin içindeki DNA’nın anneden geldiği babadan aktarılmadığı anlatılır. Evrimsel çalışmalar için bu bilgi çok önemlidir çünkü soy analizinde mitokondriyel DNA çok elverişli bir araç olarak kullanılır. Şimdi bu bilginin koca bir yanlış olduğunu, anne ve babadan ortak mitokondriyel DNA (mtDNA) aktarılabileceğini öğrendik. Bundan sonra anneler günü kutlamasında “o size babanızın asla veremeyeceği bir şey verdi” temalı görseller göremeyeceğiz.

Amerika’da Cincinnati Çocuk Hastanesi’nde çalışan genetikçi Taosheng Huang 4 yaşındaki bir çocuğun tedavisini yapmaya hazırlanıyordu. Çocukta halsizlik, kas ağrıları ve buna benzer belirtiler vardı. Doktorlar mitokondriyel bir hastalık olabileceğinden şüphelendiler. Genetik analizler yapılırken Huang inanılmaz bir şey keşfetti. Çocuğun mitokondriyel DNA’sı hem annesinden hem de babasından izler taşıyordu. Hayvanlarda mitokondrinin babadan geçme olasılığı vardır ama insanlarda böyle bir şey görülmez. Burada bahsettiğimiz ise sadece babadan değil, hem anne hem de babanın ortak bir mitokondriyel DNA oluşturmasıdır.

Mitokondriyel DNA İki Farklı Genom Barındırıyor

Bir hücrenin içinde organelin birden fazla çeşit genom bulundurmasına heteroplazmi adı verilir. Huang’ın tedavi etmeye çalıştığı çocukta da heteroplazmi görülüyor. Normalde mitokondriyel DNA’sı sadece annesinden gelmesi gerekirken çocuğun mtDNA’sı hem annenin hem de babanın mtDNA’sı ile eşleşiyordu. Böyle bir durum insanlarda ilk defa keşfedildi.

Olayı duyan bilim insanları şaşkınlıklarını gizleyemediler. 2018’in sonuna geldik ama biyolojide en temel yasaları bile anlayabilmiş değiliz. Hala mtDNA anneden mi yoksa babadan mı geliyor sorusunun yanıtını kesin olarak veremiyoruz. Bu 4 yaşındaki çocuğun yalnız olduğunu düşünüyorsanız, yanılıyorsunuz. Araştırmacılar hastanın ablasının mtDNA’sını da incelediler ve onda da heteroplazmi buldular. Annenin genetik yapısında da yine heteroplazmi görüldü. Annenin mitokondrisi de %60’a %40 oranlarında kendi anne ve babasından geliyordu. Mitokondrinin hem anneden hem de babadan ortak bir şekilde aktarılması sandığımızdan daha yaygın görülüyor.

Mitokondriyel DNA’nın Neden Anneden Aktarıldığı Düşünülüyor?

Mitokondri hücrenin enerji fabrikasıdır. Vücuda aldığımız glikoz ve fruktoz mitokondride glikoliz evresinden geçerler, yağ ve diğer maddeler ise Krebs döngüsüne girerler. Bütün besinlerin mitokondriye geliş amacı onlardan enerji, diğer bir deyişle ATP elde edilmesidir. ATP’nin büyük çoğunluğu oksidatif fosforilasyon aşamasında elektronların kompleksler üzerinde sıçraması ile elde edilir. Mitokondrinin iç zarında elektronların her sıçrayışı ATP kazandırır.

Oksijenli solunum yapan canlılar olarak her saniye nefes alıyoruz ve sürekli oksidatif solunum yapıyoruz. Bir hücrede yüzlerce mitokondri bulunabilir. Enerji ihtiyacı çok olduğundan inanılmaz fazla sayıda ATP üretiyoruz. Bu üretim esnasında elektronlar mitokondrinin iç zarında oradan oraya sıçrarken dışarı kaçabilir. Bunlara serbest radikaller deniyor ve yaşlanmanın sorumlularından biri olarak kabul ediliyor. Serbest radikaller serseri mayın gibi yapıştıkları maddeyi bozuyorlar. Bunlar çok reaktif oldukları için DNA’ya bağlanırlarsa mutasyona yol açabilirler.

Mitokondriyel DNA Spermde Yok Oluyor Sanılıyordu

Serbest radikallerin babadan mitokondriyel DNA aktarılmaması ile yakından ilişkisi var. Bilim insanları bugüne kadar hep şöyle düşünüyordu (ya da sadece bizim ders kitaplarımızda böyle yazıyordu). Babadan gelen sperm döllenme anına kadar uzun bir yol katediyor ve yüzüyor. Kuyruğuyla sürekli hareket ediyor ve enerji harcıyor. Gerekli enerjinin üretilmesi için mitokondri sürekli ATP üretmek zorunda ve bu da serbest radikal oluşumuna neden oluyor. Serbest radikaller spermdeki mtDNA’ya zarar verebilir ve çocuklarda mutasyon oranı daha fazla olur diye babadan mtDNA aktarılmadığı söyleniyordu. mtDNA’nın programlı bir şekilde sperm içinde yok edildiği düşünüyordu. Aslında çok mantıklı bir hikaye.

Daha Önce Benzer Bir Vaka Görüldü

2002 yılında Marianne Schwartz ve John Vissing egzersiz intoleransı bulunan bir erkeğin mitokondriyel DNA’sının babadan geldiğini gördüler. Hasta egzersiz yaptığında çok yoruluyordu ve hastaneye başvurduğundan doktorlar mitokondriyel miyopati teşhisi koydular. Yapılan genetik analizlerde mtDNA’nın en az %90’ının babadan geldiği anlaşıldı.

Huang ve arkadaşları 2002’den bu yana mtDNA’da babadan izlerin bulunması ile ilgili hiçbir bulgu olmadığını söylüyor. Şimdi keşfedilen gerçekler mitokondriyel DNA anneden gelir dogmasını çürütmeye yeter mi bilinmiyor. Ekip dogmanın yerini koruduğunu ama bazı istisnalar olabileceğini belirtiyor. Bu durum gerçekten çok nadiren gerçekleşiyor olabilir ama yok diyemeyiz. Araştırmacılar birbirleri ile ilgisi bulunmayan üç ayrı ailenin bireylerini incelediler. Yaşları 24 ila 76 arasında değişen 17 kişide yüksek oranda mtDNA heteroplazmisi bulundu.

DNA dizileme teknolojileri her geçen gün gelişiyor. Eskiden bu kadar iyi analiz ve karşılaştırma yapamıyorduk. Tam DNA analizi eskiden 6 ay sürüyordu şimdi bu süre 15 güne düşürüldü. Buna ilaveten kimse mtDNA’nın babadan gelebileceğini de düşünmüyordu, dolayısıyla belki birçok insan gözden kaçtı. Bugün öğrendiğimiz bilgiler ile mitokondriyel DNA’nın yapısı ile ilgili öğrendiğimiz birçok şey değişebilir. Bu gelişmeler hastalıkların yapısı ve genom düzenleme tekniklerini de etkileyecektir.

Mitokondriyel genom düzenleme ile ilgili aşağıdaki yazıyı okuyabilirsiniz.

Hazırlayan: Çağlayan Taybaş

Kaynaklar

https://www.sciencealert.com/radical-findings-shows-mitochondrial-dna-can-be-inherited-from-dads-after-all

http://www.pnas.org/content/early/2018/11/21/1810946115

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/12192017


Çağlayan Taybaş

Özgeçmişimle ilgili çok geri dönüş aldığım için burayı daha samimi havada yazıyorum. (İnsanlar burayı okuyormuş) Türkiye'nin tarım şehirlerinden Karacabey/Bursa'da dünyaya geldim. İlköğretim ve liseyi orada okudum. Bir ara Bursa Erkek Lisesi maceram da var. Üniversitede İzmir Yüksek Teknoloji, Moleküler Biyoloji ve Genetik bölümünü kazandım. Hayatımdaki en kritik viraj sanırım buydu. Şu an Roche'a bağlı olarak Koç Üniversitesi ve Cerrahpaşa hastanelerinde klinik araştırma koordinatörüyüm. Ayrıca İstanbul Üniversitesi'nde ekonomi (açık öğretim) okuyorum. Lisans hayatım boyunca İYTE, Sabancı Üniversitesi ve Dresden Teknoloji Enstitüsü'nün seçkin laboratuvarlarında çok değerli hocalarla çalıştım. Katıldığım kongrelerde 6 poster sunumu, 1 sözlü sunum yapıp ve lisansın son yılında "Gündelik Hayata Sinirbilimsel Yaklaşımlar" adlı kitabımı yayınladım. Sadece PCR, SDS-Page bilmenin pek faydası olmayacağını erken farkettiğimden kendimi farklı alanlarda geliştirdim. Programlama konusunda özel ders aldım, staj yaptım. Bilim yazarlığına giriştim. Photoshop, web tasarımı öğrendim. 2.5 sene ney eğitimi aldım. Okulda satranç kulübüne üye oldum. Piyon düz gider/çapraz yer ile başladık, çok yol katettik. Satranç hayata bakışımı değiştirdi. Almanca, Japonca öğrenmeye çalıştım. Almancayı hâlâ öğrenmeye çalışıyorum. Hepsi çok işime yaradı. Mezun olduktan sonra askere gitmeden önce sinirbilim.org'u kurdum. Şu an iş hayatım çok yoğun olduğu için eskisi gibi yazamıyorum. Yine iyi idare ettiğimizi düşünüyorum. Bana herhangi bir soru sormak isteyen varsa c.taybas@gmail.com'a mail atabilirler.