,

Beyin Evriminin Ardındaki Genetik Anahtarlar

Beyindeki nöronlar kırmızı bir renkte görünüyor. Birbirlerine ağlarla bağlı olan nöron bölgeleri var.

Merhaba arkadaşlar ben Mahir Karakaya. Bugün sizlere ilgi alanlarımdan nöroloji ve genetiğin kesiştiği bir konu olan nörojenez hakkında yapılan yeni ve heyecan verici bir çalışmayı anlatacağım.

UCLA araştırmacıları, insan nörojenezinde ilk gen düzenleme haritasını geliştirdi! Araştırmacılar beynimizin gelişimini yönlendiren ve bazı vakalarda hayatımızın ilerleyen dönemlerinde ortaya çıkabilecek çeşitli nörolojik bozukluklara ev sahipliği yapan faktörleri tespit ettiler.

Nörojenez, sinir kök hücrelerinin beyin hücresine dönüşmesiyle serebral korteksin genişlemesidir. Beynin en gelişmiş bölümü olan serebral korteks ise düşünme, algılama ve karmaşık iletişimden sorumludur. İnsan beyni serebral korteksinin büyüklüğü nedeniyle fare ve maymunlarınkinden farklıdır. Bilim insanları insan beyninin gelişmesini sağlayan moleküler ve hücresel mekanizmaları ve bunların insan bilincinde oynadıkları temel rolü anlamaya başlıyor.

 

İnsan beyninin bölgeleri renklendirilip isimlendirilmiş, serebral korteks ayrıca gösterilmiş.

İnsan beyninin bölümleri

 

Belirli zaman aralıklarında, beyin gelişimine beyin bölgelerindeki veya hücre tiplerindeki genlerin ifadesinin rehberlik ettiği biliniyor. Gen ifadesi ise kısaca DNA’daki talimatların bir protein gibi fonksiyonel bir ürüne dönüştürülme süreci, kilit anlarında açma-kapama anahtarı olarak işlev gören DNA bölümlerinin birçok seviyede düzenlenmesi olarak açıklanabilir. Bugüne kadar bu anahtarların nörojenez sırasında bir kromozom üzerindeki etkinliğini ve yerini belirten hiçbir harita mevcut değildi.

ATAC-seq adlı bir moleküler biyoloji tekniği kullanan UCLA araştırmacıları, genomun nörojenez sırasında aktif olan bölgelerini haritalandırmayı başardı. Elde ettikleri verileri beyin bölgelerindeki gen ifadesi verileriyle birleştirdiler. Araştırmacılar aynı zamanda kromozomların katlanma modelleri hakkında daha önce yayınlanmış verileri de kullandılar. Kromozomal katlanma kalıpları, genetik bilginin nasıl kodlandığını etkileyen bir faktördür. Birleştirilen bu veriler araştırmacıların nörojenezdeki anahtar genler için düzenleyici unsurları belirlemelerine yardımcı oldu. EOMES/Tbr2 adı verilen bir genin kapatıldığında ciddi beyin malformasyonları ile ilişkili olduğu anlaşıldı.

 Yani şunu söyleyebiliriz ki EOMES/Tbr2 geninin beyindeki arteriyovenöz malformasyonlarıyla ilişkisi anlaşıldığına göre artık yapılabilecek bir değişiklikle malformasyonların oluşumunu etkileyen faktörleri ortadan kaldırmak mümkün olabilir.

Araştırmacılar,düzenleyici anahtarların bir alt kümesinin düzenlemek ve daha sonra gen ifadesi ve nörojenez üzerindeki etkilerini değerlendirmek için hücre genomunun düzenlenmesini sağlayan bir teknik olan CRISPR teknolojisini kullanarak hedeflenen genlerin rollerini doğruladılar.

Araştırmacılar şizofreni, ADHD, depresyon ve nörositizm gibi yaşamın ilerleyen döneminde gelişebilen bazı psikiyatrik bozuklukların kökenlerini fetüsteki beyin gelişiminin en erken evrelerinde buldular. Bir insanın gelecekteki entelektüel yeteneklerinin bile nörojenez sırasında harekete geçtiğini belirttiler. Bu veriler ışığında aslında tüm biyolojik bilimlerin temelde genetiğe bağlandığını ve genetik(insan genom projesiyle birlikte) bilimiyle tüm bilinmeyenlere bir cevap verilebileceğini söyleyebiliriz.

Araştırmacılar ayrıca insan serebral korteksinin insan dışı primatlardan neden daha büyük olduğunu ortaya koyan önemli bir mekanizma keşfetti. Hücre bölünmesi de dahil olmak üzere önemli biyolojik süreci düzenleyen ve hücrelere spesifik görevler atayan fibroblast büyüme faktörü reseptörünün ekspresyonunu değiştiren bir genom dizisi tespit ettiler. Bu genom dizisinin insanda farelerdekilere ve insan dışı primatlardakilere göre daha aktif olduğunun anlaşılması insan beyninin neden daha büyük olduğunu açıklamamıza yardımcı oldu.

Herşey fetüste başlar! Bilimle kalın…

Referanslar ve İleri Okuma

  • Luis de la Torre-Ubieta, Jason L. Stein, Hyejung Won, Carli K. Opland, Dan Liang, Daning Lu, Daniel H. Geschwind. The Dynamic Landscape of Open Chromatin during Human Cortical NeurogenesisCell, 2018; DOI: 1016/j.cell.2017.12.014

 

1 cevap

Cevapla

Want to join the discussion?
Feel free to contribute!

Bir Cevap Yazın

E-posta hesabınız yayımlanmayacak. Gerekli alanlar * ile işaretlenmişlerdir