Mitokondri, eski bakterilerin doğrudan torunları olarak, her zaman biraz yabancı olarak görülmüştür. Şimdi ise, mitokondrilerin düşündüğümüzden daha tuhaf olabileceğini gösteren bir çalışma ortaya çıktı.
Araştırma, beyin hücrelerimizdeki mitokondrilerin DNA'larını sıklıkla çekirdeğe fırlattığını ve bu DNA'nın hücrelerin kromozomlarına entegre olduğunu buldu. Ve bu eklemelerin zarar verebileceği öne sürülüyor: Çalışmanın neredeyse 1,200 katılımcısı arasında, beyin hücrelerinde daha fazla mitokondriyal DNA eklemesine sahip olanlar, daha az eklemeye sahip olanlara kıyasla daha erken ölüm riski taşıyor.
"Mitokondriden insana ait genoma DNA transferinin nadir bir olay olduğunu düşünüyorduk," diyor Columbia Üniversitesi Vagelos Tıp Fakültesi'nde davranışsal tıp doçenti ve mitokondriyal psikobiyolog Martin Picard. Picard, çalışmayı Michigan Üniversitesi'nden Ryan Mills ile birlikte yürüttü.
"Bir kişinin yaşamı boyunca birkaç kez gerçekleştiği görülüyor, bu gerçekten şaşırtıcı," diye ekliyor Picard. "Farklı beyin bölgelerinde birçok bu tür eklemeler bulduk, ancak kan hücrelerinde bulamadık, bu yüzden daha önce yapılan birçok çalışma bu olayı kaçırmış olabilir."
Mitokondriyal DNA'nın Virüs Benzeri Davranışı
Mitokondriler tüm hücrelerimizde yaşar, ancak diğer organellerden farklı olarak, mitokondrilerin kendi DNA'sı vardır; bu, yaklaşık otuz kadar gen içeren küçük bir dairesel iplikçiktir. Mitokondriyal DNA, yaklaşık 1.5 milyar yıl önce tek hücreli atalarımızın içine yerleşmiş eski bakterilerden kalan bir kalıntıdır.
Son birkaç on yılda, araştırmacılar mitokondriyal DNA'nın zaman zaman organelden çıkarak insan kromozomlarına "atladığını" keşfettiler.
"Mitokondriyal DNA, genomdaki kesikleri kullanarak kendini yapıştırır veya insan genomunda hareket eden retrotranspozonlar gibi 'sıçrayan genler' gibi davranır," diyor Mills.
Bu eklemelere nükleer-mitokondriyal segmentler (NUMTs, 'new-mites' olarak telaffuz edilir) denir ve milyonlarca yıldır kromozomlarımızda birikmektedir.
"Sonuç olarak, hepimiz atalarımızdan miras aldığımız yüzlerce vestigial, çoğunlukla zararsız mitokondriyal DNA segmenti ile dolaşıyoruz," diyor Mills.
Mitokondriyal DNA Ekleme Yaygındır
Son birkaç yıl içinde yapılan araştırmalar, "NUMTogenezi"nin bugün de devam ettiğini göstermiştir.
"Sıçrayan mitokondriyal DNA sadece uzak geçmişte meydana gelmiş bir şey değil," diyor Kalpita Karan, Picard laboratuvarında postdoktoral araştırmacı ve Mills laboratuvarından araştırma görevlisi Weichen Zhou ile birlikte çalıştı. "Nadir olmakla birlikte, yeni bir NUMT'in insan genomuna entegre olması her 4,000 doğumdan birinde gerçekleşiyor. Bu, maya hücrelerinden insanlara kadar korunmuş bir şekilde mitokondrilerin nükleer genlerle iletişim kurmasının birçok yolundan biridir."
Yeni kalıtsal NUMT'lerin hala oluşturulduğu gerçeği, Picard ve Mills'i NUMT'lerin yaşam süremiz boyunca beyin hücrelerinde de ortaya çıkıp çıkmadığını merak etmeye itti.
"Kalısal NUMT'ler genellikle zararsızdır, çünkü genellikle gelişimin erken aşamalarında ortaya çıkarlar ve zararlı olanlar ortadan kaldırılır," diyor Zhou. Ancak, eğer bir mitokondriyal DNA, bir gen veya düzenleyici bölgede kendini entegre ederse, bu kişinin sağlığı veya yaşam süresi üzerinde önemli etkiler yaratabilir. Nöronlar, hasar gördüğünde beyin yeni bir beyin hücresi üretmediği için NUMT'lerden kaynaklanan zararlara karşı özellikle hassas olabilirler.
Yeni NUMT'lerin beyin üzerindeki kapsamını ve etkisini incelemek için, Columbia Üniversitesi'nde Translasyonel ve Hesaplamalı Nöroimmünoloji Merkezi'nde yardımcı doçent olan Hans Klein ile çalıştılar. Klein, ROSMAP yaşlanma çalışmasındaki (Rush Üniversitesi'nden David Bennett tarafından yürütülen) katılımcılardan DNA dizilerine erişim sağladı. Araştırmacılar, 1,000'den fazla yaşlı yetişkinden alınan saklanmış doku örneklerini kullanarak beyinlerinin farklı bölgelerinde NUMT'leri aradılar.
Analizleri, nükleer mitokondriyal DNA'nın insan beyninde -- özellikle prefrontal kortekste -- meydana geldiğini ve bir kişinin yaşam süresi boyunca birkaç kez gerçekleştiğini gösterdi.
Ayrıca, prefrontal kortekste daha fazla NUMT bulunan kişilerin, daha az NUMT bulunan bireylerden daha erken öldüğünü buldular. "Bu, NUMT'lerin ilk kez işlevsel sonuçlara sahip olabileceğini ve yaşam süresini etkileyebileceğini öne sürüyor," diyor Picard. "NUMT birikimi, yaşlanma, işlevsel azalma ve yaşam süresine katkıda bulunabilecek genom instabilite mekanizmaları listesine eklenebilir."
Stres NUMTogeneziyi Hızlandırır
Beyindeki NUMT'lere neyin neden olduğunu ve neden bazı bölgelerin diğerlerinden daha fazla NUMT biriktirdiğini anlamak için araştırmacılar, birkaç ay boyunca kültüre edilebilen ve yaşlandırılabilen insan deri hücreleri popülasyonunu incelediler. Bu, olağanüstü uzun vadeli "yaşam süresi" çalışmalarını mümkün kıldı.
0 Yorumlar