Alzheimer hastalığının erken belirtilerini tespit etmede yeni bir PET izleyicisinin potansiyeli araştırılıyor. için yorumlar kapalıBİLİM
Karolinska Enstitüsü’ndeki araştırmacılar, dünya çapında milyonlarca insanı etkileyen yaygın bir demans türü olan Alzheimer hastalığı hakkında heyecan verici keşiflerde bulundu. Alzheimer’s & Dementia’da yayınlanan bir çalışmada , yeni sinaptik PET izleyicisi UCB-J’nin Alzheimer hastalığı için önemli bir erken tanı biyobelirteci/aracı olarak potansiyelini araştırdılar.
Alzheimer hastalığının henüz bir tedavisi olmasa da araştırmacılar, belirgin belirtiler ortaya çıkmadan önce bile hastalığı erken teşhis etmenin yollarını bulmak için yoğun bir şekilde çalışıyorlar.
PET görüntüleme tanı tekniği, Alzheimer hastalığının neden olduğu gibi patolojik durumların ve anormal beyin değişikliklerinin erken tespiti için seçici ve spesifik izleyiciler (radyoaktif kimyasal moleküller) kullanır. Bu çalışma, Alzheimer hastalığıyla bağlantılı beyindeki değişiklikleri görmeye yardımcı olabilecek UCB-J adlı yeni bir tanı PET izleyicisine odaklanmıştır. Beyin değişiklikleri, bir kişi hastalığın belirtilerini göstermeden 10-20 yıl önce başlar. Bilim insanları, birinin hafıza sorunları yaşayıp yaşamayacağını tahmin edebilecek ipuçları gibi biyobelirteçler bulmak istiyor.
“Bu çalışmanın çevirisel ve klinik değeri özellikle yüksektir, çünkü bu AD beyinlerinde yeni sinaptik PET izleyicisi UCB-J hakkında ilk kapsamlı ex vivo raporlardan biridir ve en önemlisi, UCB-J’nin gelecekteki klinik çalışmalarda kullanılma yolunda olması nedeniyle çalışmamız çok zamanındadır,” diyor Karolinska Enstitüsü, Nörobiyoloji, Bakım Bilimleri ve Toplum Bölümü, Klinik Geriatri Bölümü Araştırma Uzmanı ve makalenin ilk ve ilgili yazarı Amit Kumar.
Protein beyin hücrelerinin iletişim kurmasına yardımcı olur.
Araştırmacılar, beyin hücrelerinin nasıl iletişim kurduğuyla ilgili olan SV2A adlı belirli bir proteine baktılar. Alzheimer hastalığında, bu iletişimin ve beyin hücrelerinin kaybı sorunun büyük bir parçasıdır.
UCB-J, SV2A’yı takip edebilen ve bir sorun olup olmadığını gösterebilen bir tespit aracı gibidir. Çalışmada, bunu AD’li kişilerin beyinlerinde test ettiler ve bunları normal beyinlerle karşılaştırdılar. Sonuçlar ümit vericiydi—UCB-J, Alzheimer’lı beyinlerdeki sorunları tespit edebilirdi.
Ancak, çalışma ayrıca UCB-J’nin Alzheimer beyinlerindeki diğer proteinlerle etkileşiminden kaynaklanan bazı aksaklıklar yaşayabileceğini buldu. Bu, bilim insanlarının gelecekteki çalışmalarda bu aracı kullanırken dikkatli olmaları gerektiği anlamına geliyor.
Beyinleri incelemek için farklı teknikler
Araştırmacılar beyinleri incelemek için postmortem beyin görüntüleme ve spesifik protein tespit testleri gibi özel teknikler kullandılar. İnceledikleri beyin dokuları nadirdir ve elde edilmesi kolay değildir, bu da bu araştırmayı daha da önemli hale getirir.
Basitçe ifade etmek gerekirse, bu çalışma Alzheimer ile ilişkili beyin değişiklikleri (sinaptik kayıp) ve bunu erken tespit edebilmemiz hakkında daha fazla bilgi edinmemize yardımcı oluyor. Bu, gelecekte hafıza sorunları olan insanlara yardımcı olmak için faydalı olabilecek yeni bir araç bulmak gibi. Bilim insanları bu bulgulardan heyecan duyuyor ve bunun Alzheimer ile başa çıkmanın daha iyi yollarına doğru bir adım olabileceğini düşünüyorlar.
Yeni görüntüleme yöntemi, tüm beynin ayrıntılı RNA analizine olanak sağlıyor. için yorumlar kapalısağlık
Karolinska Enstitüsü ve Karolinska Üniversitesi Hastanesi’ndeki araştırmacılar, tüm sağlam fare beyinlerinde hücresel çözünürlükte ayrıntılı üç boyutlu (3B) RNA analizine olanak tanıyan bir mikroskopi yöntemi geliştirdiler. TRISCO adı verilen yeni yöntem, Science’da yayınlanan yeni bir çalışmaya göre, hem normal koşullarda hem de hastalıkta beyin fonksiyonuna ilişkin anlayışımızı dönüştürme potansiyeline sahip .
RNA analizinde büyük ilerlemeler kaydedilmesine rağmen, RNA verilerini mekansal bağlamına bağlamak, özellikle sağlam 3B doku hacimlerinde uzun zamandır bir zorluk olmuştur. TRISCO yöntemi artık, daha önce gerekli olan beyni ince kesitlere ayırmaya gerek kalmadan tüm fare beyinlerinin üç boyutlu RNA görüntülemesini gerçekleştirmeyi mümkün kılmaktadır.
“Bu yöntem beyin araştırmalarını ileriye taşıyabilecek güçlü bir araçtır . TRISCO ile beynin karmaşık anatomik yapısını daha önce mümkün olmayan bir şekilde inceleyebiliriz,” diyor Karolinska Enstitüsü Tıbbi Biyokimya ve Biyofizik Bölümü profesörü ve çalışmanın son yazarı Per Uhlén.
Çalışmada, aynı anda üç farklı RNA molekülü analiz edildi. Araştırmacılar için bir sonraki adım, multipleks RNA analizi adı verilen bir teknik kullanarak çalışılabilen RNA moleküllerinin sayısını yaklaşık yüze çıkarmak. Bu, beyin fonksiyonu ve hastalık durumları hakkında daha da ayrıntılı bilgi sağlayabilir.
TRISCO yaklaşımı, beynin karmaşık yapısını derinlemesine anlamak için yeni olanaklar sunuyor ve bu da çeşitli beyin hastalıkları için yeni tedavi yöntemlerinin geliştirilmesine yol açabilir.
Uhlén laboratuvarında araştırma uzmanı ve çalışmanın ilk yazarı olan Shigeaki Kanatani, “Araştırmalarımıza devam etmeyi ve bu yeni tekniğin sunduğu birçok olasılığı keşfetmeyi sabırsızlıkla bekliyoruz” diyor.
“Laboratuvarımız Karolinska Üniversitesi Hastanesi’ndeki klinik olarak aktif araştırmacılarla çeşitli işbirliklerine sahiptir. Temel araştırmacıların ve klinisyenlerin iş birliği yapması ve birbirlerini anlamaları biyomedikal araştırmalar için çok önemlidir,” diyor Uhlén.
Çalışma, RNA’nın DNA hasarı onarımındaki bilinmeyen rolünü ortaya koyuyor. için yorumlar kapalıDNA
Georgia Tech’ten Francesca Storici liderliğindeki çok kurumlu bir araştırma ekibi, RNA için daha önce bilinmeyen bir rol keşfetti. Onların içgörüleri, genetik sağlık ve evrim anlayışımızı değiştirirken kanser ve nörodejeneratif bozukluklar gibi hastalıklar için geliştirilmiş tedavilere yol açabilir.
RNA molekülleri en çok protein üretim habercileri olarak bilinir. Genetik talimatları DNA’dan ribozomlara taşırlar; ribozomlar, amino asitleri birçok hücre işlevi için gerekli proteinlere dönüştüren hücrelerin içindeki fabrikalardır . Ancak Storici’nin ekibi, RNA’nın hücrelerin çift zincirli kopma veya DSB adı verilen ciddi bir DNA hasarı formunu onarmasına da yardımcı olabileceğini buldu.
DSB, DNA heliksinin her iki ipliğinin de koptuğu anlamına gelir. Hücreler bazı onarımlar yapmak için araçlara sahiptir, ancak DSB önemli bir hasardır ve düzgün bir şekilde düzeltilmezse mutasyonlara, hücre ölümüne veya kansere yol açabilir. (İlginçtir ki, kemoterapi ve radyasyon gibi kanser tedavileri DSB’lere neden olabilir.)
Biyolojik Bilimler Okulu’nda profesör olan Storici, araştırmalarını hasarlı DNA onarımlarının altında yatan molekülleri ve mekanizmaları incelemeye adamıştır. On yıl önce, kendisi ve işbirlikçileri RNA’nın DSB onarımı için bir şablon görevi görebileceğini keşfettiler ve bulgularını Nature’da yayınladılar .
“Artık RNA’nın DSB onarım mekanizmalarını doğrudan destekleyebileceğini öğrendik,” dedi laboratuvarı Güney Florida Üniversitesi’nden Nataša Jonoska’nın laboratuvarındaki matematik uzmanlarıyla işbirliği yapan Storici. Hepsi Georgia Tech’te bulunan Güneydoğu Matematik ve Biyoloji Merkezi’nin bir parçası. Keşiflerini Nature Communications dergisinde açıklıyorlar .
Storici, “Bu bulgular, RNA’nın genom bütünlüğünü koruma ve evrimsel değişiklikleri yönlendirmedeki potansiyel rolüne ilişkin yeni bir anlayış getiriyor” diye ekledi.
Araştırmacılar, milyonlarca DSB onarım olayını görselleştirmek için varyasyon-mesafe grafiklerini kullandılar ve dizi varyasyonlarının kapsamlı bir anlık görüntüsünü sundular. Grafikler, DSB konumuna bağlı olarak onarım desenlerindeki büyük farklılıkları vurguladı.
Bu matematiksel yaklaşım aynı zamanda onarım verimliliğinde önemli farklılıklar ortaya çıkardı ve RNA’nın DSB onarım sonuçlarını düzenleme potansiyeline işaret etti.
Jonoska, “Bu bulgular, karmaşık biyolojik mekanizmaları anlamada matematiksel görselleştirmenin kritik rolünün altını çiziyor ve genom stabilitesi ve terapötik araştırmalarda hedefli müdahalelerin önünü açabilir” dedi.
Moleküler kaba iş
DNA’da bir DSB meydana geldiğinde, bu bir binadaki yük taşıyan kirişin kırılması gibidir. Binanın veya DNA’nın kararlılığını sağlamak için dikkatli ve hassas bir onarım gerekir. Daha fazla hasar veya mutasyonu önlemek için parçalar doğru bir şekilde yeniden birleştirilmelidir. Hasarlı bir binayı onarmak, iş yerinde güvenilir bir ustabaşı bulundurmayı gerektirir. Bir DSB buna çok benzer bir şey gerektirir.
Araştırmayı hem insan hem de maya hücrelerinde yürüten ekibin başındaki Storici, “Belirlediğimiz temel mekanizmalardan biri, RNA’nın kırık DNA uçlarını konumlandırmaya ve yerinde tutmaya yardımcı olarak onarım sürecini kolaylaştırmasıdır” şeklinde açıkladı.
Özellikle, RNA moleküllerinin ve DNA’nın kırık bölümünün bulmaca parçaları gibi eşleşebileceğini buldular. RNA, DNA kırık bölgesiyle bu tür bir tamamlayıcılığa sahip olduğunda, geleneksel kodlama işlevinin ötesinde bir iskele veya bir rehber görevi görerek hücresel makineye onarımların nerede yapılacağını gösterir. Binlerce yıl boyunca hücreler, DSB’yi düzeltmek için karmaşık mekanizmalar geliştirdiler ve bunların her biri aynı alet kutusundan farklı araçlar gibi işlev gördü.
Storici’nin ekibi, RNA’nın kırık DNA zincirlerine olan tamamlayıcılığına bağlı olarak hangi araçların kullanılacağını etkileyebileceğini gösterdi. Bu, önemli protein üretim habercisi olmasının yanı sıra, RNA’nın DNA onarımı söz konusu olduğunda hem ustabaşı hem de işçi olarak hareket ettiği anlamına gelir.
Yaşamın kökeni araştırması, RNA’nın hem sol hem de sağ elli proteinleri destekleyebileceğini buldu. için yorumlar kapalıBİLİM
Yaşamın neden belirli yönelimlere sahip molekülleri kullandığı gizemi, DNA ortaya çıkmadan önce yaşam için talimatları potansiyel olarak barındırdığı düşünülen anahtar molekül olan RNA’nın, proteinlerin yapı taşlarını sol veya sağ yönelimde yapmayı destekleyebileceğinin keşfiyle derinleşti. Bu gizemi çözmek, yaşamın kökenine dair ipuçları sağlayabilir. Bulgular yakın zamanda Nature Communications’da yayınlanan araştırmada yer almaktadır .
Proteinler, saç gibi yapılardan enzimlere ( kimyasal reaksiyonları hızlandıran veya düzenleyen katalizörler ) kadar her şeyde kullanılan, yaşamın işgücü molekülleridir. Alfabedeki 26 harfin kelimeler oluşturmak için sınırsız kombinasyonlarda düzenlenmesi gibi, yaşam da milyonlarca farklı protein oluşturmak için çok çeşitli düzenlemelerde 20 farklı amino asit yapı taşını kullanır.
Bazı amino asit molekülleri iki şekilde inşa edilebilir, böylece elleriniz gibi ayna görüntüsü versiyonları vardır ve yaşam bu amino asitlerin sol elli çeşidini kullanır. Sağ elli amino asitlere dayalı yaşam muhtemelen iyi çalışsa da, iki ayna görüntüsü biyolojide nadiren karışır, bu da yaşamın homokiralite adı verilen bir özelliğidir. Yaşamın neden sağ elli yerine sol elli çeşidi seçtiği bilim insanları için bir gizemdir.
DNA (deoksiribonükleik asit), canlı bir organizmanın inşası ve çalıştırılması için talimatları tutan moleküldür. Ancak, DNA karmaşık ve uzmanlaşmıştır; talimatları okuma işini RNA (ribonükleik asit) moleküllerine ve proteinleri ribozom moleküllerine “alt sözleşme” olarak verir.
DNA’nın uzmanlaşması ve karmaşıklığı, bilim insanlarını yaşamın erken evrimi sırasında milyarlarca yıl önce ondan önce daha basit bir şeyin olması gerektiğini düşünmeye yöneltti. Bunun için önde gelen adaylardan biri, hem genetik bilgiyi depolayabilen hem de proteinler oluşturabilen RNA’dır. RNA’nın DNA’dan önce gelmiş olabileceği hipotezi “RNA dünyası” hipotezi olarak adlandırılır.
RNA dünyası önermesi doğruysa, o zaman belki de RNA’daki bir şey, sağ elli proteinler yerine sol elli proteinler inşa etmeyi tercih etmesine neden oldu. Ancak, yeni çalışma bu fikri desteklemedi ve yaşamın neden sol elli proteinlerle gittiği gizemini derinleştirdi.
Deney, ribozimler adı verilen proteinleri oluşturmak için enzimler gibi davranan RNA moleküllerini test etti. “Deney, ribozimlerin sol veya sağ elli amino asitleri tercih edebileceğini gösterdi, bu da RNA dünyalarının genel olarak biyolojide şu anda gözlemlediğimiz amino asit formlarına karşı güçlü bir eğilime sahip olmayacağını gösteriyor,” diyor Kaliforniya Üniversitesi, Los Angeles (UCLA) Samueli Mühendislik Okulu’ndan makalenin ilgili yazarı Irene Chen.
Deneyde araştırmacılar, RNA dünyasının erken Dünya koşullarının ne olabileceğini simüle ettiler. Ribozimler ve amino asit öncülleri içeren bir çözeltiyi, üretmeye yardımcı olacağı sağ elli ve sol elli amino asit olan fenilalaninin göreceli yüzdelerini görmek için inkübe ettiler.
15 farklı ribozim kombinasyonunu test ettiler ve ribozimlerin sol elli veya sağ elli amino asitleri tercih edebileceğini buldular. Bu, RNA’nın başlangıçta bir amino asit formuna karşı önceden belirlenmiş bir kimyasal eğilime sahip olmadığını gösteriyordu. Bu tercih eksikliği, erken yaşamın modern proteinlerde baskın olan sol elli amino asitleri seçmeye yatkın olduğu fikrine meydan okuyor.
Chen’in araştırma grubunun üyesi ve UCLA’da doktora sonrası araştırmacı olan ortak yazar Alberto Vázquez-Salazar, “Bulgular, yaşamın nihai homokiralitesinin kimyasal determinizmin bir sonucu olmayabileceğini, ancak daha sonraki evrimsel baskılarla ortaya çıkmış olabileceğini gösteriyor” dedi.
Dünya’nın prebiyotik tarihi, levha tektoniği, yani Dünya kabuğunun yavaş çalkalanmasıyla silinen fosil kayıtlarının en eski kısmının ötesinde yer alır. O dönemde gezegen muhtemelen asteroitler tarafından bombalanmıştır ve bu asteroitler amino asitler gibi yaşamın yapı taşlarından bazılarını getirmiş olabilir. Kimyasal deneylere paralel olarak, diğer yaşam kökeni araştırmacıları meteoritlerden ve asteroitlerden gelen moleküler kanıtlara bakıyorlar.
“Yaşamın kimyasal özelliklerini anlamak, Güneş Sistemi’nde yaşam arayışımızda neye bakmamız gerektiğini bilmemize yardımcı oluyor,” diyor ortak yazarlardan biri ve Maryland, Greenbelt’teki NASA Goddard Uzay Uçuş Merkezi’nde astrobiyoloji alanında kıdemli bilim insanı ve Goddard Astrobiyoloji Analitik Laboratuvarı müdürü Jason Dworkin.
Dworkin, geçen yıl Bennu asteroitinden örnekler çıkarıp daha detaylı incelenmek üzere Dünya’ya getiren NASA’nın OSIRIS-REx misyonunda proje bilim insanı olarak görev yapıyor.
Dworkin, “OSIRIS-REx örneklerini , tek tek amino asitlerin kiralitesi (el yatkınlığı) açısından analiz ediyoruz ve gelecekte Mars’tan alınan örnekler de ribozimler ve proteinler de dahil olmak üzere yaşam kanıtları açısından laboratuvarlarda test edilecek” dedi.
‘Genetik zaman makinesi’ karmaşık şempanze kültürlerini ortaya çıkarıyor… için yorumlar kapalıevolution, Evrim
Son yıllarda bilim insanları şempanzelerin de insanlar gibi alet kullanımı gibi karmaşık kültürleri nesilden nesile aktardığını açıkça gösterdi. Ancak insan kültürü, yeni gelişmeler dahil edildikçe Taş Devri’nden Uzay Çağı’na kadar çok daha karmaşık hale geldi. Şempanze kültürleri aynı şekilde değişmedi, bu da yalnızca insanların zaman içinde daha karmaşık kültürler inşa etme konusunda dikkate değer bir yeteneğe sahip olduğunu gösteriyor. Ancak vahşi doğada şempanzeleri inceleyen bilim insanları buna itiraz ederek, şempanzelerin gizli yiyecek kaynaklarını çıkarmak için birden fazla aleti sırayla kullandıkları en karmaşık teknolojilerinin muhtemelen zaman içinde edinilen önceki bilgilere dayanarak geliştirildiğini öne sürüyorlar.
Zürih Üniversitesi tarafından yürütülen yeni, çok disiplinli bir çalışma, en gelişmiş davranışlarından bazılarının nesiller boyunca aktarılmış ve geliştirilmiş olabileceğini öne sürüyor. Ekibin bu konudaki makalesi Science dergisinde yayınlanmıştır .
Genetik bağların izlenmesi
Zürih Üniversitesi Evrimsel Antropoloji Bölümü’nden baş yazar Cassandra Gunasekaram, “Çubuklar ve saplar gibi şempanze aletlerinin çoğu dayanıksız olduğundan, tekerleğin veya bilgisayar teknolojisinin evrimi gibi insan vakalarının aksine, bu hipotezi doğrulayacak tarihlerine dair çok az kayıt bulunmaktadır” diyor.
Yeni araştırma için, Zürih, St. Andrews, Barselona, Cambridge, Konstanz ve Viyana’daki üniversite ve araştırma kurumlarından antropologlar, primatologlar, fizikçiler ve genetikçilerden oluşan bir ekip, binlerce yıl boyunca şempanze popülasyonları arasındaki genetik bağlantıları izlemek için güçlerini birleştirdi ve genetikteki yeni keşifleri kullanarak şempanze kültürel tarihinin temel parçalarını daha önce hiç hayal edilmemiş şekillerde ortaya çıkardı.
Kümülatif kültürün erken aşamaları
Yazarlar, Afrika’daki toplam 35 şempanze çalışma sahasından, genetik benzerliğin belirteçleri (farklı şempanze grupları arasındaki bağlantıların genetik kanıtı) ve daha önce kültürel olarak öğrenildiği bildirilen bir dizi yiyecek arama davranışı hakkında bilgi topladılar. Bu davranışları, hiçbir alet gerektirmeyenler; bir ağaç deliğinden su almak için yaprak süngeri kullanmak gibi basit aletler gerektirenler; ve bir alet setine dayanan en karmaşık davranışlar olarak gruplandırdılar.
Nesiller boyunca araç setlerinin değişimi
“Böyle bir araç takımına örnek olarak, Kongo bölgesindeki şempanzeler önce sert toprakta derin bir tünel kazmak için güçlü bir çubuk kullanırlar ve yeraltı termit yuvasına ulaşırlar,” diye açıklıyor Gunasekaram. “Daha sonra, dişlerinin arasından uzun bir bitki sapı çekerek fırça benzeri bir uç oluşturarak bir ‘balık tutma’ sondajı yaparlar, bunu bir noktaya bastırırlar ve yaptıkları tünel boyunca ustaca geçirirler. Daha sonra onu çekip çıkarırlar ve onu ısıran savunmacı termitleri kemirirler.”
“Şaşırtıcı bir şekilde, şempanze teknolojilerinin en karmaşık olanlarının, yani tüm ‘araç setlerinin’ kullanımının, artık uzak popülasyonlar arasında en güçlü şekilde bağlantılı olduğunu keşfettik,” diyor UZH’de evrimsel antropoloji profesörü olan ilgili yazar Andrea Migliano. “Bu, bu daha gelişmiş teknolojilerin nadiren icat edilmesi ve yeniden icat edilme olasılığının daha düşük olması ve bu nedenle gruplar arasında aktarılmış olma olasılığının daha yüksek olması durumunda tam olarak tahmin edilecek şeydi.”
Bilim insanları RSV aşılarını geliştirmek için virüs protein yapısını analiz ediyor. için yorumlar kapalıBİLİM
Çoğu insanda, solunum sinsitiyal virüsü (RSV) ve insan metapnömovirüsü (hMPV) olarak bilinen akciğeri enfekte eden patojenler hafif soğuk algınlığı benzeri semptomları tetikler. Ancak bebeklerde ve yaşlılarda bu virüsler şiddetli zatürreye ve hatta ölüme neden olabilir.
Ancak her iki virüse karşı aşı tasarlamak zordu. Şimdi, Scripps Research bilim insanları, onu hedef alan aşıları daha iyi tasarlamak için kritik bir RSV ve hMPV proteininin yapısını ve stabilitesini analiz ettiler. Nature Communications’da yayınlanan araştırmaları , mevcut olanlardan daha etkili olabilecek RSV aşılarının yanı sıra ticari olarak mevcut bir seçeneği olmayan hMPV’ye karşı bir aşıya işaret ediyor.
“Bu virüsler için bir karma aşı oluşturmak, hem bebekler hem de yaşlılar için viral hastane yatışlarını önemli ölçüde azaltabilir,” diyor çalışmanın kıdemli yazarı, Scripps Research’teki Bütünleşik Yapısal ve Hesaplamalı Biyoloji Bölümü’nde doçent olan Jiang Zhu, Ph.D.. “Bu, aynı zamanda çoğu RSV ve hMPV vakasının görüldüğü grip mevsiminde genel sağlık yükünü hafifletebilir.”
Bilim insanları uzun zamandır bağışıklık sistemini RSV, hMPV ve ilgili virüslerin yüzeylerinde bulunan füzyon (F) proteinlerini tanımaya ikna eden aşılar yaratmaya çalışıyorlar. Bu proteinler virüslerin insan hücrelerini enfekte etmesinde önemli bir rol oynuyor. Ancak F proteini, virüsler hücrelerle füzyon yaptığında “füzyon öncesi” formdan “füzyon sonrası” forma hızla değişen hassas bir yapıya sahip. İdeal olarak, bir aşı bağışıklık sistemine enfeksiyonu durdurabilmesi için kapalı füzyon öncesi F proteinini tanımayı öğretecektir.
Zhu, “Sorun şu ki bu füzyon öncesi yapı çok kırılgan ve değişken,” diyor. “Çevreyi birazcık bile değiştirirseniz, protein aniden bir arabadan bir robota dönüşen bir transformatöre benziyor.”
Bu, bilim insanlarının izole edilmiş bir füzyon öncesi F proteinini aşı olarak kullanamayacakları anlamına gelir; yapısı bağışıklık sisteminin tepki vermesi için çok hızlı değişir. Ve proteinin füzyon sonrası versiyonunu hedef alan bir aşı, bağışıklık sistemine virüse vücudu enfekte etme şansı olmadan saldırmayı öğretemez.
Biyofizik alanında geçmişi olan ve yakın zamanda HIV, SARS-CoV-2 ve hepatit C gibi virüslere karşı yeni aşılar tasarlayan Zhu, füzyon öncesi F proteininin neden bu kadar kararsız olduğunu, özellikle de neden açılmasının bu kadar kolay olduğunu tam olarak anlayabilirse daha kararlı bir form ve dolayısıyla daha iyi bir aşı üretebileceğini düşündü.
Zhu ve araştırma ekibi, öncelikle piyasada bulunan Arexvy, mResvia ve Abrysvo adlı dört mevcut RSV aşısının ve 3. faz denemelerine ulaşan deneysel bir aşının geliştirilmesinde kullanılan F proteinlerini analiz etti.
Bazı füzyon öncesi F proteinlerinin dengesiz göründüğünü ve bazen açık bir forma veya daha da az istenen bir füzyon sonrası forma dönüştüğünü keşfettiler. Ayrıntılı bir yapısal analiz, füzyon öncesi yapının merkezinde, birbirini iten üç pozitif yüklü molekülün bulunduğu “asidik bir yama” olduğunu ve en ufak bir bozulmada RSV F proteinini yaylı bir transformatör gibi açmaya hazır olduğunu ortaya koydu.
Zhu, “Bu, bir virüsün evrim sırasında anahtar proteininin hareketini kontrol etmek için edinebileceği inanılmaz bir özellik,” diyor. “Neyse ki, bunun üstesinden de gelebiliriz, ya kaba kuvvetle ya da daha iyisi, sorunun kaynağı olan asidik yamayı doğrudan ele alan akıllı bir mutasyonla.”
Zhu, RSV F proteinini merkezindeki bir çift molekülü değiştirerek yeniden tasarladı ve dışarıya doğru iten kuvveti çekici bir kuvvete dönüştürdü. Daha sonra, ekibi bu yeni F proteininin hem laboratuvarda daha kararlı olduğunu hem de fareleri RSV’ye karşı aşılamak için başarılı bir şekilde çalıştığını gösterdi.
Zhu, “Bu, diğer viral F proteinleri için de benzer bir yaklaşım sergileyebileceğimizi gösteriyor,” diyor. “En azından, aşıları tasarlarken yapılarında benzer itici yamalar arayabiliriz.”
Zhu, hMPV F proteininde aynı itici molekül parçasını bulamadı; bunun yerine, proteini bir arada tutmak için “kaba kuvvet” çözümü olarak güçlü bir kimyasal bağ kullandı. Bir kez daha, modifiye edilmiş protein aşı olarak bozulmadan kalacak kadar kararlıydı.
Zhu, gelecekteki çalışmalarda, son çalışmalarında bildirilen, RSV ve hMPV F proteinlerini insan vücuduna iletmek için kendi kendini birleştiren bir protein nanopartikül (SApNP) platformu kullanan deneysel bir aşı geliştirmeyi planlıyor. Zhu, “Bu, bizim yeni nesil RSV/hMPV kombo aşımız olacak,” diyor.
Genomik araştırmalardaki ilerlemeler, binlerce soya fasulyesi geninde alternatif transkripsiyon başlatma bölgelerini ortaya koyuyor. için yorumlar kapalıBİLİM
Rosalind Franklin, James Watson ve Francis Crick, 70 yıldan uzun bir süre önce DNA’nın yapısını, yani yaşamın moleküler planını keşfettiler. Bugün, bilim insanları hala onu okumanın yeni yollarını keşfediyorlar.
2010 yılında, tarım profesörü Jianxin Ma ve işbirlikçileri, yaygın olarak incelenen Williams 82 çeşidi üzerinde soya fasulyesi için ilk referans genomunu oluşturdular. O zamandan beri binlerce bilim insanı ve bitki yetiştiricisi, tohum proteini ve yağ içeriği, bitki mimarisi ve verimliliği ve soya fasulyesindeki hastalık direnci ve abiyotik stres toleransı gibi çeşitli özelliklerin altında yatan genetik yapı üzerine kendi araştırmalarında bu genomu kullandılar.
Son on yıldır, Indiana Soybean Alliance Inc.’in Soya Fasulyesi Geliştirme Vakfı Başkanı olan Ma, soya fasulyesi genomuna yaptığı katkı ve bu alandaki sürekli araştırma ve inovasyonu nedeniyle uluslararası alanda tanınmıştır. The Plant Cell’de yayınlanan en son çalışması , orijinal soya fasulyesi referans genomunun boşluklarını doldurmak için genomik araştırmalardaki ilerlemeleri kullanmıştır .
Ma, “Referans genomu duyurduğumuzda bir sözlük gibiydi,” dedi. “Her gen tek bir kelime gibiydi. Ancak, kritik bir bilgi parçası eksikti: bireysel genler için transkripsiyon başlatma bölgeleri .”
Transkripsiyon başlatma bölgeleri, DNA’da özel bir transkripsiyon faktörü proteininin bağlanıp önündeki genin bir mRNA kopyasını oluşturabileceği yerlerdir. Bu mRNA, her organizmanın kimyasal ve fiziksel işlevi için önemli olan daha fazla protein oluşturmak üzere bir hücrenin ribozomunda okunur ve çevrilir.
mRNA’nın DNA ipliğinde nerede oluşmaya başladığını bilmek, genlerin nasıl ifade edildiğini anlamanın önemli bir parçasıdır. Bu başlatma bölgeleri düzenleyici unsurlar içerir ve hücreye protein yapmak için her genin ne zaman ve nerede transkribe edileceği ve herhangi bir zamanda ne sıklıkla yapılacağı hakkında bilgi sağlar.
Genetikte, her genin bir transkripsiyon başlatma bölgesine sahip olduğu, bunun bir çekirdek promotör bölgesinin aşağısında ve tipik olarak bir TATA kutusu (timin ve adenin tekrarları açısından zengin bir DNA dizisi) etrafında bulunduğu genel olarak kabul edilmiştir. Ancak Ma ve meslektaşları artık bunun böyle olmadığını düşünüyor.
Ma, “Soya fasulyesinde 50.000’den fazla gen için öngörülen bir dizi transkripsiyon başlangıç noktası var, ancak yeni çalışmamıza göre, öngörülen bu transkripsiyon başlatma noktalarının yalnızca %3’ünden azı doğru,” dedi.
2020’de Promoter Element Dizilemesinde Transkripsiyon Başlatma Araştırması (STRIPE-seq) tekniğinin geliştirilmesi, Ma’nın laboratuvarına tüm soya fasulyesi genomu boyunca transkripsiyon başlatma bölgelerini belirlemek için etkili, verimli, daha hızlı ve daha uygun fiyatlı bir yol sundu. Ayrıca, her mRNA kopyasının göreceli bolluğu hakkında bilgi sağladı ve bu da bir genin farklı dokularda ve zamanlarda ne kadar ifade edildiğine dair ipuçları verdi.
Ma ve laboratuvarı soya fasulyesindeki sekiz farklı dokuda STRIPE-seq analizleri gerçekleştirdi: yapraklar, gövdeler, gövde uçları, kökler, nodüller, çiçekler, baklalar ve gelişen tohumlar. Bitkinin DNA’sı bu dokularda tutarlı olsa da, genlerin ifadesi farklıdır.
Ma laboratuvarı yakın tarihli makalelerinde soyadaki yaklaşık 40.000 gen için transkripsiyon başlatma bölgelerini tanımladı. TATA kutusu bölgesinin dışında yaygın alternatif transkripsiyon başlatma bölgeleri ve promotör olduğu düşünülen diğer dizileri keşfettiler.
Yeni tanımlanan bazı bölgeler aslında bir mRNA haline gelen genin kodlama dizisinde meydana gelir. Bu nedenle, transkripsiyon faktörü proteinleri genin birkaç farklı bölümüne bağlanabilir ve her kopyası diğer bölgelerde başlatılanlardan farklı olan mRNA üretmeye başlayabilir. Her alternatif transkripsiyon bölgesi aynı genden potansiyel olarak farklı bir protein yaratabilir.
Grubun bulduğu transkripsiyon başlatma bölgelerinin özel bir alt kümesi, bitki ile Rhizobia bakterileri arasındaki etkileşimi barındıran baklagillerin köklerindeki bir yapı olan kök nodüllerindeydi. Bu toprakta yaşayan mikroplar, şeker ve koruma karşılığında baklagiller gibi özel bitkiler için azotu sabitler. Bu simbiyoz, azot gübresi kullanılmadan azot eksikliği olan topraklarda bir bitkinin hayatta kalma şansını artırır.
Ma, “Bu özel transkripsiyon başlatma bölgelerini nodüllerde bulduk, ancak köklerde veya diğer dokularda bulamadık. Bu da bunların dokuya özgü transkripsiyon için olduğunu ve nodül-özgü işlevle ilişkili olduğunu gösteriyor” dedi.
DNA’nın bir hücrenin çekirdeğine sığabilmesi için, “kromatin” adı verilen bir yapı oluşturmak üzere histon proteinlerinin etrafına sarılır. Bu histonların üzerine yerleştirilen kimyasal işaretleyicilere bağlı olarak, kromatin sıkı bir şekilde sarılabilir (transkripsiyon faktörlerinin bağlanmasını önler) veya gevşek bir şekilde sarılabilir (mRNA kopyaları oluşturmak için erişilebilir hale getirir).
Ma, bu “epigenetik” değişimlerin gen ifadesindeki alternatif transkripsiyon başlatma bölgeleriyle el ele çalıştığına inanıyor. Bir gen sıkılaştırılıp gevşetildikçe farklı transkripsiyon başlatma bölgeleri kullanılabilir hale gelebilir ve farklı proteinler yaratılabilir.
Ma, “Kodlama dizileri içinde alternatif transkripsiyon başlatma özelliğine sahip yaklaşık 7.000 gen bulduk. Bu alternatif transkripsiyon başlatma bölgeleri dokuya özgü olma eğilimindedir ve histon modifikasyonlarıyla ilişkilidir” dedi.
Evrimsel olarak, bu alternatif bölgeler soya fasulyesi ve diğer bitkiler için faydalı olmuş olabilir çünkü sınırlı bir genom altında artan karmaşıklık ve uyarlanabilirliğe izin vermişlerdir. Soya fasulyeleri, tarihleri boyunca iki tam genom çoğaltma olayı yaşamıştır, ikisi de birkaç milyon yıl önce. Çoğaltılan genlerin bir kısmı o zamandan beri kaybolmuş olsa da, Ma çoğaltma olaylarının değiştirilmiş veya alternatif transkripsiyon bölgelerine yol açmış olabileceğini düşünüyor.
Ma, “Çoğaltma işleminden sonra genlerin çoğu hala çiftler halindedir; ancak farklı ifade kalıpları gösterirler ve birçoğu farklı özellikleri düzenlemek için işlevsel olarak farklılaşmıştır,” dedi. “Farklı yerlerden transkripsiyona başlarlar ve bu da işlevsel farklılaşmalarına potansiyel olarak katkıda bulunur.”
Ma şu anda USDA Tarım Araştırma Servisi bilim insanları Rex Nelson ve Jacqueline Campbell ile bu araştırma verilerini tıpkı orijinal referans genomunda yaptığı gibi başkalarının da erişimine açmak için koordinasyon sağlıyor. Grup , verileri soya fasulyesi araştırmaları için işbirlikçi bir çevrimiçi veritabanı olan SoyBase’e ekliyor.
SoyBase küratörü Nelson, “Potansiyel bir transkripsiyon başlangıç noktasına sahip olmak bile soya fasulyesi gen promotör bölgelerinin analizine yardımcı olacaktır. Bu, promotörlerle etkileşime giren ve transkripsiyonu başlatan proteinler hakkında ışık tutabilir.” şeklinde açıklama yaptı.
Veritabanının eş küratörü Campbell, “Promoter bölgelerine bağlanan transkripsiyon faktörlerinin tanımlanması, araştırmacıların tarımsal açıdan önemli fenotiplerdeki genlerin karmaşık düzenlenmesinde rol oynayan gen düzenleyici etkileşim ağlarını belirlemelerine olanak tanıyacak” dedi.
Ma, “Veritabanı hem temel hem de uygulamalı araştırmalar için önemli bir kaynak görevi görüyor. Verilerimizi orada kullanıma sunarak, gen işlevlerini, düzenleyici mekanizmaları, gen ağlarını ve ilgi duyulan belirli özelliklerle ilişkili genetik varyasyonları anlamada daha fazla araştırmayı hızlandırıyoruz. Bu alternatif transkripsiyon bölgelerinin belirli özellikleri nasıl etkilediğini daha iyi anladıkça, bunun daha iyi soya fasulyesi çeşitlerine yol açmasını umuyoruz.” diyor.
‘Bilgisayardaki sıfırlama düğmesi gibi’: Tasarımcı hücreler 3 farklı otoimmün hastalıkta bağışıklık sistemini ‘yeniden başlatıyor’ için yorumlar kapalıBİLİM
Üç otoimmün hastalığı olan hastaların bağışıklık sistemlerini yeniden başlatmak için tasarımcı CAR T hücreleri kullanılan küçük bir deney, ancak tedavinin uzun vadede işe yarayıp yaramadığını söylemek için henüz çok erken.
Deneyde, lösemi gibi kan kanserlerinin temel tedavisi haline gelen bir tür kimerik antijen reseptörü (CAR) T hücresi tedavisi kullanıldı .
Bu ilk deneye yalnızca birkaç hasta dahil edildi ve deney kısa sürdü – bu nedenle bu tedavinin uzun vadede işe yarayıp yaramayacağını söylemek için henüz çok erken. Ancak hastaların kanındaki hastalık belirteçleri, otoimmün süreçlerin en azından şimdilik durdurulduğunu gösteriyor.
Eğer bu tedavi daha geniş çaplı ve uzun takipli çalışmalarda etkili olursa, otoimmün hastalıkların tedavi edilme biçimi değişebilir.
Almanya’daki Friedrich-Alexander Üniversitesi Erlangen-Nürnberg’de İç Hastalıkları Anabilim Dalı Başkanı ve araştırma başkan yardımcısı olan çalışmanın ortak yazarı Dr. Georg Schett , “Lupus hastalığında bakım standardını değiştireceğini düşünüyorum” dedi .
Schett, araştırmanın bulgularını Pazar günü (17 Kasım) Washington DC’deki Amerikan Romatoloji Koleji toplantısında sundu. Bulgular henüz hakem değerlendirmesinden geçmedi veya bilimsel bir dergide yayınlanmadı.
Tipik olarak, lupus hastaları ömür boyu bağışıklık baskılayıcı tedaviler almak zorundadır; buna karşılık, yeni tedavi yalnızca tek bir infüzyon gerektirir. “Tek bir infüzyonunuz varsa ve artık hiçbir şeye ihtiyacınız yoksa, özgürsünüz,” dedi Schett Live Science’a.
Deneme bir “sepet çalışması”ydı, bu ismi almasının sebebi farklı rahatsızlıkları olan hastaların tek bir sepete atılması ve hepsine aynı tedavinin verilmesiydi. Bu vakada ekip 15 hastayı tedavi etti — 11’i şiddetli lupus, üçü sistemik skleroz ve biri idiyopatik inflamatuar miyopati hastasıydı .
Bu otoimmün hastalıkların kas güçsüzlüğü, kalınlaşmış deri ve böbrek yetmezliği gibi farklı semptomları vardır. Ancak bunların hepsi, vücudun bir bağışıklık hücresi türü olan B hücrelerinin bir alt kümesinin kontrolden çıkması ve kişinin dokusunu yok etmek için antikor üretmesiyle oluşur .
Normalde B hücreleri, B hücrelerini harekete geçmeye çağıran ve hücreleri doğrudan öldürebilen T hücreleriyle birlikte çalışır. En yaygın CAR T hücresi terapisi türü, bir hastanın T hücrelerini genetik olarak değiştirerek kanserli B hücrelerini daha etkili bir şekilde tespit edip öldürebilmelerini sağlar.
Yeni deneyde, ekip şiddetli otoimmün hastalığı olan 15 hastanın her birine bu tasarımcı bağışıklık hücrelerinden bir infüzyon verdi. CAR T hücreleri daha sonra vücudun tüm B hücrelerini avladı ve ortadan kaldırdı – hem sağlıklı olanları hem de otoimmün hastalığı tetikleyenleri.
Bu tedaviden yedi gün sonra, tasarımcı hücreler hastaların kan dolaşımında dolaşan tüm B hücrelerini ortadan kaldırmıştı. İki ay sonra, hiçbir dokuda B hücresi kalmamıştı, dedi Schett.
Ancak infüzyondan üç ay sonra vücut B hücresi popülasyonunu tamamen yenilemişti ve B hücreleri sağlıklı görünüyordu.
“Bu, bir bilgisayardaki sıfırlama düğmesi gibi,” dedi Schett. “Her şeyi alıp kapatıyorsunuz ve sonra normal şekilde yeniden başlatılıyor ve artık bu [otoimmün] B hücrelerine sahip olmuyor.”
Deneme, yeni tedavinin otoimmün hastalığı ne kadar iyi tedavi ettiğini değil, güvenliğini test etmek için tasarlandı. Ancak, kandaki doku hedefli antikorlar ve T hücreleri gibi hastalığın “vekil” belirteçleri normale dönmüş gibi görünüyordu.
Ayrıca hastaların tamamı infüzyonlarından bu yana geleneksel tedavilerini bıraktılar; bu, 11 aydır uygulanan en uzun tedavi oldu.
Kanser tedavisinde kullanılan CAR T terapisiyle ilgili en büyük endişelerden biri, tedaviden sonra vücudun şiddetli iltihaplanmaya maruz kalması olan “sitokin salınım sendromu”dur . Araştırmacılar, bu reaksiyonun burada büyük bir sorun gibi görünmediğini bildirdi.
Takip olarak ekip, ilacın etkinliğini daha büyük denemelerde değerlendirecek. Ayrıca bu ilk hastaları daha uzun süreler boyunca takip etmeye devam edecekler, dedi Schett.
1 gen 30 gizemli tıbbi rahatsızlığı açıklayabilir. için yorumlar kapalıBİLİM
Nadir görülen bir gelişimsel bozukluğu araştırırken araştırmacılar, hepsinin tek bir genle bağlantılı olduğu bir dizi rahatsızlığı keşfettiler.
Bilim insanları, tek bir gendeki mutasyonların farklı semptomlara sahip bir dizi hastalığı açıklamaya yardımcı olabileceğini keşfetti. (Görsel kredisi: KTSDESIGN/SCIENCE PHOTO LIBRARY via Getty Images)
Bilim insanlarının tek bir hastada görülen nadir bir hastalığı araştırması, en az 30 kişiyi etkileyen tıbbi gizemleri çözdü.
Bu gen, hücrelerde iki temel besin maddesi olan kolin ve etanolaminin taşınmasını kontrol eder. Hem kolin hem de etanolamin, vücuda enerji sağlayan kimyasal reaksiyonlar olan metabolizmada temel bir role sahiptir, diyor çalışma lideri ve Teksas’taki Baylor Tıp Fakültesi’nde pediatrik nöroloji ve gelişimsel sinir bilimleri eğitmeni Dr. Daniel Calame .
Calame, “Bunu ve [FLVCR1’in] vücudun her yerinde ifade edildiğini göz önünde bulundurduğumuzda, kolin/etanolamin taşınmasındaki eksikliğinizin ne kadar şiddetli olduğuna bağlı olarak geniş bir yelpazede sorunlar yaşayabileceğiniz mantıklıdır” dedi.
Yeni çalışmadaki ilk hasta, Texas Çocuk Hastanesi’ndeki Calame kliniğinde tedavi edildi. Çocukta ciddi nörogelişimsel gecikmeler , nöbet geçmişi ve çarpıcı bir şekilde ağrıyı hissetme yeteneği yoktu. Calame, Live Science’a nöbetler ve nörogelişimsel gecikmelerin yaygın bir semptom kombinasyonu olduğunu söyledi, ancak çocuğun ağrı hissinin olmaması alışılmadık bir durumdu. Çocuk ve ebeveynleri daha önce genetik test yaptırmıştı, ancak kimse bozukluğunun temel nedenini belirleyememişti.
Bu yüzden Calame ve ekibi bu verileri daha derinlemesine araştırdı ve çocuğun genomunda proteinleri kodlayan tüm gen takımyıldızını inceledi. FLVCR1 geninin her iki kopyasında da çok nadir bir mutasyon fark ettiler. Bu, Calame’nin dikkatini çekti çünkü gen daha önce sırasıyla kas koordinasyonu ve retinanın bozulmasıyla ilgili çok farklı bozukluklarla ilişkilendirilmişti .
Calame, bunların hastasında görülenlerden çok farklı semptomlar olduğunu kabul etti. Ancak ortak bir nokta vardı: Bazı durumlarda, bu diğer rahatsızlıklara sahip hastaların ağrıya karşı duyarlılıkları da azalmıştı.
Calame, “Biraz örtüşme oldu” dedi.
FLVCR1 geni farelerde de çalışılmıştı. Gen kemirgenlerin embriyolarından çıkarıldığında, yokluğu ölü doğumlara neden oldu. Ölü doğan farelerde kemik ve beyin malformasyonları ve şiddetli anemi görüldü .
Neler olup bittiğini öğrenmek için Calame ve ekibi, genetik rahatsızlıkları olan 12.000’den fazla bireyin DNA’sından oluşan kendi veri tabanlarına yöneldi ve benzer verilerle dünyanın dört bir yanındaki diğer araştırma laboratuvarlarına ulaştılar. FLVCR1 mutasyonları olan 23 farklı aileden 30 hasta tespit ettiler. Toplamda 22 mutasyon vardı ve bunların 20’si daha önce hiç bildirilmemişti.
30 kişiden bazıları rahimdeki ciddi gelişimsel sorunlar nedeniyle ölü doğmuştur. Diğerleri hayatta kalmış ancak gelişimsel gecikmeler, kemik deformasyonları veya kafatasının olması gerekenden daha küçük olduğu bir durum olan mikrosefali yaşamıştır. (Veritabanları her hastanın prognozu veya uzun vadeli sağlık durumu hakkında veri içermemektedir.)
Laboratuvar deneylerinde, Singapur Ulusal Üniversitesi Yong Loo Lin Tıp Fakültesi’nde doçent olan çalışmanın ortak yazarı Long Nam Nguyen , FLVCR1’in işlevini araştırdı. Bu araştırma, genin kolin ve etanolaminin hücreler arasında taşınmasındaki rolünü ortaya koyarak, tek bir genetik değişimin vücuttaki birçok sistemi nasıl etkileyebileceğini açıklamaya yardımcı oldu.
Calame ve ekibi şu anda FLVCR1 mutasyonu olan hastalardan kan örnekleri topluyor ve bu nadir görülen durumları tedavi etmenin bir yolunu bulup bulamayacaklarını araştırıyorlar. Calame, bazı durumlarda hücreleri ekstra kolin ve etanolaminle desteklemenin bir şekilde yardımcı olabileceğini söyledi. Alternatif olarak, araştırmacıların temel hücresel süreçler ters gittiğinde ortaya çıkabilen toksin birikimini önlemek için başka bir ilaç kullanmaları gerekebilir.
Araştırmanın, insanların yapraklı yeşilliklerden, fasulyelerden ve birçok hayvansal üründen alabileceği temel bir besin olan kolinle ilgili diğer durumlar için de çıkarımları olabilir. Calame, kolin eksikliğinin yaşa bağlı sinir hasarı ve Alzheimer gibi nörodejeneratif bozukluklarla bağlantılı olduğunu söyledi.
“Bu çok nadir görülen hastalığın ötesinde çok sayıda anlamı var” dedi.
Bilim insanları, yaygın bir proteinin birikmesini önleyerek meyve sineklerinde beyin yaşlanmasını tersine çevirebilirler. için yorumlar kapalı
Yaşlandıkça unutkanlık yaşayan tek canlılar insanlar değil — meyve sinekleri de öyle. Ancak meyve sineklerinin ömrü yalnızca iki ay kadar olduğundan, yaşlanmayla birlikte gelen bilişsel gerilemeyi anlamak için yararlı bir model olabilirler.
Nature Communications’da yayınlanan yeni bir çalışma , filamentöz aktin veya F-aktin adı verilen yaygın bir hücre yapısal proteininin beyinde biriktiğinde, DNA, lipitler, proteinler ve organeller dahil olmak üzere hücrelerdeki gereksiz veya işlevsiz bileşenleri ortadan kaldıran önemli bir süreci engellediğini gösteriyor. Ortaya çıkan atık birikimi nöronal işlevleri azaltır ve bilişsel gerilemeye katkıda bulunur. Yaşlanan meyve sineklerinin nöronlarındaki birkaç belirli geni ayarlayarak araştırmacılar F-aktin birikimini önledi, hücresel geri dönüşümü korudu ve meyve sineklerinin sağlıklı yaşam süresini yaklaşık %30 oranında uzattı.
Hücrelere şekil vermeye yardımcı olan bir protein ailesi olan aktin, vücutta bol miktarda bulunur. F-aktin, hücre yapısını ve diğer birçok işlevi korumak için gerekli olan filamentler oluşturur. David Walker’ın laboratuvarında eski doktora sonrası araştırmacı Edward (Ted) Schmid liderliğindeki araştırmacılar, yaşlanan meyve sineklerinin beyinlerinde F-aktin birikimini fark ettiler ve bunun beyin yaşlanmasına ve organizma sağlığının genel kaybına katkıda bulunup bulunmadığını merak ettiler.
İlk korelasyon ipuçları: Kısıtlı bir diyet uygulayan sinekler hem daha uzun yaşadılar hem de beyinlerinde daha az F-actin birikimi oldu. İkinci ipuçları: Yaşam süresini uzattığı bilinen rapamisin adlı bir ilaçla tedavi edildiğinde, yaşlı sineklerin beyinlerinde daha az F-actin vardı.
“Ancak bu bir korelasyondur, F-actinin beynin yaşlanmasına zararlı olduğunun doğrudan bir göstergesi değildir,” diyor kıdemli yazar ve UCLA bütünleyici biyoloji ve fizyoloji profesörü Walker. “Nedenselliğe ulaşmak için genetiğe yöneldik.”
Meyve sineği genomu kapsamlı bir şekilde haritalanmış ve anlaşılmış olduğundan, grup yaşlanan meyve sineklerinde aktin filamentlerinin birikiminde önemli roller oynadığı bilinen genleri hedefleyebildi. Buna, aktin filamentlerini uzattığı ve düzenlediği bilinen bir protein ailesinin üyesi olan Fhos adlı bir gen de dahildi.
“Yaşlanan nöronlarda Fhos ifadesini azalttığımızda , beyinde F-aktin birikimini engelledik,” dedi şu anda Arkansas Biyobilimler Enstitüsü’nde araştırmacı ve Arkansas Eyalet Üniversitesi’nde yardımcı doçent olan Schmid. “Bu, çalışmamızı genişletmemize gerçekten olanak sağladı çünkü artık beyindeki F-aktin birikimini hedeflemenin ve yaşlanma sürecini nasıl etkilediğini incelemenin doğrudan bir yoluna sahiptik.”
Genetik müdahale sadece nöronlara yönelik olsa da, sineklerin genel sağlıklarını iyileştirdi. %25-30 daha uzun yaşadılar ve beyin fonksiyonlarında iyileşme belirtileri ve diğer organ sistemlerinde de iyileşme belirtileri gösterdiler. F-actin birikimini önlemek bilişsel işlevi korudu ve bu da birikimin yaşa bağlı bilişsel gerilemeye yol açtığını gösteriyor.
Walker, “Sinekler yaşlandıkça daha unutkan oluyorlar ve orta yaşta öğrenme ve hatırlama yetenekleri, tıpkı insanlarda olduğu gibi, azalıyor,” diyor. “F-actin birikimini önlersek, sineklerin yaşlandıklarında öğrenmelerine ve hatırlamalarına yardımcı oluyor — bu da bize birikimin iyi huylu olmadığını gösteriyor.”
Daha ileri araştırmalar F-aktinin vücudun “hücresel çöp atma sistemine” müdahale ettiğini gösterdi. Hücre içindeki hasarlı veya gereksiz proteinler ve diğer bileşenler “otofaji” adı verilen bir süreçte parçalanır. Yaşlanma araştırmaları, otofaji yollarının yaşla birlikte daha az aktif hale geldiğini ortaya koydu, ancak kimse bunun nedenini tam olarak bilmiyordu.
Yeni çalışma, F-actin birikiminin engellenmesinin yaşlı meyve sineklerinin beyinlerinde çok daha aktif otofajiye yol açtığını gösteriyor. Yazarlar, F-actini ortadan kaldırıp otofajiyi devre dışı bıraktıklarında, yaşlanmayı yavaşlatmadığını buldular: F-actinin beyin yaşlanmasını yönlendirdiği birincil mekanizma, otofajiyi bozarak görünüyor. Araştırmacılar ayrıca, yaşlı beyinlerde F-actini bozmanın beyin otofajisini gençlik seviyelerine geri döndürebileceğini ve beyin yaşlanmasının belirli hücresel yapıcılarını tersine çevirebileceğini gösterdiler.
Bu bulgular, beyinlerinde F-actin seviyesi düşük yaşlı meyve sinekleri için iyi haber olabilir. Ancak bu henüz insanlarda gösterilmemiştir ve F-actin birikimini önlemek için müdahaleler geliştirmek daha zorlayıcı olabilir. Yine de, keşif araştırmacıları insanlarda daha sağlıklı yaşlanma için verimli yeni bir yöne yönlendiriyor.
Walker, “Yaşlanma alanındaki çoğumuz yaşam süresinin ötesine geçip sağlık süresi dediğimiz şeye odaklanmaya odaklandık,” dedi. “İnsanların yaşam süresini uzatırken sağlıklı ve yüksek kaliteli bir yaşam sürmelerine yardımcı olmak istiyoruz. Çalışmamız meyve sineklerinin bilişsel ve bağırsak işlevlerini, aktivite seviyelerini ve genel sağlık sürelerini iyileştirdi ve insanlarda neler başarabileceğimize dair umut veriyor.”
Araştırma, Ulusal Sağlık Enstitüleri’nin Ulusal Yaşlanma Enstitüsü tarafından finanse edildi.
