Haber | Yeni Bilimsel Bulgu: Transpozonlar Erken İnsan Gelişimini Nasıl Etkiliyor
Yeni bir çalışma, erken insan gelişimindeki önemli bir geçişin kendi genlerimizden değil, transpozon adı verilen DNA öğelerinden etkilendiğini ortaya koydu. Sinai Health araştırmacıları tarafından yürütülen çalışma, bu gizemli DNA parçalarına ilişkin geleneksel görüşlere meydan okuyor ve insan gelişimi ile hastalıktaki önemli rollerini ortaya çıkarıyor.
"İnsanlar transpozonları, çoğalmak için hücrelerimizi ele geçiren virüs benzeri parazitler olarak düşünme eğilimindedir," dedi Lunenfeld-Tanenbaum Araştırma Enstitüsü kıdemli eş yazarı ve kıdemli araştırmacısı Dr. Miguel Ramalho-Santos. "Ancak çalışmamız, bu öğelerin yalnızca genomik parazitler olmadığını; erken gelişim için gerekli olduklarını ortaya koydu."
Developmental Cell'de yayımlanan çalışma, transpoze edilebilir öğelerin insan embriyonik hücrelerinin daha erken bir duruma geri dönmek yerine erken gelişim boyunca normal şekilde ilerlemesini sağlamada kilit rol oynadığını gösteriyor. Araştırmacılar, LINE-1 ya da uzun aralıklı nükleer öğe-1 üzerine odaklandı. Genomumuzun 2%'inden azını oluşturan genlere yalnızca eşlik etmekten ziyade, LINE-1 öğeleri hücrelerdeki genetik materyalin 20%'ünü oluşturur. Bazıları kendilerini çoğaltabilir, genom içinde hareket edebilir ve yeni konumlara yerleşebilir; bu nedenle "bencil DNA" olarak adlandırılırlar.
Bilim insanları, genomu bozup hemofili, nörolojik bozukluklar ve kanser dâhil hastalıklara neden olabildikleri için bu öğeleri uzun süredir büyük ölçüde zararlı kabul ediyordu.
Doktora sonrası araştırmacı ve diğer kıdemli eş yazar Dr. Juan Zhang, ilk olarak erken embriyolardaki bol miktardaki LINE-1 RNA mesajlarıyla ilgilenmeye başladı. RNA mesajları genomun etkin bölümlerinden transkribe edilir; bu da LINE-1 öğelerinin bu kritik erken evrelerde etkin olduğunu gösterir.
"Transpozonlar zararlıysa, erken embriyoda neden etkindir? Bu, henüz oluşmaya başlayan bir embriyodur. Herhangi bir tehlikeli yerleşim, bireyin gelişimi boyunca yayılırdı," dedi Dr. Zhang.
Kültürdeki insan embriyonik kök hücrelerinde (ESC'ler) LINE-1 ekspresyonu baskılandığında hücreler daha ilkel sekiz hücreli evreye geriledi. Bu evrede, sekiz özdeş totipotent hücre hem embriyoya hem de plasentaya dönüşebilir. Bu evrenin ötesinde ESC'ler hâlâ tüm fetal hücre tiplerini oluşturabilir, ancak plasentaya katkıda bulunma yetilerini giderek kaybederler.
İleri deneyler, bu LINE-1 RNA moleküllerinin DNA'yı hücre çekirdeğinin üç boyutlu alanında düzenleyen iskeleler olarak işlev gördüğünü gösterdi. Temel genleri içeren kromozom 19'i gen susturma bölgesine taşımaya yardımcı olarak embriyonun daha sonraki evrelere sorunsuzca ilerlemesini sağlarlar.
"Çalışmamız, LINE-1'in embriyonun hücrelerini farklı işlevler için özelleştirmeye başladığı kritik geçişte gen ekspresyonunu düzenlediğini gösteriyor. Bulgularımız bunun rastlantısal değil, önemli bir evrimsel mekanizma olduğunu düşündürüyor," dedi Dr. Zhang.
Şaşırtıcı biçimde, bu yeni rol LINE-1'in olağan davranışına ters düşüyor. Potansiyel olarak zararlı mutasyonlara yol açacak şekilde yeni genomik konumlara sıçramak yerine, LINE-1 öğeleri bu kritik bağlamda gelişimi özellikle destekleyerek erken insan büyümesindeki önemlerinin altını çiziyor.
Bu temel araştırmanın doğurganlık tedavisi ve rejeneratif tıpta kök hücre kullanımı için önemli sonuçları vardır. Ayrıca nörolojik bozukluklar ve kanser dâhil, bu öğelerin rol aldığı hastalıklarda araştırılabilecek yeni bir LINE-1 rolünü de ortaya koyuyor.
Lunenfeld-Tanenbaum Araştırma Enstitüsü direktörü ve araştırmadan sorumlu başkan yardımcısı Dr. Anne-Claude Gingras şunları söyledi: "Bu çalışma, insan gelişimi ve bu gizemli genomik öğeler hakkında öğrenmemiz gereken ne kadar çok şey olduğunu vurguluyor. Bu önemli keşifle yeni bir çığır açtıkları için meslektaşlarımı kutluyor, devam eden araştırmalarının neleri ortaya çıkaracağını merakla bekliyorum."
Çalışma, Canadian Institutes of Health Research, Great Gulf Homes Charitable Foundation ve University of Toronto Medicine by Design programı tarafından finanse edildi.
Haberler | Yeni Bilimsel Bulgu: Transpozonlar İnsan Gelişiminin Erken Dönemini Nasıl Etkiler?
Haber | Yeni Bilimsel Bulgu: Transpozonlar Erken İnsan Gelişimini Nasıl Etkiliyor
Yeni bir çalışma, erken insan gelişimindeki önemli bir geçişin kendi genlerimizden değil, transpozon adı verilen DNA öğelerinden etkilendiğini ortaya koydu. Sinai Health araştırmacıları tarafından yürütülen çalışma, bu gizemli DNA parçalarına ilişkin geleneksel görüşlere meydan okuyor ve insan gelişimi ile hastalıktaki önemli rollerini ortaya çıkarıyor.
"İnsanlar transpozonları, çoğalmak için hücrelerimizi ele geçiren virüs benzeri parazitler olarak düşünme eğilimindedir," dedi Lunenfeld-Tanenbaum Araştırma Enstitüsü kıdemli eş yazarı ve kıdemli araştırmacısı Dr. Miguel Ramalho-Santos. "Ancak çalışmamız, bu öğelerin yalnızca genomik parazitler olmadığını; erken gelişim için gerekli olduklarını ortaya koydu."
Developmental Cell'de yayımlanan çalışma, transpoze edilebilir öğelerin insan embriyonik hücrelerinin daha erken bir duruma geri dönmek yerine erken gelişim boyunca normal şekilde ilerlemesini sağlamada kilit rol oynadığını gösteriyor. Araştırmacılar, LINE-1 ya da uzun aralıklı nükleer öğe-1 üzerine odaklandı. Genomumuzun 2%'inden azını oluşturan genlere yalnızca eşlik etmekten ziyade, LINE-1 öğeleri hücrelerdeki genetik materyalin 20%'ünü oluşturur. Bazıları kendilerini çoğaltabilir, genom içinde hareket edebilir ve yeni konumlara yerleşebilir; bu nedenle "bencil DNA" olarak adlandırılırlar.
Bilim insanları, genomu bozup hemofili, nörolojik bozukluklar ve kanser dâhil hastalıklara neden olabildikleri için bu öğeleri uzun süredir büyük ölçüde zararlı kabul ediyordu.
Doktora sonrası araştırmacı ve diğer kıdemli eş yazar Dr. Juan Zhang, ilk olarak erken embriyolardaki bol miktardaki LINE-1 RNA mesajlarıyla ilgilenmeye başladı. RNA mesajları genomun etkin bölümlerinden transkribe edilir; bu da LINE-1 öğelerinin bu kritik erken evrelerde etkin olduğunu gösterir.
"Transpozonlar zararlıysa, erken embriyoda neden etkindir? Bu, henüz oluşmaya başlayan bir embriyodur. Herhangi bir tehlikeli yerleşim, bireyin gelişimi boyunca yayılırdı," dedi Dr. Zhang.
Kültürdeki insan embriyonik kök hücrelerinde (ESC'ler) LINE-1 ekspresyonu baskılandığında hücreler daha ilkel sekiz hücreli evreye geriledi. Bu evrede, sekiz özdeş totipotent hücre hem embriyoya hem de plasentaya dönüşebilir. Bu evrenin ötesinde ESC'ler hâlâ tüm fetal hücre tiplerini oluşturabilir, ancak plasentaya katkıda bulunma yetilerini giderek kaybederler.
İleri deneyler, bu LINE-1 RNA moleküllerinin DNA'yı hücre çekirdeğinin üç boyutlu alanında düzenleyen iskeleler olarak işlev gördüğünü gösterdi. Temel genleri içeren kromozom 19'i gen susturma bölgesine taşımaya yardımcı olarak embriyonun daha sonraki evrelere sorunsuzca ilerlemesini sağlarlar.
"Çalışmamız, LINE-1'in embriyonun hücrelerini farklı işlevler için özelleştirmeye başladığı kritik geçişte gen ekspresyonunu düzenlediğini gösteriyor. Bulgularımız bunun rastlantısal değil, önemli bir evrimsel mekanizma olduğunu düşündürüyor," dedi Dr. Zhang.
Şaşırtıcı biçimde, bu yeni rol LINE-1'in olağan davranışına ters düşüyor. Potansiyel olarak zararlı mutasyonlara yol açacak şekilde yeni genomik konumlara sıçramak yerine, LINE-1 öğeleri bu kritik bağlamda gelişimi özellikle destekleyerek erken insan büyümesindeki önemlerinin altını çiziyor.
Bu temel araştırmanın doğurganlık tedavisi ve rejeneratif tıpta kök hücre kullanımı için önemli sonuçları vardır. Ayrıca nörolojik bozukluklar ve kanser dâhil, bu öğelerin rol aldığı hastalıklarda araştırılabilecek yeni bir LINE-1 rolünü de ortaya koyuyor.
Lunenfeld-Tanenbaum Araştırma Enstitüsü direktörü ve araştırmadan sorumlu başkan yardımcısı Dr. Anne-Claude Gingras şunları söyledi: "Bu çalışma, insan gelişimi ve bu gizemli genomik öğeler hakkında öğrenmemiz gereken ne kadar çok şey olduğunu vurguluyor. Bu önemli keşifle yeni bir çığır açtıkları için meslektaşlarımı kutluyor, devam eden araştırmalarının neleri ortaya çıkaracağını merakla bekliyorum."
Çalışma, Canadian Institutes of Health Research, Great Gulf Homes Charitable Foundation ve University of Toronto Medicine by Design programı tarafından finanse edildi.
Haber kaynağı:
İnternetten derlendi