Her Nöron 1000'den Fazla Mutasyon Taşıyor Olabilir - Sinirbilim
22 Ekim 2016 4 Eylül 2017 Çağlayan Taybaş	0 yorum mutasyon, nöron
Vücudun tüm hücreleri doğumdan sonra aynı kaldığı sanılır ancak organlar gibi hücre genomları da çok hareketlidir. Amerika’da Howard Hughes Tıp Fakültesi’nde yapılan araştırmalar nöronların yakınlarındaki hücrelerden farklı olarak 1000 mutasyona sahip olduklarını gösteriyor. Mutasyonların çoğu ise beyin gelişimi tamamlandıktan sonra genler etkin olarak kullanıldığı esnada gerçekleşiyor. Bu durum genler üzerinde gerçekleşen mutasyonların nöroplastisite ile ilgili olabileceğini gösteriyor.
Genom Arkeolojik Kayıt Gibidir
Hem Nöronlar Hem Kalp Hücrelerine Bakıldı
Mutasyonlar Kansere Yol Açabilir
Mutasyonlar Kök Hücreler Farklılaşırken Oluyor
Çoğu Mutasyon Zararsız Çıktı
Boston Çocuk Hastanesi’nde çalışan araştırmacı Christopher Walsh buldukları genlerin çoğunun çok hassas ve mutasyona yatkın genler olduklarını söylüyor. Doğal bir şekilde gerçekleşen mutasyonların normal beyin işlevlerini tam olarak nasıl etkilediği henüz bilinmiyor. Belki bir rahatsızlığa sebep oluyor belki de yapılmakta olan işlevin daha iyi hale gelmesine katkı sağlıyor henüz bilmiyoruz. Walsh ve ekibi hücreler arasındaki mutasyon dağılımını inceleyerek beynin nasıl geliştiği ile ilgili yeni bilgiler öğrenmeye başladılar. Walsh’ın deyimiyle “Tek bir nöronun genomu o hücrenin arkeolojik kaydı gibidir. Ortak mutasyonların şablonunda hücre genomunda ne olduğunu görebiliriz. Şu an biliyoruz ki yeteri kadar hücreyi incelemiş olsaydık, insan beyninin tüm gelişim basamaklarını çözebilirdik”.
Beynin içinde çok çeşitli şekillerde, boyutlarda hücre birbiri içine geçmiş bir şekilde işlev gösterir. Bu karmaşık yapının oluşmasında nöronların ve diğer beyin hücrelerinin bir yerden başka bir yere göç etmesi çok etkilidir. Bilim insanları yüzyıllardır beynin bu gelişmiş yapısının nasıl oluştuğunu çözmeye çalışıyorlar. Hücreler arası farklılıklarda rol oynayan en önemli etkenlerden birisi de hiç şüphesiz genetik malzemedir. Daha önceki bir yazımızda 2013 yılında nöronların DNA farklılığı bulunduğunu yazmıştık. 21. yüzyıla kadar nöronlardan yeterli DNA’yı izole edip tüm dizilime bakamıyorduk. Bu yüzden hücreler arası genom karşılaştırması pek mümkün olmuyordu ancak teknolojinin gelişmesiyle artık nöronlar arasındaki DNA farklarına bakmak eskisine nazaran çok daha kolay yapılabiliyor.
Araştırmacılar öldükten sonra beyin sağlığı bozulmamış üç kişiden aldığı örneklerde 36 nöronun genomunu izole ettiler ve dizilediler. Ayrıca nöron genomlarının diğer vücut hücreleriyle olan farklarını görmek için her bir bireyin kalp hücrelerinin DNA’sını da dizilediler. Her bir hücrede 3 milyar baz olduğunu göz önüne aldığımızda, araştırmacıların yaptıkları iş sonunda inanılmaz büyük bir veriyle karşı karşıya kaldığını görüyoruz.
Tüm incelemeler sonucunda her bir nöron genomunun kendine özgü olduğu ortaya çıktı. İncelenen bütün nöronlar 1000’den fazla nokta mutasyonuna sahip ve bazı mutasyonlar birden fazla hücrede ortak olarak bulunuyor. Nokta mutasyonu DNA’da sadece bir baz üzerinde gerçekleşen mutasyonlardır. Doğanın yöntemleri bazen tahmin edebileceğimizden çok daha karmaşık çıkabiliyor.
Walsh bu mutasyonların kanser mutasyonları olduğunu düşündüklerini söylüyor. Kansere yol açan mutasyonlar genellikle hücre bölünmesi esnasında hatalı kopyalanan DNA kısımları yüzünden ortaya çıkıyor. Ancak nöronlarda görülen mutasyon türleri çok daha farklı bir yapıya sahipti. Bu mutasyonlar hücre bölünmesi esnasında değil hücre normal işlevini yerine getirdiği esnada ilgili geni kullanırken oluyordu.
Nöronlar hücre bölünmesi geçirmezler, DNA’ları kopyalanma için açılmadığından çoğu zaman iyi bir şekilde korunur ve kapalıdır. Bir hücre genini mRNA üretmek için açtığında, yani kapalı olan DNA yapısını gevşettiğinde RNA Polimeraz enzimi gelir ve o genden mRNA üretir. Sonraki süreçlerde de mRNA’dan protein üretilir. Mutasyonların yerlerine ve çeşitlerine baktıklarında araştırma ekibi çoğu DNA mutasyonunun bu açılma sürecinde olduğunu buldular. Bu da demek oluyor ki bu genler kullanıldığı esnada mutasyona uğramışlar.
Tespit edilen mutasyonların çoğu tek bir nörona özgü iken az sayıda mutasyonun birçok nöronda ortak olarak bulunduğu görüldü. Bunun anlamı nöral kök hücreler farklılaşıp çoğalırken, yani bölünme esnasında bazı mutasyonlara uğradılar ve birden fazla hücrede aynı mutasyonlar oluştu. Bu süreç doğumdan önce nöron üretiminin çok hızlı gerçekleştiği zaman olan bir olaydır. Doğumdan önce hücreler bölünürken ve göç ederken gerçekleşen mutasyonlar bize nöron genomlarının ne kadar erken değişmeye başladığını gösteriyor. Bu tür keşifler sayesinde bilim insanları beyin gelişiminin aşamalarını da çok daha ayrıntılı inceleme imkanı bulabilirler.
Walsh’ın ekibinde yer alan araştırmacı Mollie Woodworth şu sözleri söylüyor: “Ortak bir mutasyon taşıyan hücrelerin birbirleriyle ilişkili olduğunu biliyorduk, bu yüzden yetişkin nöronların gelişim zamanında birbirlerinden ne kadar farklı olduklarına bakabildik. Beyin oluşumundan çok daha önce hücrelerde gerçekleşen ilk mutasyonları saptayabildik ve belirli mutasyonlara sahip hücrelerin farklı mutasyonlara sahip hücrelerin yanına yerleştiğini bulduk”. Aynı mutasyonlara sahip hücreler özellikle yan yana gelmiyorlar. Ekibin yaptığı genom ve hücre haritaları gösteriyor ki genetik olarak birbirine yakın hücreler çok uzak bölgelere dağılıyorlar ama genomları birbirine hiç benzemeyen hücreler ise çok yakın komşu oluyorlar. Araştırmacılar bir nöronun kalp hücresine bile komşu nörondan daha çok benzediğinin altını çiziyor!
Gelişimin farklı aşamalarında ortaya çıkan mutasyonlarla dolu ve çok çeşitli genetik materyalin bir arada bulunduğu hücre havuzları beyni potansiyel mutasyonlara karşı koruyabilir. Bilim insanlarının tasnif ettiği mutasyonların çoğunun zararsız çıkmasına karşın, genleri bozan bazı mutasyonlarla da karşılaştılar. Bu zararlı mutasyonlar belki ilerde belirli hastalıklara sebebiyet verebilir. Araştırmacı Michael Lodato’ya göre birbirleriyle genetik olarak benzerlik bulunmayan hücreler beyne bir avantaj sağlıyor. Aynı görev üstünde çalışan nöronlardan biri büyük hasarlar veren bir mutasyon taşıyorsa görevini yerine getiremeyebilir ama komşu nöronları ona genetik olarak benzemediklerinden onun görevini hemen diğer nöronlar devralabilir böylece beyinde hiçbir işlev aksaklığı görülmez. Bu durum beyin bölgelerinin verim ve performansının düşmemesi için bir avantaj yaratıyor.
← Uyanma Hücreleri (Wake-on Cells)
3 Ebeveyne Sahip Bebek Doğdu →