İksir İrem Karakaş Giriş
Karacalar, embriyoları uzun süreli uyku haline giren birkaç memeliden biridir. ETH Zürih araştırmacıları, modern moleküler yöntemleri kullanarak embriyonun uyanıklık durumunu kontrol eden sinyalleri tanımladılar ve ilk defa tam olarak bu fazda neler olduğunu gösterdiler.
İsviçre ormanlarında yaygın görülen karacalar, bir özellikleriyle diğer geyik türlerinden ayırt edilir. Çiftleşmeden ve yumurtanın yaz ortasında döllenmesinden sonra, toplu iğne başı büyüklüğündeki embriyo uterusa yerleşemez ve embriyonik diyapoz denilen bir uyku dönemine girer. Bu dönem, dört aydan fazla bir süre sonra aralık ayında sonlanır. Ancak o zaman embriyo, gelişimine normal hızda devam eder ve uterusa yerleşir. Mayıs ayında, dört buçuk aylık “gerçek” gebelikten sonra anne geyik 1 ila 3 arasında yavru doğurur.
Bu olgu 150’den fazla senedir bilinmesine rağmen hala kafa karıştırıcıdır. Embriyonik diyapozun çeşitli formlarının 130’dan fazla memeli çeşidinde meydana geldiği biliniyor. Ancak karacalardaki kadar uzun süreli olanı nadir olarak gözlemlendi. Ve en önemlisi neredeyse hiçbir türde karacadaki kadar belirgin, sürekli bir yavaşlama görülmez, onun yerine süreç tamamen biter. Bilim insanları, farelerde diyapozu yapay olarak indükleyebilir. Buna karşın karacalarda embriyoyu canlı tutarken diyapozu kontrol eden faktörler hala belirsizdir.
ETH Zürih’te Hayvan Fizyolojisi Profesörü Susanne Ulbrich tarafından yönetilen araştırma grubu, bir süre için karacalardaki diyapozun gizemini araştırıyor. Yeni çalışmada, araştırmacılar embriyo uyku halindeyken hangi moleküler süreçlerin gerçekleştiğini gösterdi: embriyonik hücreler, çok yavaş da olsa diyapoz sırasında bölünmeye devam ediyor. Hücrelerin sayısı, embriyonik kök hücreler dahil, her iki-üç haftada bir ikiye katlanıyor. PNAS dergisinde henüz yayımlanmış olan bu çalışma, ETH grubunun yanında Zürih ve Bern Üniversitelerinden araştırmacıları ve Fransız ve Alman araştırma kurumlarından araştırmacıları da dahil eder.
Gen Transkriptleri ve İncelenen Sinyal Molekülleri
Embriyonik hücrelerin normal hızda bölünmesini neyin engellediği sorusunu cevaplamak için araştırmacılar, ilk olarak uterus sıvısının moleküler bileşimini inceledi. Daha sonra embriyonun ve uterus epitel hücrelerinin transkriptomuna (tüm mesajcı RNA moleküllerinin toplamı) daha yakından baktılar.
Araştırmacılar, uterus sıvısında hücre bölünme hızını düzenleyebilen sinyal maddeleri buldular. Serin amino asidi özellikle göze çarptı. ETH araştırmacıları, diyapozun sonuna doğru uterus sıvısındaki belirli amino asitlerin yoğunluğunun değiştiğini gösterdi. Bu değişimle eş zamanlı olarak hücre çoğalma hızı normale döner.
Bu süreç, repamisinin moleküler kompleks memeli hedefini (mTOR) de dahil eder. mTOR, amino asitlere reaksiyon verir ve memeli hücrelerindeki, kanserle ilişkili hücreler dahil, birkaç metabolik sinyal yolunda kritik rol oynar. mTORC1, protein sentezini düzenler ve bu hücrelerin büyüme ve bölünmelerini kontrol eder.
Yeni bulgulara göre, yalnızca mTORC1’in faaliyeti, mTORC2 faaliyeti olmadan, karaca embriyolarında diyapoz boyunca baskılanır. Diyapozlu farelerde bu durumun askine hem mTORC1 hem de mTORC2’nin inhibisyonu üzerine hücre bölünmesinin tamamen durduğu görülür.
Diyapozun sonuna doğru, utuerus sıvısındaki amino asit seviyesinde gerçekleşen önemli artış mTORC1’i aktive eder. Bu durum sırasıyla metabolik genlerin ve hücre döngüsü genlerinin ifadesini artırır. Karaca embriyolarında diyapoz sırasında mTORC2 inhibe edilmediği için araştırmacılar bunun hücre bölünmesinin neden yavaş devam ettiğini açıkladığını varsayıyor.
Bu çalışmada araştırmacılar, çeşitli amino asitlerin yanındaki diğer sinyal moleküllerini incelemediler. Bu durum, amino asitlerin embriyonik gelişimin yeniden başlamasında sorumlu olup olmadığını ve embriyonun kendisinin de anne hücreleri ve sinyal yolları üzerinde etkili olan molekülleri salgılayıp salgılamadığını belirsiz kılıyor. Embriyo, belirli sinyal molekülleri aracılığıyla annesine varlığını belli edebilir. Ulbrich, gelecek çalışmalarında bu bilgi açığını kapatmak istiyor.
Üreme Biyolojisine Yeni Işık
Yeni bulgular üreme biyolojisine ve gelişimsel biyolojiye ışık tutuyor. Memelilerde hamileliğin nasıl belirlendiği sorusu temel bir sorudur. Örneğin, kadınlarda ve evcil sığırlarda embriyolar uterusa yerleşirken sıklıkla başarız olur ve ölür. Ulbrich, bu durumun anne ile embriyo arasındaki karmaşık etkileşimlerle ilgisi olduğunu söylüyor. Başarılı bir hamileliğin kusursuz zamanlama gerektirdiğini de ekliyor. Embriyo, uygun moleküler sinyaller göndererek doğru zamanda varlığını belli etmeli annenin döngüsünü yarıda kesmelidir. Ulbrich: “Anne ile embriyo arasındaki bu etkileşimi daha iyi anlamak istiyoruz.” Bunun için karacaların ideal bir model olduğunu söylüyor. Karacaların embriyonik gelişimi sığırlarınkine çok benzerdir ama ağır çekimde gerçekleşir. “Bu, olayların sırasını geçici olarak daha iyi çözmemize ve nedensel ilişkileri bulmamıza olanak sağlar.”
Bulgular, insanlarda tüp bebek gelişimine de katkıda bulunuyor ve belki bu sayede embriyoların bu kadar uzun süre dondurulmasına gerek kalmayabilir. Dahası, hücrelerin, embriyonik kök hücreler dahil, bölünme hızını kontrol etmek için doğal faktörler kullanılabilir.
Kaynak: https://phys.org/news/2021-08-embryonic-motion.html
Görsel Kaynak: https://annelertoplandik.com/blog/6-haftalik-gebelik-anne-ve-bebek/
Editör: Meryem Melisa KAR
