Nöronların DNA’larını kopyalama becerileri yoktur, bu yüzden genomlarında meydana gelen hasarı onarmak için sürekli çalışırlar. Yeni bir çalışma bu onarımların rastgele olmadığını, hatta nöral kimlik ve işlevde önemli bir rol oynadığı görünen belirli genetik “duyarlı nokta”ları korumaya odaklandığını buldu.
Gökçe Kopar/Gerçek Bilim
Bulgular Science dergisinde 2 Nisan 2021 tarihinde yayınlandı. Yaşlanma ve nörodejenerasyon ile ilgili genetik yapılara dair yeni anlayışlar kazandırıyor ve Alzheimer, Parkinson ve benzeri diğer yaşlanmaya bağlı demans hastalıklarının potansiyel yeni tedavi uygulamalarına ilişkin gelişmelere işaret edebilir. Derginin yazarlarından ve Salk enstitüsü başkanı Profesör Rusty Rage: “ İlk kez bu araştırma nöronların, genom onarımında belli başlı bölgelere öncelik tanıdığını gösterdi. Bu bulguların, yaşlanmayla gelen sinir sistemi hastalıklarına karşı bakış açımızı değiştirme ve tedavi yöntemi olarak DNA onarımını keşfettirme potansiyeliyle ilgili heyecanlıyız.” Diğer hücrelerin aksine nöronlar genellikle kendilerini zamanla yenileyemezler, bu da onları insan vücudunda en uzun yaşayan hücrelerden biri yapar. Uzun ömürleri, insan yaşamında on yıllar boyunca işlevlerini sürdürmek amacıyla DNA lezyonlarını yaşlandıkça onarmaları bakımından onları çok daha önemli kılar. Ancak yaşlanmalarıyla birlikte, nöronların bu genetik onarımları yapma becerileri zayıflar, ki bu da insanların Alzheimer ve Parkinson gibi yaşlanmaya bağlı nörodejeneratif hastalıklara neden yakalandığını açıklıyor. Nöronların genom sağlığını nasıl sürdürdüklerini araştırmak için, çalışmanın yazarları Repair-seq olarak adlandırdıkları yeni bir teknik geliştirdiler. Ekip, kök hücrelerden nöronlar üretti ve onları sentetik nükleositlerle ( DNA için bloklar üretmeye yarayan moleküller) beslediler. Bu artifisyel nükleositler, DNA dizilimi ve görüntüleri üzerinden bulunabilir bu da nöronların onları normal hücresel süreçlerde hasar gören DNA onarımında nerede kullandıklarını gösterebilir. Bilim insanları bazı önceliklendirmeler görmeyi beklerken, nöronların genomun belli bölümlerini korumaya nasıl odaklandıklarını görerek şaşırdılar. Eski Salk doktora sonrası akademisyeni ve şimdi Vertex Pharmaceutics ortağı, çalışmanın yazarlarından Dylan Reid: “Gördüklerimiz oldukça netti, onarımdaki sınırları belli bölgeler, zemin seviyesinden önemli derecede yüksekteki alanlara odaklanmışlardı. Bu ‘duyarlı noktalarda’ bulunan proteinler nörodejeneratif hastalıkları içeriyordu ve aynı zamanda bölgeler de yaşlanmayla bağlantılıydı.” Yazarlar, nöronal genomun yüzde 2’sini kaplayan yaklaşık 65.000 duyarlı nokta buldular. Ve bu proteinlerin, genetik uçbirleştirmeye bağlı birçok protein içeren ( bunlar diğer proteinlerin son üretim aşamasında dahil olurlar), duyarlı noktalarda ne bulduğunu tespit etmek için proteomik yöntemler kullandılar. Bu bölgelerin birçoğu hücreler DNA’ya hasar veren maddeleri onarırken oldukça sabittirler ve en sabit DNA onarıcı duyarlı noktalar kimyasal eklentilerin metilasyonu eklediği bölgelerde güçlü bir şekilde bağlı bulunurlar ki bunlar nöronal yaşı en iyi öngören bölgelerdir. Önceki araştırma DNA’nın genetik hasar alan kısımlarını tanımlamaya odaklanmıştı, ancak bu araştırmacıların genomun ciddi ölçüde onarıldığı bölgeleri aradığı ilk sefer oldu. Reid: “ Artık hasarı aramaktansa, onarımı arama yaklaşımını benimsedik, bu da bizim bu duyarlı noktaları bulabilmemizi sağladı. Gerçekten bu, nihayetinde bizim sinir sisteminde nöronları kavrayış biçimimizi değiştiren yeni bir biyoloji olabilir, bunu ne kadar anlayabilirsek, o kadar yaşlanmaya bağlı hastalıkları ele alan tedavi yöntemlerini geliştirmeye bakabiliriz. Vi ve John Adler Yaşa Bağlı Nörodejeneratif Hastalıklar Araştırma Başkanlığını yürüten Gage: “ Genom içindeki hangi bölgelerin hasara dayanıksız olduğunu anlayabilmek laboratuarımız için heyecan verici bir konu. Repair-seq’in araştırma için güçlü bir araç olacağını düşünüyoruz ve genom bütünlüğü ve özellikle hastalık ve yaşlanma ilişkisini keşfetmeye yönelik çalışmalarımıza yeni ek yöntemlerle devam edeceğiz.” Araştırma Referansı: Dylan A. Reid, Patrick J. Reed, Johannes C. M. Schlachetzki, Ioana I. Nitulescu, Grace Chou, Enoch C. Tsui, Jeffrey R. Jones, Sahaana Chandran, Ake T. Lu, Claire A. McClain, Jean H. Ooi, Tzu-Wen Wang, Addison J. Lana, Sara B. Linker, Anthony S. Ricciardulli, Shong Lau, Simon T. Schafer, Steve Horvath, Jesse R. Dixon, Nasun Hah, Christopher K. Glass, Fred H. Gage. Incorporation of a nucleoside analog maps genome repair sites in postmitotic human neurons. Science, 2021; 372 (6537): 91 DOI: 10.1126/science.abb9032