Çevrenin Genler Üzerindeki Etkisi

Çevre-Gen Etkileşimi: Epigenetik

Gen-çevre etkileşimi denildiği zaman “Epigenetik” tanımı karşımıza çıkıyor. Epigenetik, mitotik olarak aynı DNA dizisinden bağımsız olarak genom aktivitesini düzenleyen moleküler faktör ve süreçler olarak tanımlanabilir. Epigenetik kavramı özellikle yüksek organizasyonlu canlılarda, canlının embriyodan yetişkin bir bireye doğru gelişiminde etkili olduğu görülmüştür.

Her ne kadar bazı az görülen hastalıklar genlerdeki mutasyonlardan kaynaklansa da astım gibi çok yaygın ve karmaşık olan hastalıklar çok sayıda gen ve bu genlerin çevre ile olan etkileşiminden de kaynaklanabilir. Gen-çevre etkileşimlerimde insanların sahip olduğu genlerin çevresel stres faktörleri ile etkileşimi sonucu fenotipleri etkilenir. Bu çevresel stres faktörlerine kişinin yaşam tarzı, sigara kullanımının olup olmaması, fiziksel aktivite yoğunluğu, yaşanılan ekosistemdeki kirleticiler, kişinin sosyal statüsü gibi durumları örnek olarak verebiliriz.

cevrenin-genler-uzerindeki-etkisi — Görsel 1: Çevresel faktörlerin gen anlatımına etkileri

Gen-çevre etkileşimleri ile farklı genotiplere sahip bireyler farklı seviyelerde hastalık riski ile karşı karşıya kalabilirler. Hastalıkların genom ile ilişkilendirilmeleri için birçok çalışma yapılmış olsa da gen-çevre etkileşimine dair yapılan testlerin istatistiksel oranı oldukça düşüktür ve genomdaki birçok gen birbirini etkileyebileceğinden genotip karşılaştırması yaparken çok dikkatli olunması gerekir.

Çevresel stres faktörleri genetik materyal üzerinde DNA metilasyonuna, kromatin modellenmesi ve histon modifikasyonuna ve kodlanmayan RNA’lar üzerine etki ederler. Bu etkilerden yalnızca DNA metilasyonu ve histon modifikasyonları kalıtsaldır. Diğer etkilerin kalıtsal olup olmadığı konusunda net bir çalışma henüz yapılmamıştır.

DNA Metilasyonu

DNA metilasyonu, hücre bölünmesinin ardından somatik hücreler tarafından kalıtsal olan bir modifikasyondur. DNA metilasyonu farklı gen bölgelerinde farklı etkiler yaratır. Örneğin genler arası bölgelerde metilasyon ile mutasyona sebep olabilecek potansiyeldeki materyali baskılarken promotör bölgelerin metillenmesi genellikle o gen bölgesinin susturulması ile sonuçlanır.

DNA metilasyonuna bağlı epigenetik değişiklikler hızlandırılmış biyolojik yaşlanmanın bir göstergesi olarak da kullanılabilir. Memeli dokularında korunan bir dizi CpG bölgesinin kullanıldığı makine öğrenimi ile canlının biyolojik yaşı tahmin edilmeye çalışılır. Eğer elde edilen tahmin biyolojik yaşı aşıyor ise çevresel etmenlerin yaşlanmayı hızlandırdığı öngörülür. Örneğin popülasyona dayalı bir hava kirliliği çalışmasında hava kirliliği ve tütün dumanına maruz bırakılan bireylerin kan ve akciğer dokularında ileri derecede DNA metilasyonu gözlemlenmiştir.

Histon Modifikasyonları

Histonlar asetilasyon, metilasyon, fosforilasyon, glikolizasyon, sumolasyon gibi posttranskripsiyonel modifikasyonlara uğrarlar. Histonlar üzerinde meydana gelen bu değişiklikler kromatin yapısının sıkı veya gevşek olma durumunu etkileyerek hangi genlerin ifade edileceği konusunda regülatör olarak önemli bir rol oynar. Bu modifikasyonlar kromatinin transkripsiyonel olarak daha aktif olan ökromatine veya daha az aktif olan heterokromatine dönüşmesine neden olur.

Sonuç olarak çevremizde gerçekleşen her hareket epigenetik modifikasyonları tetikleyerek gen aktivitelerinin değişmesine sebep olurlar. Çevresel stres faktörlerine maruz bırakılan kişilerin zaman içerisinde epigenetik değişiklikler geliştirip geliştirmediği ve hastalık geliştirip geliştirmediği konusunda daha ileri araştırmalara ihtiyaç vardır.

Kaynaklar:

Görsel Kaynak: https://mungfali.com/explore.php?q=Cancer%20Epigenetics%20Drug%20Discovery

Editör: Yasemin CANKAT