Beslenme şeklimizin epigenetik faktörlerden biri olduğunu biliyor muydunuz? Peki yaptığımız sporların çocuklarımızın o spora yatkın olarak doğmasını sağladığını? Hadi bunların nasıl mümkün olabildiğine birlikte bakalım.
EPİGENETİK NEDİR?
Genetik deyince birçoğumuzun aklına ebeveynlerimizden bize miras kalan genlerimizin DNA’mızda taşınması gelir. Bu genler bizlere doğuştan gelen özelliklerimizi verir. Ancak bu alanda yapılan son çalışmalar gösteriyor ki sonradan kazanılan özellikler de nesilden nesile aktarılıyor. Burada karşımıza epigenetik kavramı çıkıyor.
Peki, o zaman epigenetik deyince aklımıza ne gelmeli? Kelime anlamı genler üstü genetik olan epigenetik; tükettiğimiz besinlerin, yaptığımız sporların, davranış biçimlerimizin, stres oranımızın ve birçok çevresel faktörün DNA’mız üzerinde bir etki oluşturmadan kuşaktan kuşağa aktarılmasını anlatır.
(Görsel 2 kaynak: https://www.kocaelihurkus.com/makale/15108648/mujde-aklanoglu/gluten-ve-laktoz-hassasiyeti-intoleransi-nedir-neden-olur)
Epigenetik mekanizmalar, DNA üzerinde kalıcı herhangi bir değişiklik yapmadan bir genin aktive edilmesi ya da susturulmasında rol oynar. Kalıcı olmayan ve geri döndürülebilen bu değişikliklerin gerçekleşmesine epigenom denir. Bu mekanizmalar arasında DNA metilasyonu, histon modifikasyonu ve kodlama yapmayan RNA’ların regülasyonu yer almaktadır. Bu mekanizmaların nasıl çalıştığına bir göz atalım.
DNA METİLASYONU
DNA’nın metil grupları ile olan modifikasyonunu ifade eder. DNA sentezinden sonra metil gruplarının, sitozinin 5. karbonuna kovalent bağ ile bağlanmasıyla oluşur. Bu durum, transkripsiyon faktörlerinin DNA’ya bağlanmasını engelleyerek gen ifadesini baskılar. Kromatin yapısında değişiklikler meydana gelir. Genler metilasyon geçirdikten sonra DNA kendisini her eşlediğinde aynı şekilde metillenmeye devam eder. Böylece özelliğin nesilden nesile aktarımı sağlanmış olur.
(Görsel 3 kaynak: https://www.researchgate.net/figure/The-basics-of-DNA-methylation-A-mechanism-of-DNA-methylation-B-textbook-view-of-the_fig1_51102655)
Yaşlanma, kanser, bazı nörolojik hastalıklar, embriyoloji gibi alanların metilasyonun çalışma alanları olduğunu söyleyebiliriz. Örneğin kanserin erken teşhisi için metilasyon oldukça önemlidir.
HİSTON MODİFİKASYONU
Nükleozomların yapıtaşı olan histonlar, DNA üzerine sarılı küçük proteinlerden oluşan kompleks yapılardır. DNA’nın düzenlenmesinde önemli bir rol oynar. Histon proteinlerinde asetilasyon, metilasyon, deiminasyon, fosforilasyon gibi modifikasyonlar meydana gelebilir. Histon modifikasyonları, histon proteinlerinin amino asitlerine çeşitli kimyasal grupların eklenmesi veya çıkarılmasıdır.
Histon modifikasyonları gen transkripsiyonun gerçekleşmesinde, DNA onarımında ve DNA replikasyonunda değişikliklere neden olabilir. Histon modifikasyonlarından biri olan histon metilasyonu, transkripsiyonu olumlu etkileyebileceği gibi olumsuz da etkileyebilir. Yani transkripsiyonu hem aktif hem de inaktif hale getirebilir.
Histon modifikasyonları diğer modifikasyon türleriyle iş birliği içerisinde olabilir. Bu modifikasyon türleri stres faktöründen etkilenir.
(Görsel 4 kaynak: https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S156816372300226X)
KODLAMA YAPMAYAN RNA’LARIN REGÜLASYONU
Kodlayıcı RNA, protein üretiminde kullanılır. Kodlamayan RNA (ncRNA) ise kodlayıcı RNA’ya bağlanarak protein sentezini durdurmak için kullanılır. Kodlanmayan RNA’lara tRNA, rRNA, siRNA, piRNA, miRNA gibi RNA’ları örnek verebiliriz.
ncRNA’lar büyüklükleri ve işlevlerine göre ikiye ayrılmaktadır. Uzun olan, kodlama yapmayan RNA’lara Xist ve HOTAIR örnektir. Bu RNA’lar gen düzenlenmesinde görev alırlar. Kodlama yapmayan, küçük RNA’ların ise işlevi tam olarak bilinmese de mRNA’ların bir parçası olabilecekleri düşünülmektedir.
(Görsel 4 kaynak: https://www.researchgate.net/figure/Biogenesis-and-function-of-long-non-coding-RNAs-LncRNAs-18_fig1_381757307)
Transkripsiyonda görev alan ncRNA, düzenleyici kodlanmayan RNA’lardandır. Housekeeping ncRNA’ların ise birçok işlevi vardır. Bunlara örnek olarak rRNA’ların ve tRNA’ların translasyonda, snRNA’ların intronların uzaklaştırılmasında ve rRNA’nın modifikasyonunda görev alması örnek verilebilir.
EPİGENETİĞİN TARİHİ
1942 yılında Conrad Waddington bir organizmanın fenotipini üretmek üzere çevreyle etkileşime girmesini “Epigenetik” olarak tanımladı. 1975 yılında Holliday ve Hugh tarafından DNA metilasyonu gen düzenlenmesi için önemli bir mekanizma olarak belirlendi. 1980’li yıllarda Howard Hughes Tıp Enstitüsü’nde Compere ve Palmitter X kromozomunun susturulmasında DNA metilasyonunun etkili olduğunu gösterdi. 1990’larda damgalanmış genlerin ve allelik ekspresyonların DNA metilasyonu ile ilişkileri tanımlandı. 1995 yılında histon modifikasyonlarında kromatin yapıları incelendi. Kasım 1999 tarihinde Sidney Üniversitesi’nde Morgan ve arkadaşları tarafından epigenetik değişimlerin nesiller arası aktarılabileceği kanıtlandı. 2000’li yıllarda ise küçük kodlanmayan RNA’lar üzerine çalışmalar yapılmaktaydı. 2010 yılında Uluslararası İnsan Epigenom Konsorsiyumu’nun kurulmasıyla insan epigenomu üzerine harita çıkartmak amaçlandı.
Epigenetik alanında yapılan çalışmalar günümüzde birçok insan grubu tarafından ilgi ile karşılanmaktadır.
EPİGENETİK ALANINDA YAPILAN ÇALIŞMALAR
Epigenetik mekanizmalar kök hücre tedavisinde kullanılmaktadır. Kanser gibi birçok hastalığın tanısında, sınıflandırılmasında ve yatkınlığın saptanmasında önemli bir role sahiptir. Epigenetik testlerle obeziteye yatkınlık, besin toleransı, karbonhidrat-yağ-protein metabolizmalarının durumları incelenebilmektedir. Ayrıca herhangi bir spora yatkınlığımız, oksijen kapasitesi, esneklik, dayanıklık, laktik asit rejenerasyonu ve kas boyu, kas hacmi gibi faktörler incelenebilmektedir. Duygusal davranış biçimleri, dikkat eksikliği, konsantrasyon, depresyon eğilimi, stres oranı ve kararsızlık gibi psikolojik ve bilişsel durumların tespitinde de epigenetik testlerden yararlanılmaktadır.
Yapılan çalışmalara bu örneği verebiliriz:
Madrid’de İspanyol Ulusal Kanser Merkezi Kanser Epigenetik Laboratuvarı yöneticisi Manel Esteller ve ekibinin yürüttüğü çalışmada 3 ila 74 yaş aralığında 40 tane tek yumurta ikizini incelendi. Bu çalışma sonucunda 26 Temmuz 2005 tarihinde, genç olup beraber benzer yaşam tarzında yaşayan genç ikiz çiftlerinin benzer DNA metilasyonları ve histon asetilasyonlarına sahip olduğu keşfedildi. Ancak daha az beraber vakit geçirip farklı yaşam tarzlarına sahip olan daha yaşlı ikiz çiftlerinin birçok dokusunda farklılıklar tespit edildi.
Bu çalışma, bizlere monozigotik ikizlerin bile farklı yaşam tarzlarına sahip olduğunda epigenetik olarak farklılıklar gösterebileceğini kanıtlamaktadır.
Günümüzde ise birçok kurum epigenetik testler ile bireylere genetik yatkınlıklarını daha iyi anlama fırsatı sunmaktadır. Örneğin; günlük yaşantımızda yaşadığımız stresin sadece yaptığımız işlerle değil, stres seviyemizi belirleyen epigenetiğimiz ile de ilişkili olduğunu birçoğumuz bilmiyorduk.
Ancak epigenetik testler ile stres ve daha birçok farklı faktöre yatkınlığımızı öğrenmemiz artık mümkün. Peki ya siz, hangi faktöre yatkınlığınız olduğunu öğrenmek ister miydiniz?
İLGİNİZİ ÇEKEBİLECEK VİDEOLAR
KAYNAKÇA
- Weinhold, B. (2006). Epigenetics: the Science of change. Environmental Health Perspectives, 114(3). https://doi.org/10.1289/ehp.114-a160
- Yokuş, B. (2013, January 1). EPİGENOM ve EPİGENETİK. https://dergipark.org.tr/tr/pub/duvetfd/issue/31342/342248
- Patlar, B. (2021, February 9). Epigenetik nedir? Babalar, genetik olmayan kalıtımda sandığımızdan büyük role sahip olabilir! Evrim Ağacı. https://evrimagaci.org/epigenetik-nedir-babalar-genetik-olmayan-kalitimda-sandigimizdan-buyuk-role-sahip-olabilir-5267
- Hamilton, J. P. (2011). Epigenetics: Principles and practice. Digestive Diseases, 29(2), 130–135. https://doi.org/10.1159/000323874
- Földesi, B., PhD. (2023, October 27). Histone modifications. Rockland. https://www.rockland.com/resources/histone-modifications/
- Can, M. İ., & Aslan, A. N. (2016). Epigenetik Mekanizmalar ve Bazı Güncel Çalışmalar. Karaelmas Science and Engineering Journal, 6(2). https://doi.org/10.7212/zkufbd.v6i2.376
- Hazır, C. (2020, November 19). KODLANMAYAN RNA’LAR. Bezelye Dergi. https://www.bezelyedergi.net/post/kodlanmayan-rna-lar
- Epigentics studies affect of chemical tags linked to DNA. (n.d.). WhatisBiotechnology.org. https://www.whatisbiotechnology.org/index.php/science/summary/epigenetics/
- Tzika, E., Dreker, T., & Imhof, A. (2018). Epigenetics and metabolism in health and disease. Frontiers in Genetics, 9. https://doi.org/10.3389/fgene.2018.00361
Yazar: Şeyma Nur YILMAZ / Yıldız Teknik Üniversitesi – Biyomühendislik
Merhaba, ben Şeyma Nur. Yıldız Teknik Üniversitesi Biyomühendislik bölümü 2. Sınıf öğrencisiyim. İlginç şeyleri araştırmak ve yoga yapmaktan hoşlanıyorum. Bunlara ek olarak; kitap okumak ve puzzle yapmak yapmakta olduğum aktiviteler arasında.
Editör: Hilal KORKUSUZ / Yıldız Teknik Üniversitesi – Moleküler Biyoloji ve Genetik
Merhaba, ben Hilal. MBG 4. sınıf öğrencisiyim. Biyogen’de dergi koordinatörü ve editörüm. Bölümüm dışında 3D modelleme ve oyun geliştirmeyle ilgileniyorum. Ayrıca kedimin adını Puzzle koyacak kadar puzzle yapmayı severim. Diğer kedimin adı da Bulut, tahmin edersiniz ki bulutlu havaları severim.
Editör: Revan KİŞİBEYOV / Yıldız Teknik Üniversitesi – Moleküler Biyoloji ve Genetik
Merhaba, ben Revan. Yıldız Teknik Üniversitesi Moleküler Biyoloji ve Genetik bölümünde okuyorum. Yeni yerler keşfetmek, rapor yazmak ve yemek yemek üzerine düştüğüm aktivitelerdir. Aynı zamanda kitap okumaktan ve film izlemekten hoşlanıyorum.