Epigenetik ve Psikoloji
Nurhayat Kayar - Biyoloji Öğretmeni, Muzaffer Çil Anadolu Lisesi
İnsan genom projesi, her insan hücresinde bulunan tam DNA dizisini haritaladı, ancak genlerin nasıl ifade edildiğiyle ilgili sorular devam ediyor. Epigenetik, hücre bölünmelerinde ve dolayısıyla organizmanın ömrü boyunca gen dizisi değişmeksizin sürdürülebilen gen mekanizmaları olarak tanımlanır. Son araştırmalar, normal ve anormal gelişme sırasında temel rol oynayan önemli epigentik mekanizmaları belirledi. Çevresel ve psikososyal faktörlerin epigenomu değiştiribileceği bulguları psikoloji için özel öneme sahip. Yapılan araştırmada bir bireyin bazı deneyimleri ve epigenetik değişikliklerinin birden fazla nesil boyunca geçtiğini önermektedir. Epigenetik ve psikopatoloji arasındaki bağlantılar bozuklukları tedavi etme ,kavramsallaştırma ,önleme konusunda yeni olasılıklar ortya koyuyor. İnsan Genom Projesi tarihteki bilimsel başarıların en büyüklerinden biridir. Aynı zamanda ve sıklıkla olduğu gibi bu başarılar pek çok soruyu da gündeme getirmiştir. Bu soruların çoğu da cevaplanmaktadır. En önemli soru ise yeni bir soru değildir. Genotip ve fenotip arasındaki ilişki ile ilgili bu soru da genlerin anatomi, fizyoloji ve davranış olarak nasıl tanımlama yaptığı sorgulanmaktadır. Gen ekspresyonunun düzenlenmesi çok yönlüdür ve karmaşıktır.DNA RNA’ya kopyalanmadan önce ya da RNA proteinlere çevrilmeden önce veya proteinler olduktan sonra düzenleme olabilir. Bazı ifade mekanizmaları doğrudan DNA’dan kaynaklanmaktadır. En yaygın olanı sekansın kendisi DNA RNA’ya kopyalanmaz. Bu süreçte DNA’daki düzenleyici diziler transkripsiyon faktörleri olarak adlandırılan proteinlerle etkileşime girer. Böylece DNA’dan RNA’ya genetik bilgi aktarımını azaltıp arttırabilir. Son biyolojik araştırmalar genlerin ifade edildiği başka bir mekanizmaya odaklanmıştır. DNA kodundaki molekül dizisine bağlı olmayan ve ömür boyu sürdürülen gen ifadesinin bu mekanizmasına epigenetik denir. Bu mekanizma ile bazen nesiller boyunca devam eden hücre bölünmesi sırasında nispeten stabil kalan gen ekspresyonunun değişimine atıfta bulunulur[1].
Epigenetiğin biyolojik olarak,psikolojik gelişme ve hastalık olarak da anlaşılması geniş kapsamlıdır. Göreceğimiz gibi epigenetik araştırmacılar hem fiziksel hemde sosyal çevrenin keşfine sahiptirler.Gen ekspresyonuna aracılık eden moleküler yapıdaki bu değişimler bazı vakalarda gelecek nesillere aktarılabilir. Bu epigenetik kalıtım geleneksel evrimsel değişim kavramlarının merkezinde rastgele mutasyon sürecini tamamlayabilecek kalıtımın bir mekanizmasıdır. Epigenetik kalıtım deneyimlerin gelecek nesillere aktarılabileceğini ima eder. Son zamanlarda, gelişimsel psikobiyologlar epigenetiğe gen ekspresyonunda çevre tarafından oynanan karmaşık rolün anlaşılmasında geniş bir gelişimsel sistem yaklaşımı teklif ederler[1].Son olarak, en önemlisi, epigenetik değişiklikler, tedavi etkinliği için kritik bir konu olan biomarkers aracılığıyla erken tanı için umut vericidir[3].
Epigenetik Gen Fonksiyonunu Nasıl Değiştirir?
Epigenetiğin altında yatan mekanizmaları anlamaya başlamanın bir yolu bir hücrenin çekirdeğinin içinde yer alan DNA çift sarmalının “mimarisini” takdir etmektir. Sıkıştırılmış DNA'nın yapısında ve işlevindeki kimyasal olarak aracılık edilen değişiklikler, genleri açar ve kapar. DNA çift sarmalinin merdiven benzeri yapısı dört kimyasal bazdan türetilmiştir: A(adenin), T(timin),G(guanin) ve C(sitozin). Bu DNA iplikleri küresel proteinlerin etrafına çoklu sargılarla sıkıştırılmıştır. 146 baz çiftinden oluşan bu sıkıştırılmış küçük DNA merdiveni bir grup sıkı paketlenmiş histonun etrafına yerleştirilir. DNA-histon sargısı bir nükleozom oluşturur ve bu nükleozomlar, bir kromozom. Gen ifadesindeki epigenetik değişiklikler, çekirdek içindeki kromatinin mimarisi ve DNA’nın katlanmasındaki değişiklikler yoluyla meydana gelebilir. Memelilerde DNA metilasyonu moleküldeki sitozin-guanin içindeki sitozine bir metil bağlanmasıyla ortaya çıkar. Sitozinler metillendiğinde genler susturulur(kapatılır). Sitozinler metillenmediğinde genler ifade edilir(açılır). DNA’nın sarıldığı küresel histon proteinleri özellikle hepsi 100’den fazla farklı kimyasal modifikasyona duyarlı kuyruklara sahiptir. Genlerin açılıp açılmadığını veya kapatılıp kapatılmadığını belirlemede rol oynayan bu histon modifikasyonları kromatin yapısını dolayısıyla gen ifadesini değiştiren bir kod oluşturur. Bireysel bir insanın bütün hücreleri benzer genleri taşır,bununla birlikte belirli hücre tiplerine ayrılır. Örneğin bir karaciğer hücresi, bir ömür boyu binlerce bölünmeden geçer ve yine de hücre kimliğini korur. Epigenetik değişiklikler, her tip için hangi genlerin açılması veya kapatılması belirleyerek normal hücre farklılığında önemli bir rol oynar.Her tür dokuya özgü bu epigenetik planlar, embriyo gelişimi sırasında döşenmiştir. Araştırmacılar yaşam süresi boyunca genomu programlamada rol oynayan epigenetik değişimlerin biriktiğini buldu. Son araştırmalarda bu değişimlere neden olan çevreyi tanımlamaya başlıyor:Beslenme takviyeleri, düşük doz radyasyon, yabancı kimyasallar ve erken ebeveynlik epigenetik paternleri ve böylece de genetik ifadeyi değiştirdiği gösterildi[1].
Şekil1: Epigenetik kodun iki ana bileşeni: DNA metilasyonu ve histon modifikasyonu[1].
Öğrenme ve Hafıza
Tüm davranışların temelinde öğrenme ve hafıza vardır. Bir dizi gen için epigenetik modifikasyonlar öğrenmede ve hatırlamada gösterildi. Yetişkinlerde sinir sisteminde deneyimler tarafından yönlendirilen hafızanın mekanizmaları ve gelişimsel süreçler arasında ciddi bir paralellik vardır. Gelişim ve davranışsal hafıza sadece birbirlerinin kaba anologları değildir. Onlar daha ziyade birbirlerinin moleküler homologlarıdır[2].
Görüldüğü gibi genetik kodumuz, bizim çatımızı oluştururken aslında sonradan edinilen deneyimlerin DNA üzerindeki etkisi tartışılmazdır. Özellikle hafızamıza etki eden içsel ve dışsal faktörler bizim davranışlarımıza öncülük eder. Bu yüzden epigenetik değişimlere yol açan bu çevresel faktörlerin araştırılmasına daha fazla önem verilmesi gerekmektedir. Böylece hem biyolojik hem de psikolojik olarak parmak izi niteliği taşıyan epigenetik markerler ortaya çıkabilir. Bu durumda hastalıklara yönelik tedavi çalışmalarında da hızlanmalar olacaktır.
Referanslar:
Masterpasqua, F. (2009). Psychology and epigenetics. Review of General Psychology, 13(3), 194–201. doi:10.1037/a0016301
Powledge, T. M. (2011). Behavioral Epigenetics: How Nurture Shapes Nature. BioScience, 61(8), 588–592. doi:10.1525/bio.2011.61.8.4
Braillon, A., & Martin, M. (2022). Epigenetic and translational psychology: Admitting mistakes is not a weakness but a prerequisite for scaling up. Psychological Medicine, 1-2. doi:10.1017/S0033291722001465