Bilim,  Bilim Haberleri,  Coğrafya,  Deneme,  Sağlık,  Sosyoloji,  Toplum

Epigenetik – genler kader değildir

 

Yaşam tarzı genleri nasıl etkiler?

Yaşam tarzımızın, hasta olsak da, sağlıklı kalsak da, genetik yapımızın nasıl organize edildiği üzerinde doğrudan bir etkisi vardır. Epigenetiğin heyecan verici araştırma alanına dair içgörüler.

ABD’li Scott ve Mark Kelly tek yumurta ikizidir ve doğumları arasında sadece dakikalar vardır. Görünüşleri gibi, genleri de neredeyse aynı – ve hatta meslekleri bile. İkisi de astronot. Bu, onları muhtemelen araştırmadaki en ünlü ikiz çift yaptı. Scott Kelly, 2015 yılında Uluslararası Uzay İstasyonunda neredeyse bir yıl geçirirken, kardeşi Mark Dünya’da kaldı. Bilim adamları, uzaydaki çevresel faktörlerin etkisini dünyadakilerle karşılaştırabildiler. Kardeşler görev öncesinde, sırasında ve sonrasında muayene edildi. Sonunda, kesindi: yerçekşmsizlik, radyasyon vs., Scott Kelly’nin genlerinin aktivitesini büyük ölçüde değiştirdi.

Bir insanın nasıl ve nerede yaşadığı, günlük hayatta ne yaptığı, genetik yapı üzerinde etkisiz kalmaz. Bununla, neden bazı insanların şeker hastası olduğunu ve diğerlerinin olmadığını açıklanabilir miydi? Bundan, kansere karşı yeni tedaviler geliştirmek nümkün olur muydu? Hastalıklar önlenlenebilir miydi? Nispeten genç epigenetik bilimi, 1940’lardan beri bu soruları araştırıyor.

Epigenetik nedir?
Genetikçiler – örneğin neden mavi gözlerimiz, çarpık dişlerimiz veya belirli hastalıkları miras aldığımızı açıklayan DNA kodunda depolanan bilgilerle uğraşırken – epigenetik, genler ve çevresel etkiler arasındaki etkileşimi araştırır. Bilim insanları, genetik bilginin nasıl okunacağını belirleyen genetik materyalin biyokimyasal bileşenlerini inceliyor. Helmholtz Zentrum München’de Fonksiyonel Epigenetik Enstitüsü Direktörü Robert Schneider, “Bir bilgisayardaki donanım ve yazılıma benzer olduğunu hayal edebilirsiniz” diyor. “Genler bizim donanımımızdır, ancak yazılım olarak epigenetik hangi bilginin nasıl kullanılacağına karar verir.”

Onları her bireyin sağlığı için bu kadar heyecan verici yapan şey budur. Genlerin aksine, epigenetik bilgiler esnektir ve çevreye ve yaşam tarzına bağlı olarak değiştirilebilir. Yani biz genlerimizin toplamından daha fazlasıyız ve onları etkilemenin yolları ve araçları var.

200’den fazla vücut hücresi tipimizin her bir hücresi, tüm genetik yapımızı içerir. Genler, baz çiftleriyle birlikte çift sarmal oluşturan ve hücre çekirdeğinde sıkıca katlanmış olarak depolanan neredeyse iki metre uzunluğundaki DNA ipliklerinde oturur. Vücudun okuyabileceği ve gerektiğinde deşifre edebileceği proteinler için kodlanmış planlar içerirler. Ancak, her hücrede tüm genler aktif değildir. Schneider, “Tüm insan hücre türleri aynı bilgiye sahip, ancak bunu farklı şekilde kullanıyorlar” diyor. Örneğin bir karaciğer hücresinin kas, akciğer veya deri hücrelerinden tamamen farklı görevleri yerine getirebilmesinin tek nedeni budur.

Hücrenin işlevine göre, farklı genler aktiftir – bazıları okunabilir, diğerleri engellenir. Epigenom, genlerin aktivitesini belirleyen programdan sorumludur. Genleri açar veya kapatır ve böylece vücut tarafından hangi gen bölümlerinin okunabileceğini ve proteinlere çevrilebileceğini kontrol eder. Schneider, “Bu gen düzenlemesini hangi faktörlerin kontrol ettiğini ve onu nasıl etkileyebileceğimizi bulmaya çalışıyoruz” diyor.

Freiburg’daki Max Planck İmmünobiyoloji ve Epigenetik Enstitüsü epigenomu deşifre etmek için bir süredir çalışılıyor. Örneğin, Müdür Thomas Jenuwein’in ekibi, hücre içinde DNA’nın paketlenmesiyle ilgileniyor. Jenuwein, “Bir DNA ve protein krmaşığı olan kromatin olağanüstü bir rol oynar” diye açıklıyor. Kromatin, genomumuzun organizasyonu için iki misli önemlidir: Hücre çekirdeğindeki çift sarmalı paketler ve korur, aynı zamanda DNA ipliklerine erişimi düzenler ve böylece genlerin aktivitesini etkiler. “Kimyasal değişiklikler nedeniyle, kromatin farklı derecelerde paketleme alabilir. İnci kolyesi gibi gevşekse gen aktivitesi mümkündür. Öte yandan, bir gen segmenti sıkıca kaplanırsa, bir nevi susturulur ”diyor moleküler biyolog.

Kromatin paketleme – basitçe açıklaması
Bir DNA ve protein karmaşığı olan kromatin, hangi genlerin okunabileceğini ve hangilerinin bloke edileceğini düzenler. Hücre, genetik materyalin hangi kısımlarının özellikle önemli olduğunu belirlemek için biyokimyasal işaretler kullanır. Kromatin paketleme 30’dan fazla mekanizmadan etkilenir. Birçoğu enzimler tarafından kontrol edilir, en çok tanınanlar asetilasyon ve metilasyon süreçleridir: ilki kromatin yapısını açar, ikincisi onu yoğunlaştırır.

❶ DNA-Methylierung: Wie ein Lesezeichen: Methylgruppen lagern sich an die DNA an und können so Gene deaktivieren ❷ Gen inaktif: DNA proteinlerin (histonların) etrafına çok sıkı sarılırsa okunamaz. Gen aktif değil ❸ Gen aktif: Epigenetik faktörler, DNA’nın paketlenme derecesini değiştirir. Ulaşılabilirse okunabilir. gen aktif

Yaşam tarzının ve çevrenin genlerimize etkisi
Artık yaşam tarzının ve çevrenin genlerimizin paketlenmesini etkilediği biliniyor. Hem Stres, travma, hastalık, uykusuzluk, egzersiz, spor veya diyet, hem de iklim değişikliği, ince toz ve haşere ilaçları gen regülasyonu üzerinde etki sağlar. Sigara içmek akciğer hücrelerinin epigenetik programını değiştirebilir ve kanseri destekleyebilir. Düzenli spor ise yaşlılık ve uygarlık hastalıklarından korur.

Mesela İsveçli araştırmacılar, deneklerinde üç aylık eğitimin kas hücrelerinde 4.076 gende değişikliklere yol açtığını ve kas büyümesi ve yağ dokusu üzerinde olumlu etkileri olduğunu gösterebildiler. Daimi aşırı yeme, metabolik hücreleri, obezite ve şeker metabolizması bozukluklarını destekleyecek şekilde değiştirir.

Edinilen bu değişikliklerin miras alınabileceği gerçeği, araştırma için ezber bozan bir bulguydu. Uzun süre epigenetiğin kalıtımda hiçbir rolü olmadığı varsayıldı. Bugün nettir: Çocuklar sadece ebeveynlerinden genetik bir plan almakla kalmaz, aynı zamanda onlarla birlikte epigenetik bir DNA okuma yardımı da alırlar.

Yeme alışkanlıklarının kalıtımı
Freiburg’daki Max Planck Enstitüsü’nün grup lideri Nicola İovino ve ekibi bunu meyve sineklerinde inceledi. “Sonuçlarımız, üreme sırasında epigenetik talimatların sadece bir nesilden diğerine aktarıldığını değil, aynı zamanda embriyonun gelişimi için çok önemli olduğunu gösteriyor.”

Bu sonuçların memelilere aktarılıp aktarılamayacağı henüz netlik kazanmadı. Ancak araştırmalar, örneğin ebeveynlerin yeme alışkanlıklarının genetik yapıya yansıdığını gösteriyor. Uzun süre sağlıksız beslenenler yağ, bağırsak ve karaciğer hücrelerinin yanı sıra sperm ve yumurta hücrelerinde de epigenetik değişikliklere neden olur.

Münih Helmholtz Enstitüsü’ndeki araştırmacılar fareleri kullanarak bu tür epigenetik izlerin bir sonraki nesle aktarıldığını gösterebildiler. Farelerin yavrularında hem obezite eğilimi hem de insülin direnci eğilimi artmıştır. Robert Schneider, “Bu, edinilen özelliklerin kalıtımının epigenetik mekanizmalar yoluyla aktarılabileceğine dair kanıtları yoğunlaştırıyor” diye açıklıyor.

Psikolojik baskının kalıtımı
Petra Arck için bu bilgi onun günlük işinin bir parçası olmuştur bile. Hamburg-Eppendorf Üniversite Tıp Merkezi’nde doğum öncesi doktor, ebeveynlerin çocuklarının doğumundan önce çocuklarının sağlığı için yapabilecekleri her şeyi ele alır. “Hayatın ilerleyen dönemlerinde anne karnında aşırı yemenin obeziteyi, tip 2 diyabeti ve kardiyovasküler hastalıkları desteklediği uzun zamandır biliniyor” diyor. Arkasında metabolik hücrelerin epigenetik bir izi olması, bu gözlem için sağlam bir açıklama sunmuştur.

Şu anda, bulgular her şeyden evvel önleme için kullanılıyor, ancak bir gün terapiye giden yolu bulabilirler. Arck, “Gelecekte bazı hastalıkları epigenetik olarak kandırabileceğimize kesinlikle inanıyorum” diyor.

Bu da ilginç: Muhtemelen psikolojik stres de aktarılıyor. Holokost mağdurları veya savaş suçları ve kaza mağdurları ile yapılan çalışmalardan, travmanın genetik yapıda nesiller boyu sürebilen izler bırakabileceği bilinmektedir. Etkilenen fürular genellikle daha endişelidir, strese daha az dirençlidir ve akıl hastalığına daha yatkındır.

Sözde nesiller arası travma tezi hala tartışmalıdır, ancak hayvan modelleri bunu desteklemektedir. Araştırmacılar ayrıca, düşük stresli bir ortamın hasarı kısmen silebileceğini de gösterebildiler. Bu tür içgörüler doğal olarak yeni tedaviler umudunu besler.

Kanser tedavisinde epigenetik ilaçlar
Aslında, uygulamaya sıçramayı başaran epigenetik ilaçlar zaten var. Örneğin kanser tedavisinde doktorlar, belirli genlerin kapatılmasına neden olan enzimleri bloke eden ettkin maddeler kullanırlar. Bazı tümör hücreleri bununla, aslında tümörlerin büyümesini engellemesi gereken genleri bastırmak için kullanır. Tersine, epigenetik etken maddeler kanseri destekleyen genlerin aktivitesini azaltabilir.

Bu tür gereçler kan kanserinde iyi neticeler veriyor. Öte yandan, bireysel yüksek tansiyon, kanser veya demans riski hakkında bilgi verebilecek testler ve kan analizleri hala başlangıçtadır.

Tüm bunlar sadece başlangıç: “Epigenetik, daha çok ilaçlar ve tedaviler için çıkış ​​noktası sunacaktır,” Helmholtz araştırmacısı Schneider bundan emindir. Epigenomun şifresini çözmek, tamamen yeni bir sağlık, hastalık ve çevre anlayışı geliştirmemize yardımcı olacaktır. Veya Fransız epigenetikçi Isabelle Mansuy’un dediği gibi: “Kazanılan özelliklerin biyolojisini anlamak, kim olduğumuzu anlamak için mutlak bir zorunluluktur.”

Genetik yapımızı nasıl doğrudan ve olumlu etkileyebiliriz?

Beslenme Etkeni
Şekerin epigenetik olumsuz bir etkisi vardır. Kan şekerindeki ani yükselmeleri önlemek için, birkaç saatlik aralarla az öğün yemek en iyisidir. Çok fazla yağ hücrelerdeki epigenetik stres seviyesini arttırır ve inflamatuar süreçleri ve insülin direncini tetikler. Uzun vadede, yüksek yağlı bir beslenme nesiller boyu diyabet riskini artırır.

A, B2, B6, B9, B12 vitaminleri ile çinko, magnezyum ve ikincil bitki maddeleri gibi besinler ise epigenetik süreçleri olumlu bir şekilde ateşler. Meyveler, sebzeler, tahıllar, baklagiller, bitkisel yağlar ve balıkların içinde bulunurlar.

Hareket Etkeni
Uzun süreli ve düzenli eğitim epigenetik olarak 4.000’den fazla geni etkiler ve kas hücrelerinin hücre çekirdeklerinde olumlu etkiler yaratır. Daha fazla kas kütlesi kemikleri güçlendirir, çok enerji yakar. Ayrıca spor, yağ dokusunu epigenetik olarak değiştirir.

Meditasyon Etkeni
Düzenli olarak meditasyon yapanlar epigenomlarını kontrol eder. Araştırmacılar, deneklerdeki birçok genin, özellikle de iltihabı azaltanların şeklindeki değişiklikleri tespit edebildiler.

Müzik Etkeni
Klasik müzik zihni ve bedeni rahatlatır, kan akışını iyileştirir, duyguları düzenler ve birçok beyin bölgesini olumlu yönde uyarır. Araştırmalar, düzenli olarak klasik müzik dinlemenin, dopamin salınımına dahil olan genleri epigenetik olarak aktive ettiğini gösteriyor. Bu haberci madde ödül ve neşe duygusunu arttırır.

Alttaki video konuyu anlaşılır bir dille özetliyor.

Nizamettin Karadaş

 

Bu yazı Nina Himmer’in FOCUS-GESUNDHEIT MAGAZIN 01/2021 de de yayınladığı makalenin çevirisidir.

 

1964 İstanbul doğumlu. 1972 den bugüne kadar Düsseldorf, Almanya ikametli. Köln Üniversitesi Hukuk Fakültesi mezunu, 2 yetişkin kız çocuğu babası. 12 yıl Avukatlıktan sonra mesleğini bırakmış, her konuda meraklı, araştırmacı, analist ve okumasını seven rahat ve huzurlu bir insan.

Siz de fikrinizi söyleyin!