EPİGENETİK

Genetik bilginin sadece DNA zinciri tarafından kontrol edilmediği kromatin (DNA zinciri) yapısındaki epigenetik değişimlerin de transkripsiyon (RNA sentezi), büyüme, metabolik faaliyetler, farklılaşma(örn: farklı organları oluşturacak farklı hücrelerin oluşumu) ve tümör oluşumu gibi birçok biyolojik süreçlerde önemli rol oynadıkları yapılan araştırmalarda gösterilmiştir.

faktorlerEpigenetik: DNA dizisinde değişiklik olmadan genlerin çalışmasında meydana gelen kalıtsal veya geçici değişikliklerdir. Bu değişimlerin ilk başlarda, hücre sıvısı içerisinde(sitoplazmada) meydana geldiği tespit edildi; ancak son zamanlarda yapılan araştırmalar hücre çekirdeğinde de olabildiğini göstermektedir.

Epigenetik değişimler bir jenerasyondan diğer jenerasyona kalıcı olarak aktarılabileceği gibi çevresel etkilere göre değişkenlik de gösterebilir. Ayrıca bazı türlerde aynı tür içerisindeki bireylerin görünümlerini kalıcı veya geçici olarak çevre koşullarına göre tamamen değiştirebilir.

Bir fare çevre koşulları stresli olmasına rağmen bir fare gibi görünmektedir vücut yapısı olarak ama bazı hayvanlar çevresel faktörlere bağlı olarak aynı türden olmayacağını düşündürecek kadar farklı görüntüde bireylere sahip olabilir.  Su piresi (Daphnia) buna bir örnektir. Çünkü çevresel faktörlere göre çene kemikleri, sivri başçıkları, kuyruk yapısı gibi özellikler değişkenlik gösterir. Hatta çevrenin etkisine göre cinsiyetleri de değişebilmektedir. Bununla beraber kraliçe arı ile işçi arı arasındaki farklı gelişim de beslendikleri besine göre değişmektedir. Arı sütü ile beslenen yavru arı kraliçe arıya dönüşürken bal ile beslenen yavru arılar işçi arı olarak farklılaşırlar.

Çeşitleri:

4 ana gruba ayrılır epigenetik değişiklikler:

  1. DNA metilasyonu
  2. Histon Modifikasyonu
  3. Nüklozomun yeniden düzenlenmesi
  4. Protein sentezlemeyen RNA’ların aracılığı ile
metilasyon

Şekil 1: DNA metilasyonu ve histon modifikasyonları genler üzerinde düzenleyici etkiye sahiptirler.

DNA metilasyonu ve Histon Modifikasyonları en çok çalışılmış epigenetik çalışmalardır.

1.DNA Metilasyonu:

DNA’nın yapıtaşlarından sitozin halkasının beşinci karbon elementine metil grubunun kovalent bağ yapmasıyla meydana gelir.  DNA metilasyonu genellikle CpG adalarında meydana gelir. CpG adaları sitozin nükleotidinden sonra posforlanmış Guanin nükletoitinin geldiği bölgelerin tekrarıyla oluşur. DNA metilasyonları hücre faklılaşması ve fonksiyonlarında önemli yere sahiptir. Eğer fazla ya da az sayıda metilasyon olursa istenmeyen değişimler veya hastalıklar meydana gelebilir. En iyi bilinen DNA metilasyonu cinsiyet kromozomu olan X kromozom sessizleştirilmesidir. Bu değişim sayesinde dişi bireylerin vücut hücrelerinde iki adet X kromozomu bulunsa da biri hücre içerisinde görev yapmaz.

histon

Şekil 2: Asetilin bağlandığı histonlar birbirlerinden ayrılırken asetili dışarı atan histonlar birbirlerine daha yakın durarak geni sesizleştirir.

2.Histon Modifikasyonu: 

Histon: İpliğin makaraya sarılması gibi DNA’nın ipliğinin sarıldığı protein molekülleridir. Böylece DNA dağınık bir şekilde bulunmaz kısalır ve düzenli bir yapı alır. Bu yapıya nükleozom adı verilir. Histon modifikasyonu, enzimler yardımıyla histon proteinine başka moleküllerin eklenmesi veya çıkarılmasıyla oluşur. Bu moleküller metil veya asetil grupları, fosfat veya ubiquitin denilen moleküllerdir. Bu değişimler ilgili genlerin çalışıp çalışmamasını düzenlerken uygunsuz bir Histon Modifikasyonu hastalıklara yol açabilir.

Histon modifikasyonu ile DNA metilasyonunun birlikte çalışma olasılıkları vardır. Metillenen CpG adacıkları histondan asetil grubunu uzaklaştırarak DNA’yı daha kapalı hale getirir. Böylece o bölgedeki gen pasif hale gelir.

Epigenetiğin en önemli fonksiyonlarından biri gen düzenlemesidir. Çünkü gen düzenlemesinin; bireyin genetik aktivitelerinde, hangi hücrede hangi genin aktif ya da pasif olacağında, hangi hücrenin hangi dokuyu oluşturacağında, büyümede, farklılaşmada, metabolik faaliyetlerde ve çevre değişimlerine uyum sağlanmasında önemli rolleri vardır. Beyin hücresi, karaciğer hücresi, deri hücresi, B hücreleri vs. bir bireyde aynı genetik yapıya sahip olmalarına rağmen farklı proteinler üretir, farklı görünüme sahip olurlar. Bunların sebebi genellikle DNA metilasyonu ve Histon modifikasyonu ile olur.

Çevre epigenetiği etkileyen önemli bir faktördür. Bunun en önemli göstergelerinden biri de aynı genetik yapıya sahip tek yumurta ikizi bireylerin farklı ortamlarda yetişmesiyle farklı fiziksel ve davranışsal karakterler göstermeleridir.

Bazen hücrelerimizde bulunan bir genin iki kopyası da (anneden ve babadan gelen)  baskın karakterde olabilir ve ikisinin de özelliklerini görmeyi bekleyebiliriz. Ama 3 farklı epigenetik değişim bunlardan birini sessizleştirir.

  1. X-kromozomu sessizleşmesi: Dişi bireylerde görülür. Normalde anne ve babadan gelen iki adet X kromozomu taşıyan dişi bireylerde her hücrede rastgele bir X kromozomu DNA metillenmesi ve Histon modifikasyonu ile pasif hale gelir.
  2. Genomik imprinting: Genin anneden ya da babadan gelmesine göre genin davranışının farklı olmasıdır.
  3. Bir dokuyu oluşturan hücrelerin farklı gen anlatımları yapması ve mozaik yapı olarak da adlandıran aynı bölgedeki farklı görünümlerin ortaya çıkması Otosomal(cinsiyet kromozomları[X ve Y kromozomları] dışında kalan kromozomlar) gen ekspresyonundaki epigenetik düzenlemelerin kanıtıdır.

Yapılan araştırmalar epigenetiğin stresten etkilendiğini ve hamilelik dönemi stresli geçen annelerin çocuklarında depresif davranışlara yol açtığı gözlemlenmiştir.

İnsanlara genetik olarak yakın olan farelerde yapılan bir araştırmada iki hamile anne farelerden birine hamilelik sürecinde stres uygulanmıştır. Doğumdan sonra normal annenin dünyaya getirdiği bebek fareler stresli hamilelik geçiren annenin sütü ile beslendiğinde stresten etkilenmişlerdir. Aynı şekilde stres uygulanan annenin bebekleri kontrol faresinin sütü ile beslendiğinde normal bir gelişim göstermiş stres etkisini kaybetmiştir. Buradan da epigenetik değişimlerin geçici olabileceğini ve çevreden etkilenebileceğini görebiliyoruz.

Comments are closed.