Bilim insanları yaptıkları son çalışmada, kansere neden olabilen hücresel hataların önüne geçebilmek için hücrelerin kimliğini nasıl hatırladığını ve zamanı geldiğinde nasıl doğru şekilde aktive olduklarını araştırdılar.
Kanser genellikle DNA mutasyonlarının veya hücrelerin bölünmesi esnasında oluşan sorunların bir sonucudur. Bu durum hücrelerin ne tür bir hücre olduklarını veya nasıl düzgün çalışacaklarını “unutmasına” sebep olabilir. Profesör Martin Hetzer ve bir grup bilim adamı, yeni hücrelerin hücre bölünmesinden sonra kimliğini nasıl hatırladıklarına dair bir çalışma yürüttüler. Genes&Development’da 4 Haziran 2020’de yayımlanan bu çalışmada bu bellek mekanizmaları incelendi ve hücre kimliği korunmadığında kanser gibi ortaya çıkabilen problemlere açıklık getirmek amaçlandı.
Makalenin başlıca yazarlarından Hetzer: “Çalışmada, doğru genlerin doğru zamanda açılmasına izin veren bellek mekanizmalarında yeni bakışlar kazandık. Bulgularımız, hücresel kimlik için kritik olan bu kısa ve dinamik hücre yaşam aşamasını temel olarak anlamamızı sağladı” dedi.
Hücre bölünmesi doku gelişimi ve homeostazın en kritik dönemlerinden biridir. Mitoz adı verilen bu işlem sırasında, hücreler tüm DNA’larını doğru bir şekilde kopyalar ve sonra ikiye eşit parça halinde böler. Bu süreçte olası dikkat dağıtan şeyleri azaltmak için, mitoz sırasında, hücrelerin bölünmeden hemen önce gen aktivitesi kapanır ve proteinlerin üretimi durur. Hücre iki hücreye ayrıldıktan sonra, protein ekspresyonunu yeniden başlatmak için gen ifadesi koordineli bir şekilde geri döner. Spesifik proteinlerin üretimini başlatma süreci, hücreye ne olması gerektiği konusunda bilgi verir. İşte bilim insanları tarafında yakın zamana kadar bu sürecin tam olarak nasıl çalıştığı bilinmemekteydi. Makalenin ilk yazarı Hyeseon Kang: “Ana hücre, hücre bölünmesi yoluyla sonraki hücrelere kimliğini nasıl aktarır soruna cevap bulabilmek için, hücre kimliği ve transkripsiyonel belleğin moleküler mekanizmalarını anlamak istedik” dedi.
Normal şartlar altında laboratuvarda kültürlenmiş hücreler, hücre döngüsünün birden fazla aşamasında bulunur. Bu durum, hücreler ne tür bir hücre olacağını hatırladığında, mitozdan hemen sonra geçen süreyi saptamayı zorlaştırır. Hetzer ve ekibi, hücre yaşam döngüsündeki istenen aşamayı kimyasal bir inhibitör kullanarak retina hücrelerini ve kemik kanseri hücrelerini senkronize ederek gözlemlemeyi başardılar. Genler mitozdan sonra aktif olduğunda bu durumu inceleyebildiler. Bu teknik, ilk kez mitozdan sonra hücrenin tüm genomunun yeniden aktivasyonunun tam bir resmini sundu. Ekip ardından, birçok genin hücre bölünmesinden hemen sonra aktive edildiğini tespit etti.
Genler, ilave genleri aktive etmek için kritik sinyaller göndermek üzere bir dizi düşen domino gibi bir çağlayan içinde hareket ederler. Bu aktivasyon, hücrenin hücresel amnezisinden “uyanmasına” ve hedef kimliğine dönüşmesine izin verir.
Helmsley-Salk Üyeleri Programı’nda çalışan ve makalenin diğer yazarlarından olan Jesse Dixon: “Bu araştırma temel bir soruya odaklanıyor: Bir hücre kim olduğunu ve ne yapması gerektiğini nasıl hatırlıyor? Çalışmamızda bu bellek özelliklerinin çoğunun ne zaman ve nerede kurulduğunu haritalamayı başardık. Artık, hücre kimliğini ve davranışlarını daha iyi olarak anlamak için belirli özellikleri manipüle etmeye başlayabiliriz” dedi.
Makale: Dynamic regulation of histone modifications and long-range chromosomal interactions during postmitotic transcriptional reactivation. Genes & Development, 2020; DOI: 10.1101/gad.335794.119