Nöronlar Arasındaki Genomik Farklılıklar
Salk Enstitüsü’nde çalışan bilim insanlarının yapmış olduğu son araştırmaya göre nöronlar arasında büyük oranda bir genetik çeşitlilik mevcut. Vücudun bütün hücrelerinin aynı olduğu kuralı bazı beyin hücrelerinin diğer vücut hücrelerinden farklı olduğunun ortaya çıkmasıyla çürütülmüştü. Ancak nöronların kendi aralarında da genetik farklara sahip olacağı beklenmiyordu.
Lisede öğrendiğimiz biyoloji bilgilerimizi hatırlayalım. Vücudumuzdaki bütün hücrelerin DNA’sı aynıdır ama her dokunun etkin kullandığı DNA bölgeleri farklıdır. Etkin kullanılan kısım aslında yanlış değil. Bütün hücrelerde kromozomun tamamı etkin değil veya aynı bölgeler protein kodlamıyor. Dokular arasında protein farklılıkları tabi ki mevcut ama 10 yılda araştırmalar gelişen teknolojiyle çok daha üst düzeye taşındı. Artık laboratuarlarda hücreler arası DNA farklılıkları keşfedilmeye başlandı.
Bütün Nöronlar Aynı Değil
Nöron DNA’ları arasında en ufak bir farktan bile söz edebilmek için bütün nöron genomunun profilini çıkartmak gerekiyor. Salk Enstitüsü araştırmacıları tek hücreden DNA dizileme metodunu kullanarak nöronları tek tek incelediler ve araştırmanın sonuçlarını Science dergisinin Kasım 2013 sayısında yayınladılar.
Araştırmacılar bu çalışmada yeni ölmüş üç kişiden yaklaşık 100’er nöron aldılar. Ekip önce tüm genomun kabataslak görünümüne bakarak büyük çapta bir DNA silinmesi veya kopyalanması olup olmadığına baktılar. Elde edilen bulgular nöronların %41’inde kendiliğinden ortaya çıkmış en az bir özgün kopya olduğunu gösteriyordu.
Kök Hücreler Kullanıldı
Araştırmanın bir sonraki aşaması nöron DNA’sında ki bu farklılığın kökeni belirlemekti. Genetik değişim acaba hücresel farklılaşma sürecinde mi yoksa nöronların beyinde son halini aldıktan sonra mı gerçekleşiyordu? Bu sorunun cevabını bulmak için araştırmacılar indüklenmiş pluripotent kök hücreleri (İPKH) kullandılar. Aslında kullanılan kök hücreler doğal ortamında deri hücresi olmaya programlıydı ancak yapılan müdahalelerle nöronlara dönüştürüldü.
Kök hücrelerden elde edilen nöronların da DNA’larında bazı silinme ve eklenmeler ortaya çıktı. Ayrıca bu kök hücre hattından türeyen normal deri hücrelerinde arasında nöronlardaki kadar olmasa da bazı genetik farklılıklar olduğu keşfedildi. Bu sonuç gösteriyor ki hem hücre farklılaşmasında hem de hücreler son halini aldıktan sonra genomda bazı değişiklikler meydana geliyor.
Nöronlar Çok Dinamik Yapıda Hücreler
Doçent doktor Mike McConnell konuyla ilgili şunları söylüyor “Nöron DNA’ları arasındaki farklılıkların deri hücrelerinden daha fazla olması normal kabul edilebilir. Zira nöronlar deri hücreleri gibi üretildikten sonra üst üste dizilmiyorlar, sürekli etkileşim halindeler. Nöronlar çok dinamik bir yapıdalar ve sürekli birbirleriyle iletişim halindeler. Onlar çok karmaşık büyük ağlar oluşturuyorlar ve bazen birkaç nöronda oluşabilecek bir hasar bu ağı ciddi bir şekilde bozabiliyor.”
Otizm ve Şizofreni Gibi Rahatsızlıklar Aydınlatılabilir
Kendiliğinden gerçekleştiği varsayılan bu DNA silinmesi ve eklenmesinin şizofreni ve otizm gibi birçok nörolojik rahatsızlıkla ilişkiliği olduğu düşünülüyor. Sağlıklı bir beyinde bu genomik değişikliklerin neden gerçekleştiği henüz bilinmiyor ancak araştırma ekibinin aklında bazı hipotezler mevcut. Zaman içinde canlılarda gerçekleşen değişikliklerin yeni çevresel şartlara uyum sağlamak için olduğu biliniyor. Araştırmacılar şu an laboratuar ortamında İPKH kökenli nöronların genomlarını değiştirerek hücrelerin çevreye uyum sağlama mekanizmasını araştırıyor.
Farklı DNA’lara sahip hücrelerin farklı RNA ve proteinler ürettikleri düşünülüyor. Ancak günümüz koşullarında bir hücre üzerinde sadece tek bir dizileme yöntemi uygulanabiliyor. Hücre DNA’sının yanında RNA ve proteinlerinin de detaylıca araştırılmasıyla hücrelerimizin arasındaki genetik farklılıklar daha iyi anlaşılacaktır.
Hazırlayan: Çağlayan Taybaş
Kaynaklar
- http://science.sciencemag.org/content/342/6158/632
- http://www.salk.edu/news/pressrelease_details.php?press_id=647
- http://www.sciencedaily.com/releases/2013/11/131101172313.htm
