Vücudumuzda 250’den fazla hücre var, bu hücrelerimiz birebir aynı DNA’ya sahip olmalarına rağmen, örneğin karaciğer ve sinir hücrelerimiz birbirinden oldukça farklı yapıya ve göreve sahiptir, gen kodlamamızda değişikliğe sebep olmadan bu farklılaşmayı sağlayan değişimlere epigenetik denir. Epigenetik değişiklikler ile DNA’nın bazı bölgeleri aktif veya sessiz duruma getirilebilir. Çok ilginç olarak, tanımlanmış hücresel farklılıkların yanısıra, çevresel koşullar ve yaşam biçimimize göre bu epigenetik işaretler hayatımız boyunca değişime açıktır. Örneğin, sigara akciğer hücrelerindeki epigenetik yapıyı değiştirerek zamanla kansere neden olur. Bunun yanısıra, stres, hastalık ve diyet gibi faktörler de hücrelerin epigenetik hafızasında tutulur ve uzun vadeli sonuçlara sebep olabilir.

Biyologlar nesiller arası epigenetik kalıtımı bakteriden protistaya, mantardan bitki ve hayvanlara birçok canlıda yıllardır gözlemledi. Örnekleyecek olursak, meyve sineklerinin bazı kimyasallara maruz bırakılmaları en az 13 nesil boyunca göz üzerinde dikenli çıkıntıların oluşmasına sebep olmuş. Başka bir çalışmaya göre, hamile sıçanlara üreme hormonlarını etkileyen bi kimyasal verilmesi nesiller boyu hasta yavruların doğmasına sebep olmuş. Ve insanlarda yapılan araştırma, kötü beslenen yetişkinlerin çocuk ve torunlarında kalp hastalıkları ve diyabet gözlenme oranının daha yüksek olduğunu göstermiş.

Geçtiğimiz yıllarda yapılan bir başka araştırma, edindiğimiz korkularımızın bile kalıtıldığını gösterdi. Emory Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde yapılan çalışmada, erkek farelere badem gibi kokan bir kimyasal ile aynı anda ayaktan elektrik şoku uygulanmış. Bu uygulamayı aynı şekilde birkaç kere uygulayınca fareler kokuyu aldıkları an korkma belirtisi göstermişler. Daha sonra bu farelerin yavrularının ve hatta torunlarının da aynı kokuyu ilk duydukları anda elektrik şok verilmemesine rağmen aynı şartlanmayı yaşadıklarını gözlemlemişler.

Bu örnekler DNA diziliminde bir değişiklik olmamasına rağmen dış etkenlerin gen ifademizi nasıl etkilediğini gösteriyor. Uzun süredir bu epigenetik değişikliklerin nesillere aktarılmayacağı, özellikle de sperm ve yumurta hücresinin gelişimi sırasında epigenetik her türlü hafızanın silineceği düşünülüyordu. Birkaç ay önce Max Planck Enstitüsü’nden araştırmacılar Science dergisinde yayımladıkları çalışma ile epigenetik değişikliklerin anneden embriyoya geçtiğini gösterdi. Meyve sineklerinin model olarak kullanıldığı çalışmada, insanlarda da gözlenen DNA metilasyonu (H3K27me3) üzerine odaklanıldı. DNA metilasyonu DNA’ya metil grubu ekleyerek ilgili genin ifadesinin değişmesine neden olur, genelde aktif geni baskılar. Annenin yumurta hücresindeki diğer epigenetik işaretlemeler silinirken, metillenmiş DNA’nın döllenme sonrasında da metil grubunu tuttuğunu gözlemlediler. Bu aktarımın embriyo için önemini anlamak için H3K27me3 işaretini koyan enzimi genetik işlemlerle ortadan kaldırınca embriyonun gelişemediğini keşfettiler, böylece epigenetik kalıtımın embriyo gelişimindeki bilinmeyen önemi de anlaşılmış oldu. Normalde baskılanan genlerin, metilleme ortadan kalkınca normal zamanından önce aktif hale gelerek embriyonun ölümüne neden olması, epigenetik kalıtımın genetik kodun ifade edilmesindeki hayati önemini gösterdi.

Aileden kalıtımın yanısıra, geçtiğimiz aylarda yapılan ilginç bir çalışma çevresel koşulların etkisiyle oluşan epigenetik değişimlerin bebeklerin hayatlarını uzun vadede nasıl etkilediğini gösterdi. 94 sağlıklı bebeğin incelendiği bu çalışmaya göre bebeklerin 5 haftalıktan 4,5 yaşa kadar sarılmak ve kucakta tutmak gibi fiziksel etkileşimlere ne kadar süre maruz kaldıkları raporlandı. Fiziksel etkileşime daha az maruz kalan çocukların (özellikle stresli bir bebeklik geçirenlerin) DNA’larında beş farklı bölgede metilasyon farklılığı olduğu gözlemlendi. Bu beş bölgeden bir tanesi bağışıklık sisteminde önemli bir rol oynayan gene yakınken, bir diğeri metabolizma için önemli bir gene yakındı. Uzun vadede gelişim ve sağlığa etkileri bilinmemekle birlikte bu epigenetik değişim bebeklerin yaşlarına göre az gelişmişlik göstergesidir.

Bu çalışmalar epigenetik değişikliklerin nesiller boyu aktarımının yanısıra embriyo/bebek gelişimi sırasındaki gen ifadesinde önemini de gösterdi. “Dede körük yer dişi kamaşır” diye boşuna söylememişler; bu çalışmalar açıkça gösteriyor ki, anne-babamızdan ve hatta ninelerimizden ve dedelerimizden genlerden çok daha fazlasını alıyoruz. Gen ifademiz, gen kodlarımızın yanısıra bizim ve üst nesillerimizin çevresel etkenlere ve yaşam biçimimize sanılandan çok daha güçlü kimyasal bağlarla bağlı.

Hazırlayan: Gizem Karslı Uzunbaş

Düzenleyen: F. Gözde Çilingir

Kaynaklar:

– Hughes V. “Epigenetics: The sins of the father”, Nature (2014), 507 (7490), 22-24.
– Dias BG & Ressler KJ. “Parental olfactory experience influences behavior and neural structure in subsequent generations”, Nature Neuroscience (2014), 17, 89-96.
– “Epigenetics: 100 Reasons to change the way we think about genetics” https://www.sciencedaily.com/releases/2009/05/090518111723.htm (Çalışmanın orijinal kaynağı: Jablonka et al. Transgenerational epigenetic inheritance: Prevalence, mechanisms, and implications for the study of heredity and evolution. The Quarterly Review of Biology, 2009; 84 (2): 131 DOI: 10.1086/598822)
– “Epigenetics between the generations: We inherit more than just genes” https://www.sciencedaily.com/releases/2017/07/170717100548.htm (Çalışmanın orijinal kaynağı: Zenk F et al. Germ line-inherited H3K27me3 restricts enhancer function during maternal-to-zygotic transition. Science, Vol. 357, Issue 6347, pp. 212-216; July 14th, 2017 DOI: 10.1126/science.aam5339)
– “Holding infants — or not — can leave traces on their genes” https://www.sciencedaily.com/releases/2017/11/171127094928.htm (Çalışmanın orijinal kaynağı: Moore SR et al. Epigenetic correlates of neonatal contact in humans. Development and Psychopathology, 2017; 29 (05): 1517 DOI: 10.1017/S0954579417001213)