Eskiden yeni bir embriyonun epigenomunun tamamen silindiğini ve sıfırdan yeniden inşa edildiğini düşünürdük. Ancak bu tamamen doğru değil. Genetik bilgi nesilden nesile geçerken bazı epigenetik etiketler yerinde kalır, bu sürece epigenetik kalıtım denir.

Epigenetik kalıtım alışılmadık bir bulgudur. Kalıtımın yalnızca ebeveynden yavruya geçen DNA kodu aracılığıyla gerçekleştiği fikrine aykırıdır. Bu, bir ebeveynin epigenetik etiketler biçimindeki deneyimlerinin gelecek nesillere aktarılabileceği anlamına gelir.

Ne kadar alışılmadık olsa da, epigenetik kalıtımın gerçek olduğuna dair çok az şüphe var. Aslında, genetikçilerin onlarca yıldır üzerinde kafa yorduğu bazı garip kalıtım kalıplarını açıklıyor.

Yeniden Programlama Engelini Aşmak

Çoğu karmaşık organizma, özelleşmiş üreme hücrelerinden (hayvanlarda yumurta ve sperm) gelişir. İki üreme hücresi bir araya gelir, sonra büyür ve bölünerek yetişkin organizmadaki her hücre tipini oluştururlar. Bu sürecin gerçekleşmesi için epigenomun “yeniden programlama” adı verilen bir süreçle silinmesi gerekir.

Yeniden programlama önemlidir çünkü yumurtalar ve spermler, kararlı gen ifadesi profillerine sahip özel hücrelerden gelişir. Başka bir deyişle, genetik bilgileri epigenetik etiketlerle işaretlenir. Yeni organizma sağlıklı bir embriyoya dönüşmeden önce, epigenetik etiketler silinmelidir.

Gelişimin belirli zamanlarında (zamanlama türlere göre değişir), özel hücresel mekanizma genomu tarar ve hücreleri genetik “boş bir sayfa”ya döndürmek için epigenetik etiketlerini siler. Yine de, genlerin küçük bir azınlığı için epigenetik etiketler bu süreci atlatır ve ebeveynden yavruya değişmeden geçer.

Yeniden programlama, erken embriyonun epigenomunu, vücuttaki her hücre tipini oluşturabilecek şekilde sıfırlar. Bir sonraki nesile geçebilmek için, epigenetik etiketlerin yeniden programlama sırasında silinmesinden kaçınılmalıdır. Üreme Hücrelerini Atlatmak

Epigenetik işaretler, yumurta veya spermi tamamen atlayarak ebeveynden yavruya geçebilir ve böylece erken gelişim sırasında meydana gelen epigenetik arınmadan kaçınılabilir.

Çoğumuza, özelliklerimizin ebeveynden yavruya geçen DNA’da sabit kodlanmış olduğu öğretildi. Epigenetik hakkında ortaya çıkan bilgiler, kalıtımın ne olduğuna dair yeni bir anlayışa ulaşmamızı sağlayabilir.

Sıçanlarda besleyici davranış
Annelerinden yüksek veya düşük besleyicilik alan sıçan yavruları, hayatlarının ilerleyen dönemlerinde strese verdikleri tepkiyi etkileyen epigenetik farklılıklar geliştirirler. Dişi yavrular kendileri anne olduklarında, yüksek kaliteli bakım alanlar yüksek besleyici anneler haline gelirler. Ve düşük kaliteli bakım alanlar düşük besleyici anneler haline gelirler. Besleyici davranışın kendisi, yumurta veya spermden geçmeden, yavruların DNA’sına epigenetik bilgi iletir.

Gebelik diyabeti
Memeliler, gebelik sırasında hormon tetiklemeli bir diyabet türü olan gebelik diyabeti yaşayabilirler. Anne gebelik diyabeti geçirdiğinde, gelişen fetüs yüksek seviyelerde şeker glikozuna maruz kalır. Yüksek glikoz seviyeleri, kızın DNA’sında epigenetik değişikliklere neden olarak, kendisinin de gebelik diyabeti geliştirme olasılığını artırır.

• Epigenetik Kalıtımın ÖrnekleriEpigenetik kalıtımın bitkilerde ve mantarlarda gerçekleştiğine şüphe yok. Omurgasızlarda da epigenetik kalıtım için iyi bir gerekçe var. Birçok araştırmacı memelilerde epigenetik kalıtım olasılığına şüpheyle yaklaşsa da, bunun gerçekleşebileceğine dair bazı kanıtlar var.

Epigenetik Kalıtımın Kanıtlanmasının Zorlukları

Epigenetik kalıtımın kanıtlanması her zaman kolay değildir. Epigenetik kalıtım için su geçirmez bir dava sağlamak için araştırmacılar şunları yapmalıdır:

• Genetik değişiklik olasılığını ortadan kaldırın
  Genomları daha büyük olan organizmalarda, tek bir mutasyon samanlıkta iğne gibi saklanabilir.
  
• Epigenetik etkinin doğrudan maruz kalma olasılığını ortadan kaldıracak kadar nesilden nesile geçebileceğini gösterin
  Hamile bir annede, üç nesil aynı anda aynı çevre koşullarına doğrudan maruz kalır. 4. nesile kadar devam eden bir epigenetik etki kalıtsal olabilir ve doğrudan maruziyetten kaynaklanmayabilir.

Araştırmacılar, epigenetik değişikliklerin doğası gereği geçici olması gibi ek bir zorlukla karşı karşıyadır. Yani epigenom, nispeten sabit DNA kodundan daha hızlı değişir. Çevresel koşullar tarafından tetiklenen bir epigenetik değişiklik, çevresel koşullar tekrar değiştiğinde tersine çevrilebilir.

Üç jenerasyon aynı anda aynı çevresel koşullara (diyet, toksinler, hormonlar, vb.) maruz kalmaktadır. Epigenetik kalıtım için ikna edici bir durum sağlamak için, 4. jenerasyonda epigenetik bir değişim gözlemlenmelidir.

Evrim İçin Sonuçlar

Epigenetik kalıtım, evrimin modern resmine başka bir boyut ekler. Genom, rastgele mutasyon ve doğal seçilim süreçleriyle yavaşça değişir. Bir genetik özelliğin bir popülasyonda yaygın hale gelmesi birçok nesil alır. Öte yandan epigenom, çevreden gelen sinyallere yanıt olarak hızla değişebilir. Ve epigenetik değişiklikler birçok bireyde aynı anda meydana gelebilir. Epigenetik kalıtım yoluyla, ebeveynlerin deneyimlerinden bazıları gelecek nesillere aktarılabilir. Aynı zamanda, epigenom, çevresel koşullar değişmeye devam ettikçe esnek kalır. Epigenetik kalıtım, bir organizmanın, DNA kodunu değiştirmeden, gen ifadesini çevresine uyacak şekilde sürekli olarak ayarlamasına izin verebilir.

Kaynak

 

hücresel hafıza görevi görür . Bir hücrenin epigenetik profili — genlere açık veya kapalı olmalarını söyleyen bir dizi etiket — hücrenin ömrü boyunca aldığı sinyallerin toplamıdır.

Değişen Epigenom Gen İfadesini Bilgilendirir

Döllenmiş bir yumurta bir bebeğe dönüşürken, günler, haftalar ve aylar boyunca alınan düzinelerce sinyal gen ifadesi kalıplarında kademeli değişikliklere neden olur. Epigenetik etiketler hücrenin DNA’daki deneyimlerini kaydederek gen ifadesinin dengelenmesine yardımcı olur. Her sinyal bir hücreyi nihai kaderine doğru iterken bazı genleri kapatır ve diğerlerini etkinleştirir. Farklı deneyimler her hücre tipinin epigenetik profillerinin zamanla giderek farklılaşmasına neden olur. Sonunda, her biri farklı bir kimliğe ve özel bir işleve sahip yüzlerce hücre tipi oluşur.

Farklılaşmış hücrelerde bile sinyaller, gen ifadesindeki değişiklikler yoluyla hücre işlevlerini ince ayarlar. Esnek bir epigenom, çevremizdeki dünyadaki değişikliklere uyum sağlamamızı ve deneyimlerimizden ders çıkarmamızı sağlar.

Gelişimin erken evrelerinde genler, harekete geçmeye hazır, başlangıç ​​çizgisindeki koşucular gibi “hazır” durumdadır.

Farklılaşmış bir hücrede genlerin yalnızca %10 ila %20’si aktiftir. Farklı aktif gen setleri bir cilt hücresini bir beyin hücresinden farklı kılar.

Diyet ve stres gibi çevresel sinyaller gen ifadesinde değişikliklere neden olabilir. Epigenetik esneklik de yeni anılar oluşturmak için önemlidir.

Hücreler Sinyalleri Dinler

Epigenom, sinyallere yanıt olarak değişir. Sinyaller hücrenin içinden, komşu hücrelerden veya dış dünyadan (çevre) gelir.

Gelişimin erken dönemlerinde , çoğu sinyal hücrelerin içinden veya komşu hücrelerden gelir. Bu aşamada annenin beslenmesi de önemlidir. Vücuduna getirdiği yiyecekler, büyüyen fetüsün ve gelişen epigenomunun şekillenmesi için yapı taşlarını oluşturur. Stres hormonları gibi diğer sinyal türleri de anneden fetüse geçebilir.

Doğumdan sonra ve yaşam devam ederken , daha geniş çeşitlilikte çevresel faktörler epigenomu şekillendirmede rol oynamaya başlar. Sosyal etkileşimler, fiziksel aktivite, diyet ve diğer girdiler, vücutta hücreden hücreye seyahat eden sinyaller üretir. Erken gelişimde olduğu gibi, vücudun içinden gelen sinyaller fiziksel büyüme ve öğrenme dahil olmak üzere birçok süreç için önemli olmaya devam eder. Hormonal sinyaller ergenlikte büyük değişiklikleri tetikler.

Yaşlılıkta bile hücreler sinyalleri dinlemeye devam eder. Çevresel sinyaller epigenomda değişikliklere neden olur ve hücrelerin dış dünyaya dinamik olarak yanıt vermesini sağlar. İçsel sinyaller, kan hücrelerini ve cildi yenilemek ve hasarlı dokuları ve organları onarmak gibi vücut bakımı için gerekli olan aktiviteleri yönlendirir. Bu süreçler sırasında, tıpkı embriyonik gelişim sırasında olduğu gibi, hücrenin deneyimleri epigenom’a aktarılır ve burada belirli gen kümelerini kapatır ve etkinleştirir.

Sinyal Çeşitleri Çoktur

Proteinler DNA’ya Sinyal Taşır

Bir sinyal bir hücreye ulaştığında, proteinler içeride bilgi taşır. Bir bayrak yarışındaki koşucular gibi, proteinler birbirlerine bilgi aktarır. İlgili proteinlerin özellikleri ve çalışma biçimleri, sinyale ve hücre tipine bağlı olarak farklılık gösterir. Ancak temel fikir evrenseldir.

Bilgi, nihayetinde DNA’daki belirli bir harf dizisine bağlanan bir gen düzenleyici proteine ​​aktarılır.

Gen Düzenleyici Proteinlerin İki Fonksiyonu Vardır

1. ÖZEL GENLERİ AÇIN VEYA KAPATIN

Bir gen düzenleyici protein, bir veya daha fazla gen üzerindeki belirli bir DNA dizisine bağlanır. Oraya vardığında, genleri aktive eden veya kapatan bir anahtar gibi davranır.

2. EPİGENETİK ETİKETLERİ EKLEYEN VE KALDIRAN ENZİMLERİ KULLANIN

Gen düzenleyici proteinler ayrıca epigenetik etiketleri ekleyen veya kaldıran enzimleri de işe alır. Enzimler, DNA’ya, histonlara veya her ikisine epigenetik etiketler ekler.

Epigenetik etiketler hücreye genlerinin ne yapması gerektiğini uzun vadede “hatırlama” olanağı sağlar.

Deneyimler Kız Hücrelere Aktarılır

Hücreler büyüdükçe ve bölündükçe, hücresel makine epigenetik etiketleri DNA ile birlikte sadakatle kopyalar. Bu özellikle embriyonik gelişim sırasında önemlidir, çünkü geçmiş deneyimler gelecekteki seçimleri bilgilendirir. Bir hücre, merceğin veya korneanın bir parçası olup olmayacağına karar vermeden önce, öncelikle bir göz hücresi olduğunu “bilmelidir”. Epigenom, hücrelerin sinyaller kaybolduktan uzun süre sonra bile geçmiş deneyimlerini hatırlamalarını sağlar.

Orijinal DNA ipliklerini şablon olarak kullanan metil kopyalama enzimleri, yeni çoğaltılmış DNA kopyalarına metil etiketleri ekler. Her bir yavru hücreye bir orijinal DNA ipliği ve bir kopyası aktarılacaktır.

Kaynak

Dış dünyadan gelen sinyaller epigenom aracılığıyla hücrenin gen ifadesini değiştirebilir.

Aşağıdaki aktivitede, sinyal olarak hareket ediyorsunuz. Kontrol düğmesini çevirdikçe, epigenetik etiketler gelip gidiyor ve genin şeklini değiştiriyor.

Gen üzerindeki epigenetik etiketleri değiştirdiğinizde mRNA ve protein seviyelerine ne olduğuna dikkat edin. Gen, mRNA ve protein üretimi bağlantılıdır. Birlikte değişirler.

Bunu Gerçekten Yapabilir misin?

Evet! McGill Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, GFP seviyesinin gen aktivitesini gösterdiği, buna çok benzeyen bir hücre türü tasarladılar.

Araştırmacılar GFP genini kültür kaplarında büyüyen hücrelere yerleştirdiler. Daha sonra hücrelere farklı bileşikler eklediler. Geni daha mı az mı aktif hale getirdiklerini görmek için bileşikleri eklemeden önce ve sonra hücrelerin ürettiği GFP miktarını karşılaştırdılar.

Metil etiketlerinin kaynağı olan AdoMet adlı bir bileşik GFP çıktısını azalttı. Anti-epilepsi ilacı ve ruh hali dengeleyicisi olan valproik asit GFP çıktısını artırdı. Araştırmacılar bu hücrelerden alınan GFP genlerini analiz etti ve bileşiklerin DNA’ya bağlı metil etiketlerinin sayısını değiştirdiğini doğruladı.

Bu tür hücreler, diğer biyolojik araçlarla birlikte, araştırmacıların çevreden gelen sinyallerin epigenomu nasıl şekillendirdiğini anlamalarına yardımcı oluyor.

Gen Kontrolü ve Kanser

Kanser, bir hücre anormal hale geldiğinde ve kontrolden çıkmaya başladığında gelişir. Kanser, mutasyon bir hücrenin DNA dizisini değiştirdiğinde başlayabilir. Ancak kanser hücrelerinin anormal epigenomları da vardır. Birçok kanserde, bazı genler açılır ve bazıları kapanır — genellikle aynı hücrelerde.

Kanser, epigenomdaki anormalliklerle ilişkilendirilen giderek artan sayıda hastalıktan sadece biri.

Kontrol dışı büyüme, hem hücre büyümesini yavaşlatan proteinleri kodlayan genleri kapatarak, hem de hücre büyümesini hızlandıran proteinleri kodlayan genleri açarak kansere yol açar.

Kanser hücreleri sağlıklı hücrelere göre daha düşük metilasyon seviyesine (daha aktif DNA) sahiptir. Çok az metilasyon şunlara neden olur:

• Hücre büyümesini destekleyen genlerin aktivasyonu.
• Kromozom instabilitesi: Yüksek derecede aktif DNA’nın kopyalanma, silinme ve başka yerlere taşınma olasılığı daha yüksektir.
• Baskı kaybı ( açıklama için Genomik Baskı’ya bakınız).

Kanser hücreleri ayrıca normalden daha fazla metil içeren (daha az aktif) genlere sahip olabilir. Kanser hücrelerinde etkisizleştirilen gen tipleri:

• Hücre büyümesini kontrol altında tutun
• Hasarlı DNA’yı onarın
• Programlanmış hücre ölümünü başlatın

Araştırmacılar, kanser hücrelerinin epigenetik profillerini değiştirebilecek ilaç tedavilerini araştırıyorlar. Epigenetik tedavilerdeki zorluklardan biri, ilaçların doğru dokulardaki doğru genlere nasıl hedefleneceğini bulmaktır.

Kaynak

“Flat Stanley” isimli bir çocuk kitabı serisi ile çocuklar Stanley’nin iki boyutlu dünyasına gidiyor. Bir araştırma ekibi Stanley’nin kaybettiği geni buldu. Bu gene Yap Geni ismi verildi. Asıl görevi organ büyüklüğünü, doku gerginliğini, yönünün ve hizasını ayarlamak. Bu araştırmanın bulguları Nature dergisinde yayınlandı.

Araştırmacılar YAP‘a ilk baktıklarında onun dokuların gerginliği ile ilgili işlemler yaptıklarında şüphelendiler. Fakat bu geni insan organlarında deneyimleyemediler. Bu yüzden de Medaka balığı embriyosunu mutasyona uğratarak dokuların yer çekimine bu gen olmadan nasıl tepki verdiğine baktılar. Ekip YAP genine sahip embriyoların hücrelerinin yer çekimi yönünde desteklendiğini, bu gene sahip olmayan embriyolardaki hücrelerin, özellikle de gözlerdeki lens hücrelerinin, yönünü bulamadığını gösterdi.

Sonraki araştırmada ekip insan hücreleri üzerinde bu deneyi yaptı ve dokuların doğru şekle ve gerginliğe ulaşamadığını gösterdi. Eğer dokularımız yer çekimine karşı gelemiyor olsaydı hiçbir organımız şuanki kadar iyi çalışmazdı. Araştırmacılar, bu genin işleyişini daha iyi anladığımızda laboratuvarda daha kompleks organlar daha iyi geliştirebileceğimiz düşünüyor.

“Basit olarak, bu gene sahip olamasaydık muhtemelen içimiz ve dışımız çok farklı olacaktı. Belki de kısa bacaklı kertenkele olacaktık” diyor İngiltere’deki Bath Üniversitesi’nden biyolog Makoto Furutani-Seiki, ve ekliyor “bu keşif rejeneratif tıp alanı göz önüne alındığında son derece heyecan verici.”

Kaynak: Ana kaynak için tıklayın

Özdeş ikizlerin DNA’ları tam olarak aynıdır, ancak tam olarak aynı değillerdir. Her ikizin kendine özgü kişiliği, yetenekleri, sevdikleri ve sevmedikleri vardır. Hatta bir ikizde görülen ancak diğerinde görülmeyen hastalıklar bile vardır, bunlara artrit, diyabet, otizm, şizofreni, kanser ve daha birçokları dahildir. Özdeş ikizler arasındaki farklar DNA’dan gelmez; hepsi dış etkenlerden kaynaklanır.

Bilim insanları genlerin ve çevrenin özellikleri etkilemek için nasıl birlikte çalıştığını anlamak için sıklıkla ikizleri inceler. Aynı DNA’ya sahip özdeş ikizlerdeki ve tıpkı kardeşler gibi DNA’larının yarısını paylaşan kardeş ikizlerdeki özellikleri karşılaştırırlar. Bir özellik, kardeş ikiz çiftlerinden daha sık özdeş ikiz çiftlerinde görünüyorsa, o zaman kalıtsal bir bileşeni vardır.

Videoyu ve kaynağı incelemek için Buraya tıklayabilirsin.

Bir hücrenin çekirdeğinin içinde, genlerimiz kromozom adı verilen bükülmüş, çift sarmallı DNA molekülleri boyunca düzenlenmiştir. Kromozomların uçlarında telomer adı verilen DNA uzantıları bulunur; bunlar genetik verilerimizi korur, hücrelerin bölünmesini mümkün kılar ve nasıl yaşlandığımıza ve kansere yakalandığımıza dair bazı sırları barındırır.

Telomerler, kromozom uçlarının yıpranmasını ve birbirine yapışmasını önleyerek organizmanın genetik bilgisini yok etmesini veya karıştırmasını önledikleri için ayakkabı bağcıklarındaki plastik uçlara benzetiliyor.

Yine de, bir hücre her bölündüğünde, telomerler kısalır. Çok kısaldıklarında, hücre artık bölünemez; inaktif veya “yaşlı” hale gelir veya ölür. Bu kısalma süreci yaşlanma, kanser ve daha yüksek ölüm riskiyle ilişkilidir. Bu yüzden telomerler ayrıca bir bomba fitiliyle de karşılaştırılmıştır.

Telomerler nedir?

Genleri de dahil olmak üzere kromozomun geri kalanı gibi telomerler de DNA dizileridir – kimyasal kod zincirleri. Tüm DNA’lar gibi, dört nükleik asit bazından oluşurlar: G guanin, A adenin, T timin ve C sitozin.

Telomerler, bir iplikteki TTAGGG’nin tekrarlayan dizilerinden ve diğer iplikteki AATCCC’den oluşur. Bu nedenle, telomerin bir bölümü altı “baz çiftinden” oluşan bir “tekrar”dır.

Beyaz kan hücrelerinde telomerlerin uzunluğu, yenidoğanlarda 8.000 baz çiftinden, yetişkinlerde 3.000 baz çiftine ve yaşlı insanlarda 1.500’e kadar düşer. (Bir kromozomun tamamı yaklaşık 150 milyon baz çiftine sahiptir.) Ortalama bir hücre, her bölündüğünde telomerlerinin uçlarından 30 ila 200 baz çifti kaybeder.

Hücreler normalde yalnızca 50 ila 70 kez bölünebilir ve telomerler giderek kısalır, ta ki hücreler yaşlanana veya ölene kadar.

Hücrelerin sürekli bölünmediği dokularda (örneğin kalp kası) telomerler kısalmaz.

Kromozomların telomerleri neden vardır?

Telomerler olmadan, kromozomun ana kısmı — yaşam için gerekli genlerin bulunduğu kısım — bir hücre her bölündüğünde daha kısa olurdu. Bu yüzden telomerler hücrelerin gen kaybetmeden bölünmesini sağlar. Hücre bölünmesi yeni deri, kan, kemik ve diğer hücrelerin büyümesi için gereklidir.

Telomerler olmadan, kromozom uçları birleşebilir ve hücrenin genetik planını bozabilir, bu da muhtemelen arızaya, kansere veya hücre ölümüne neden olabilir. Kırık DNA tehlikeli olduğu için, bir hücre kromozom hasarını algılama ve onarma yeteneğine sahiptir. Telomerler olmadan, kromozomların uçları kırık DNA gibi görünürdü ve hücre, kırık olmayan bir şeyi düzeltmeye çalışırdı. Bu da bölünmelerini durdurur ve sonunda ölmelerine neden olurdu.

Telomerler neden hücre bölündükçe kısalıyor?

Bir hücre bölünebilmeden önce, her iki yeni hücrenin de aynı genetik materyale sahip olması için kromozomlarının kopyalarını yapar. Kopyalanabilmesi için, bir kromozomun iki DNA ipliği çözülmeli ve ayrılmalıdır. Daha sonra bir enzim (DNA polimeraz) iki yeni iplik oluşturmak için mevcut iplikleri okur. İşlemi kısa RNA parçalarının yardımıyla başlatır. Her yeni eşleşen iplik tamamlandığında, bu küçük RNA parçası için sonunda gereken alan nedeniyle orijinal iplikten biraz daha kısadır. Kendini bir köşeye sıkıştıran ve köşeyi boyayamayan birine benzer.

Telomeraz, telomer kısalmasını önler

Telomeraz adlı bir enzim, telomerlerin uçlarına bazlar ekler. Genç hücrelerde, telomeraz telomerlerin çok fazla aşınmasını önler. Ancak hücreler tekrar tekrar bölündükçe yeterli telomeraz olmaz, bu yüzden telomerler kısalır ve hücreler yaşlanır.

Telomeraz, bir nesilden diğerine aktarılan sperm ve yumurtalarda aktif kalır. Üreme hücreleri telomerlerinin uzunluğunu korumak için telomeraz üretmeseydi, bu tür hücrelere sahip herhangi bir organizma kısa sürede yok olurdu.

Telomerler ve kanser

Bir hücre kanserli hale gelmeye başladığında, daha sık bölünür ve telomerleri çok kısalır. Telomerleri çok kısalırsa, hücre ölebilir. Çoğu zaman, bu hücreler telomerlerin daha da kısalmasını engelleyen daha fazla telomeraz enzimi üreterek ölümden kurtulurlar.

Pankreas, kemik, prostat, mesane, akciğer, böbrek, baş ve boyun kanserleri de dahil olmak üzere pek çok kanser türünde telomerler kısalmıştır.

Telomerazı ölçmek kanseri tespit etmenin bir yolu olabilir. Ve eğer bilim insanları telomerazı nasıl durduracaklarını öğrenebilirlerse, kanser hücrelerinin yaşlanmasını ve ölmesini sağlayarak kanserle savaşabilirler. Bir deneyde, araştırmacılar laboratuvarda büyüyen insan meme ve prostat kanseri hücrelerinde telomeraz aktivitesini bloke ederek tümör hücrelerinin ölmesini sağladılar. Ancak riskler de var. Telomerazı bloke etmek doğurganlığı, yara iyileşmesini ve kan hücreleri ile bağışıklık sistemi hücrelerinin üretimini bozabilir.

Telomerler ve yaşlanma

Utah Üniversitesi’ndeki genetikçi Richard Cawthon ve meslektaşları, daha kısa telomerlerin daha kısa yaşamlarla ilişkili olduğunu buldu. 60 yaş üstü kişiler arasında, daha kısa telomerlere sahip olanların kalp hastalığından ölme olasılığı üç kat, bulaşıcı hastalıktan ölme olasılığı ise sekiz kat daha fazlaydı.

Telomer kısalmasının yaşlanma süreciyle bağlantılı olduğu biliniyor; ancak daha kısa telomerlerin sadece yaşlanmanın bir işareti mi (gri saç gibi) yoksa gerçekten yaşlanmaya mı katkıda bulunduğu henüz bilinmiyor.

Telomeraz kanser hücrelerini ölümsüz hale getirirse, normal hücrelerin yaşlanmasını önleyebilir mi? Telomeraz ile telomerlerin uzunluğunu koruyarak veya eski haline getirerek ömrümüzü uzatabilir miyiz? Eğer öyleyse, bu kanser olma riskimizi artırır mı?

Bilim insanları henüz emin değil. Ancak laboratuvarda telomeraz kullanarak insan hücrelerinin normal sınırlarının çok ötesinde bölünmesini sağlamayı başardılar ve hücreler kanserli hale gelmiyor.

İnsan hücrelerini “ölümsüzleştirmek” için telomeraz kullanırsak, diyabeti tedavi etmek için insülin üreten hücreler, kas distrofisini tedavi etmek için kas hücreleri, belirli artrit türleri için kıkırdak hücreleri ve ciddi yanıklar ve yaraları iyileştirmek için deri hücreleri de dahil olmak üzere, nakil için hücreleri toplu olarak üretebiliriz. Laboratuvarda yetiştirilen normal insan hücrelerinin sınırsız bir kaynağı, yeni ilaçları ve gen terapilerini test etme çabalarına da yardımcı olacaktır.

Telomerlerin yaşlanmadaki rolü ne kadar büyük?

İnsanlar gibi bazı uzun ömürlü türlerin telomerleri, sadece birkaç yıl yaşayan fareler gibi türlerden çok daha kısadır. Kimse nedenini bilmiyor. Ancak bu, telomerlerin tek başına yaşam süresini belirlemediğine dair bir kanıttır.

Cawthon’un çalışması, insanlar telomer uzunluklarına göre iki gruba ayrıldığında, daha uzun telomerlere sahip olan yarının, daha kısa telomerlere sahip olanlardan ortalama beş yıl daha uzun yaşadığını buldu. Bu çalışma, daha kısa telomerlere sahip kişilerde telomer uzunluğunun artırılmasıyla yaşam süresinin beş yıl artırılabileceğini öne sürüyor.

Daha uzun telomerlere sahip kişiler yaşlandıkça telomer kısalması yaşarlar. Telomer kısalmasını tamamen durdurarak ömrümüze kaç yıl eklenebilir? Cawthon 10 yıl ve belki de 30 yıl eklenebileceğine inanıyor.

60 yaşından sonra ölüm riski her 8 yılda bir ikiye katlanır. Yani 68 yaşında birinin bir yıl içinde ölme şansı 60 yaşında birine göre iki kat daha fazladır. Cawthon’un çalışması telomer uzunluğundaki farklılıkların bu farkın sadece %4’ünü açıkladığını buldu. Sezgilerimiz bize yaşlı insanların daha yüksek ölüm riskine sahip olduğunu söylese de, bunun sadece %6’sı tamamen kronolojik yaştan kaynaklanmaktadır. Telomer uzunluğu, kronolojik yaş ve cinsiyet birleştirildiğinde (kadınlar erkeklerden daha uzun yaşar), bu faktörler 60 yaşın üzerinde ölme riskindeki değişimin %37’sini açıklar. Peki diğer %63’e ne sebep olur?

Yaşlanmanın başlıca nedenlerinden biri “oksidatif strestir.” Bu, oksijen içeren oldukça reaktif maddeler olan oksidanların DNA, proteinler ve lipitlere (yağlar) verdiği hasardır. Bu oksidanlar normalde nefes aldığımızda üretilir ve ayrıca iltihaplanma, enfeksiyon ve alkol ve sigara tüketiminden kaynaklanır. Bir çalışmada, bilim insanları solucanları oksidanları nötralize eden iki maddeye maruz bıraktılar ve solucanların yaşam süreleri ortalama %44 arttı.

Yaşlanmada bir diğer etken de “glikasyon”dur. Bu, enerji olarak kullandığımız ana şeker olan glikozun DNA’mızın, proteinlerimizin ve lipitlerimizin bir kısmına bağlanması ve bunların işlerini yapamaz hale gelmesiyle gerçekleşir. Yaşlandıkça sorun daha da kötüleşir ve vücut dokularının bozulmasına, bunun sonucunda da hastalık ve ölüme neden olur. Glikasyon, laboratuvar hayvanları üzerinde yapılan çalışmaların kalori alımını kısıtlamanın ömrü uzattığını göstermesinin nedenini açıklayabilir.

Büyük olasılıkla oksidatif stres, glikasyon, telomer kısalması ve kronolojik yaş, çeşitli genlerle birlikte yaşlanmaya neden olmak için birlikte çalışıyor.

Telomerler ve diğer hastalıklar

Diskeratozis konjenita adlı bir hastalığı olan kişilerin telomerleri normalden çok daha hızlı kısalır. Bu kişiler erken yaşlanma ve ölümle karşı karşıya kalırlar. Yaşamı tehdit eden enfeksiyonlar, lösemi ve diğer kan kanserleri, bağırsak rahatsızlıkları, karaciğer sirozu ve akciğer dokusunun ölümcül şekilde sertleşmesi olan pulmoner fibroz riskiyle karşı karşıyadırlar. Ayrıca gri saç, kellik, zayıf yara iyileşmesi, ciltte lekeler, bağırsak rahatsızlıkları, kemiklerin yumuşaması ve öğrenme güçlüklerine katlanma olasılıkları daha yüksektir. Bunun anlamı, telomerlerin tüm bu koşullarda bir rol oynayabileceğidir, çünkü bunların hepsi hücrelerin sık sık bölündüğü dokuları içerir. Kısalmış telomerleri Alzheimer hastalığı, atardamar sertleşmesi, yüksek tansiyon ve tip 2 diyabetle ilişkilendiren bazı kanıtlar da vardır.

İnsanlığın ölümsüzlük ihtimali nedir?

İnsan ömrü, ortalama yaşam süresinin 30 yıl olduğu 1600’lerden bu yana önemli ölçüde arttı. 2012’ye gelindiğinde, ortalama ABD yaşam beklentisi neredeyse 79’du. Artışın nedenleri arasında kanalizasyonlar ve diğer sanitasyon önlemleri, antibiyotikler, temiz su, soğutma, aşılar ve çocukların ve bebeklerin ölmesini önlemek için diğer tıbbi çabalar, iyileştirilmiş diyetler ve daha iyi sağlık hizmeti yer alıyor.

Bazı bilim insanları ortalama yaşam süresinin artmaya devam edeceğini öngörüyor, ancak birçoğu ortalamanın 90’ın çok üzerine çıkacağından şüphe ediyor. Ancak birkaçı çok daha uzun yaşam sürelerinin mümkün olduğunu söylüyor.

Cawthon, yaşlanmanın tüm süreçleri ortadan kaldırılsa ve oksidatif stres hasarı onarılsa, “bir tahmine göre insanların 1.000 yıl yaşayabileceği”ni söylüyor.

Kaynak için Buraya tıklayabilirsin.

Normal bir insan hücresinde 46 kromozom bulunur: 44 tanesi çiftler halinde bulunan otozomlar ve birinin erkek (genellikle XY) veya kadın (genellikle XX) olduğunu belirleyen 2 cinsiyet kromozomu.

Otozom çiftlerine “homolog kromozomlar” denir. Homolog kromozomlarda tüm genler aynı düzende dizilmiştir, ancak genlerin DNA harflerinde küçük farklılıklar vardır.

Hücreler daha fazla hücre oluşturmak için bölündüğünde (mitoz) veya üreme hücreleri (mayoz) ve üreme hücreleri yeni bir birey oluşturmak için birleştiğinde (döllenme), yeni hücrelerin uygun sayıda kromozoma sahip olması önemlidir. Bu süreçler hakkında daha fazla bilgi edinmek için okumaya devam edin.

Mitoz

Bir hücre iki hücre oluşturmak üzere bölünmeden önce, tüm kromozomlarını kopyalar. Kardeş kromatitler olarak adlandırılan bu kopyalar aynıdır. Hücre bölünene kadar, aynı kopyalar orta kısımları (sentromerler) aracılığıyla birbirine bağlı kalır. Hücre bölündüğünde, kopyalar ayrılır ve her yeni hücre her kromozomun aynı kopyasını alır.

Bu tür hücre bölünmesine mitoz denir ve toplam 46 kromozomlu hücreler üretir. Döllenmeden kısa bir süre sonra (aşağıya bakın), vücudunuzdaki tüm hücreler bu şekilde yapılmıştır. Bu nedenle, vücudunuzdaki her hücrenin aynı kromozom seti vardır.

Mayoz

Yumurta ve sperm oluştuğunda, mayoz adı verilen özel bir hücre bölünmesi türünden geçerler. Mayozun bir amacı kromozom sayısını yarıya indirmektir. Diğeri ise genetik çeşitlilik yaratmaktır.

Mayoz, mitoz gibi başlar: hücre her kromozomu kopyalar. Ancak mitozdan farklı olarak, homolog kromozom çiftleri sıralanır ve parçaları değiştirir – rekombinasyon adı verilen bir işlem. Unutmayın, homolog kromozomlar aynı genlere sahiptir ancak ufak farklılıklar vardır. Rekombinasyon, hafifçe farklı kromozomların parçalarını bir araya getirerek genetik çeşitliliği artırır.

Daha sonra, yeni bir araya gelen homolog kromozomlar iki yavru hücreye bölünür. Daha sonra kardeş kromatitler toplam dört üreme hücresine ayrılır. Bu hücrelerin her biri, her biri benzersiz bir gen varyasyonu kombinasyonuna sahip 23 kromozomun bir kopyasına sahiptir.

Döllenme

Yumurta ve sperm hücrelerinin her biri sadece 23 kromozoma sahiptir. Bu, normal hücrelerin yarısı kadar kromozom demektir. Döllenme süreci boyunca yumurta ve sperm birleşerek 46 kromozomlu (23 çift) bir hücre oluşturur ve buna zigot denir.

Her kromozom çifti için, her ebeveynden bir homolog kromozom gelir. Aynı genler aynı sırayla düzenlenmiştir, ancak bu genlerin DNA harflerinde küçük farklılıklar vardır.

Buradan itibaren süreç tekrar başlar. Mitoz, her hücrede aynı kromozom setine sahip bir insan oluşturur. Ve mayoz, gen varyasyonlarının yeni kombinasyonlarına sahip üreme hücreleri oluşturur.

Kromozomlar bazen mayoz ve döllenme sırasında kazanılır, kaybolur veya yeniden düzenlenir ve bu da insanların genetik bozukluklara sahip olmasına neden olur. Daha fazla bilgi edinmek için şu adresi ziyaret edin:Fazla veya Eksik Kromozomlar ve 

Kromozomal Yeniden Düzenlemeler .

Kaynak için Buraya tıklayabilirsin.