beyaz logo.png

Epigenetik Kalıtım

Ceyda Sönmez - Moleküler Biyoloji ve Genetik


Epigenetik terimi Conrad Waddington tarafından 1940’ların başlarında “Fenotipi meydana getiren genler ve bu genler aracılığıyla üretilen proteinler arasındaki nedensel etkileşimleri inceleyen bir biyoloji dalı” olarak tanımlandı. Bu tanımın orijinal anlamında, epigenetik, bir genotipin belirli bir fenotipe ifadesini kontrol eden tüm moleküler yolakları ifade ediyordu. İlerleyen yıllarda genetik biliminin hızla gelişmesiyle birlikte kelimenin anlamı giderek daraldı ve bugün genel olarak “Mitotik ve/veya Mayotik olarak kalıtsal olan ve DNA dizisinde bir değişiklik olmaksızın gen fonksiyonundaki değişiklikler olarak kabul edilmektedir [1]. Güncel literatürde açıklanan epigenetik modifikasyonlar genel olarak şunları içerir: histon varyantları, histonların amino kuyruğundaki amino asitlerin translasyon sonrası modifikasyonları ve DNA bazlarının kovalent modifikasyonları [2]. Bahsedilen epigenetik modifikasyonlar herhangi bir fonksiyonu bulunmayan kodlamayan dizilerin susturulması ve ifade edilmesinde de çok önemli bir role sahiptir. İşte bu değişiklikler ebeveynlerimizin yaşadığı çevresel faktörler ile birlikte henüz anne rahmine düşme öncesinden itibaren bizi duygusal, psikolojik ve biyolojik olarak şekillendirmeye başlar ve epigenetik sayesinde hayatımız boyunca devam eder. Yani ebeveynlerimizden aldığımız genomumuz yalnızca bir başlangıç noktasıdır. Aslında onlarla yalnızca genom dizilimimizi değil, hayatları boyunca etkilendikleri çevresel durumları da paylaşmaktayız.


Yakın bir tarihe kadar genetik bilginin anne-babalarımızından yalnızca saçımızın, gözlerimizin ve derimizin rengi gibi fiziksel özelliklerin iletilmesinden sorumlu kromozomal DNA ile aktarıldığı düşünülüyordu. Fakat fenotipi belirleyen bu DNA toplam DNA’mızın sadece yüzde ikisini oluşturmaktadır. Peki genetik mirasımız yalnızca bununla sınırlı mı? DNA’mızın geriye kalan yüzde doksan sekizlik kısmı kodlamayan DNA (non-coding DNA) olarak adlandırılır ve birçok duygusal, davranışsal veya kişilik özelliğinden sorumludur. DNA’mızın hücre içerisindeki toksinlerden veya yetersiz beslenme gibi çevresel faktörlerden etkilendiğini çok iyi bilmekteyiz. Kodlamayan DNA’nın ise bu faktörlerin yanı sıra duygulardan da etkilendiği artık bilinmektedir. Bu etkilerin sonucu olarak Epigenetik mekanizmalar aracılığıyla değişen DNA belirli özelliklere sahip olmamızı ve gelecek nesillere aktarılmasına yol açar. Bu sayede ebeveynler çocuklarıyla sadece fiziksel özelliklerini değil günlük deneyimlerini, psikolojik travmalarını ve duygu durumlarını paylaşır. Aslında bu durum müthiş bir adaptasyon yeteneği kazandırır. Anne-babamızın genetik miras olarak aktardığı deneyimle beraber yaşadığımız stresli durumlarla başa çıkmamızı sağlayacak tepki ve içsel bir beceri olarak “dayanıklılık” hafızası ile doğarız [ 3,4].


DNA’daki avantaj sağlayan bu değişimlere hücrelerdeki kimyasal sinyaller neden olur. Bu sinyaller DNA'ya bağlanan ve hücreye belirli bir geni etkinleştirmesini veya susturmasını söyleyen Epigenetik etiketler olarak bilinir. Bu etiketler DNA’nın dizisini değiştirmez ancak DNA’nın ifade edilişini (ekspresyonunu) değiştirir. Bu sayede genetik kod aynı kalsa da oluşan ürünler farklı olacağından etkisi tamamen değişir.


Bilim insanları Epigenetik etiketlemeyle ilgili; yeni bir embriyo oluştuğunda DNA’daki anne-babadan gelen Epigenomunun tamamen silindiğini ve DNA’nın eski haline yeniden döndürüldüğüne inanırdı. Ama bu tamamen doğru değil. Genetik bilgi nesilden nesile geçerken Epigenetik kalıtım adı verilen bir süreç olarak bazı epigenetik etiketler yerinde kalır. Yapılan bazı çalışmalar belirli Epigenetik etiketlerin öncü yumurta ve sperm hücrelerine iletildiğini göstermiştir [3,5]. Çoğu karmaşık organizma, özelleşmiş üreme hücrelerinden-yumurta ve sperm gibi- gelişir. İki üreme hücresi bir araya gelir, sonra büyür ve bölünerek yetişkin organizmadaki her hücre tipini oluşturur. Bu işlemin gerçekleşmesi için Epigenomun "yeniden programlama" adı verilen bir işlemle silinmesi gerekir [6]. Yeniden programlama önemlidir çünkü yumurtalar ve spermler, kararlı gen ekspresyon profillerine sahip özel hücrelerden gelişir. Başka bir deyişle, genetik bilgileri Epigenetik etiketlerle işaretlenir. Yeni organizmanın sağlıklı bir embriyoya dönüşebilmesi için önce Epigenetik etiketlerin silinmesi gerekir. Yeniden programlama, erken embriyonun Epigenomunu, vücuttaki her tür hücreyi oluşturabilmesi için sıfırlar. Gelişim sırasında belirli zamanlarda özel hücresel makineler genomu tarar ve hücreleri bir eski haline döndürmek için epigenetik etiketlerini siler [7]. Yine de genlerin küçük bir azınlığı için, Epigenetik etiketler bu süreçten geçer ve ebeveynden yavruya değişmeden geçer. Bir sonraki nesle geçmek için Epigenetik etiketlerin yeniden programlama sırasında silinmekten kaçınması gerekir. Memelilerde, genlerin yaklaşık %1'i Epigenetik yeniden programlamadan kaçabilir [8]. Bu mekanizmadan kaçan Epigenetik etiketler anne-babamızdan fiziksel özelliklerimizin dışında, duygu, karakter, stres ve travma gibi soyut mirasımızı alabilmemizi sağlar. Epigenetik kalıtım adı verilen bu bulgu kalıtımın yalnızca ebeveynden yavruya geçen DNA kodu yoluyla gerçekleşmediği, ebeveynin Epigenetik etiketler biçimindeki deneyimlerinin gelecek nesillere aktarılabileceği anlamına gelir.


Peki Epigenetik etiketleme gerçekleştiğinde bu hayatımızı nasıl etkiler? En çok görülen Epigenetik mekanizma DNA metilasyonu bir DNA dizisine proteinin bağlanmasını engeller ve bu şekilde genin ifadesini baskılar. Kötü işleve sahip bir geni “kapalı” konuma getirmesi sağlığımızı elbette olumlu yönde etkiler. Ancak bazı stres faktörleriyle birlikte işleyiş bozulabilir. Yararlı bir gen bu negatif etkiyle beraber “kapalı” konumda kilitlenerek sağlığımızı olumsuz yönde etkileyebilir. Örneğin stresten etkilenen genler arasında yer alan CRF1 ve CRF2 geni depresyon ve anksiyete sahibi kişilerde normal kişilere oranla daha fazla ifade edilir. Bu bireylerin çocuklarında da bu genler aynı miktarda ifade edilebilir [9]. 2015’te yapılan bir çalışmada stres regülasyonu ile ilişkili bir genin belirli bir bölgesini inceleyen bilim insanları soykırım sırasında travma yaşayan Yahudilerin ve çocuklarının benzer bir genetik örüntüye sahip olduğunu buldu. İnceleme sırasında hem ebeveyn hem de çocukta aynı genin aynı kısmında aynı Epigenetik etiketler bulundu. Sonuçlar soykırım sırasında soykırımdan etkilenmeyen Yahudilerin genetik örüntüsü ile karşılaştırıldığında ise Epigenetik etiketin yalnızca 1.grupta var olduğu gözlemlendi [10].


Bir ebeveynin günlük deneyiminin DNA'da nasıl depolandığına ilişkin kesin mekanizma hâlâ araştırılıyor olsa da araştırmacıların "kuşaklar arası Epigenetik kalıtım" olarak adlandırdıkları bu bulgu yapılan çalışmalar ile birlikte daha da netlik kazanmaya devam etmektedir. Kuşaklar arası Epigenetik kalıtım ile davranışların bir nesilden diğerine geçebileceği düşünüldüğünde Epigenetikteki yeni keşifler ortaya çıktıkça, nesiller arası etkilerinin araştırılması genetik bilimini başka bir seviyeye taşıyacağı kesin.





Referanslar:


  1. Wu Ct, & Morris, J. R. (2001). Genes, genetics, and epigenetics: a correspondence. Science (New York, N.Y.), 293(5532), 1103–1105. https://doi.org/10.1126/science.293.5532.1103

  2. Dupont, C., Armant, D. R., & Brenner, C. A. (2009). Epigenetics: definition, mechanisms and clinical perspective. Seminars in reproductive medicine, 27(5), 351–357. https://doi.org/10.1055/s-0029-1237423

  3. Mark Wolynn, “It Didn’t Start With You”, An imprint of Penguin Random House LLC ,New York, 2016

  4. Vendramini D. (2005). Noncoding DNA and the teem theory of inheritance, emotions and innate behaviour. Medical hypotheses, 64(3), 512–519. https://doi.org/10.1016/j.mehy.2004.08.022

  5. Chong, S., and Whitelaw, E. (2004).Epigenetic germline inheritance. Current Opinion in Genetics & Development. 14: 692-696

  6. Skinner, M.K. Environmental stress and epigenetic transgenerational inheritance. BMC Med 12, 153 (2014). https://doi.org/10.1186/s12916-014-0153-y

  7. Fish, E.W., Shahrokh, D., Bagot, R., Caldji, C., Bredy, T., Szyf, M., and Meaney, M.J.Epigenetic programming of stress responses through variations in maternal care. Annals of the New York Academy of Science 1036: 167-180

  8. Youngson, N.A. and Whitelaw, E.Transgenerational epigenetic effects. Annual Reviews in Genomics and Human Genetics 9: 233-57

  9. Hiba Zaidan, Micah Leshem, and Inna Gaisler-Salomon, “Prereproductive Stress to Female Rats Alters Corticotropin Releasing Factor Type 1 Expression in Ova and Behavior and Brain Corticotropin Releasing Factor Type 1 Expression in Offspring,” Biological Psychiatry 74(9) (2013): 680–87, doi:10.1016/j.biopsych.2013.04.014, Epub May 29, 2013

  10. Rachel Yehuda, et al., “Holocaust Exposure Induced Intergenerational Effects on FKBP5 Methylation,” Biological Psychiatry, August 12, 2015, www.biologicalpsychiatryjournal.com/article/S0006-3223(15)00652-6/abstract, doi:10.1016/j.biopsych.2015.08.005.

162 görüntüleme0 yorum

Son Paylaşımlar

Hepsini Gör