Okuma süresi: 4 dk

Nöron kök hücrelerinin beyin hücreleri olan nöronlara dönüşmesi ve serebral korteksin büyümesi sürecine nöron doğuşu anlamına gelen nörogenez denilir. UCLA’da (University of California Los Angeles) çalışan araştırmacılar insan nörogenezinde genetik düzenleyeci mekanizmaların haritasını ilk kez çıkardı. Bilim insanları beynimizin büyümesini yöneten ve bazı durumlarda ilerleyen yaşlarda ortaya çıkan bazı beyin hastalıklarına sebebiyet veren kimi etmenleri saptadılar.

Çalışmanın arkaplanı

İnsan beyni sahip olduğu büyük serebral korteksi nedeniyle farelerin ve maymunların beyinlerine göre farklılık gösterir. Beyin organının en gelişkin olduğu bölge olan serebral korteks düşünme, algılama ve karmaşık iletişimlerden sorumludur. Bilim insanları insan beyninin gelişimini sağlayan ve bilincin oluşmasında önemli rol oynayan beyindeki hücresel ve moleküler mekanizmaları anlamaya yeni yeni anlamaya başlamakta.

Beyin gelişimi beynin belirli bölgelerinde veya belirli hücre tiplerinde ve bunun yani sıra belirli dönemlerde ifade edilen genlerin öncülüğünde gerçekleşir. Gen ifadesi, ki DNA’mızın protein gibi işlevsel bir ürüne dönüşme işlemidir, birçok farklı seviyede DNA kısımları üzerinde aç/kapa anahtar gibi çalışan mekanizmalarca düzenlenir. Ancak bugüne dek nörogenez sırasında kromozom üzerinde çalışan bu tarz anahtarların etkinliğini ve konumunu gösteren haritalandırma yapılmamıştı.

            Yöntem

UCLA araştırmacıları ATAC-dizilimi adı verilen bir moleküler biyolojik bir yön-tem kullanarak nörogenez sırasında genomun hangi bölgesinin aktif olduğunu gösteren bir haritalandırma yaptılar. Bu veri ile beynin ilgili bölgerindeki gen ifadesi verilerini birleştirdiler. Araştırmacılar aynı zamanda daha önce yayın-lanan kromozomların kıvrımlanma modellemesine dair verileri de kullandılar. Kromozomların kıvrımlanma modellemesi genetik bilginin nasıl kodlandığını etkiler. Birleştirilen bu veriler nörogenez sırasında görev alan temel genleri düzenleyen biyolojik unsurların belirlenmesinde araştırmacıların işini ko-laylastırdı. EOMES/Tbr2 adındaki bir genin kapalı olması, yani gen ifadesinin gerçekleşmemesi, birçok ciddi beyin hastalıkları ile ilintilidir.

Araştırmacılar hedef genlerin önemli görevlerinin olduğunu CRISPR teknolojisi kullanarak doğruladılar. CRISPR teknolojisi hücre içindeki DNA parçacıklarının kısmi olarak çıkarılmasını, düzenleyici olarak görev alan bir grup anahtarların da düzeltilmesini ve böylelikle gen ifadesi ve nörogenez üzerindeki etkilerini araştırmayı olanaklı kılan bir teknolojidir.

Çalışmanın önemi

Araştırmacılar şizofreni, depresyon, nevroz, DEHB olarak da bilinen dikkat eksik-liği ve hiperaktivite bozukluğu gibi ilerleyen yaşlarda ortaya çıkabilen psikiyatrik bozuklukların temellerinin fetüs beyninin gelişiminin ilk safhalarında atılabildiklerini buldular. Bilim insanlarına göre bir insanın geleceğindeki bilişsel yetkinlikleri nörogenez sırasında şekilleniyor.

Bilim insanları insan serebral korteksinin neden insan olmayan pri-matlarınkinden daha büyük olduğunu belirleyen önemli bir mekanizma buldu-lar. Ayrıca fibroblast büyüme faktörü reseptörü geninin ifadesini değiştiren bir genom dizilimi saptadılar. Fibroblast büyüme faktörü reseptörünün hücre bö-lünmesi ve çoğalması, hücreye belirli görevler atama gibi önemli biyolojik işlevleri düzenleyici görevleri vardır. İnsandaki genom dizilimi fareninkilere ve insan olmayan primatlardakilere göre daha aktif ve bu da insan beyninin neden daha büyük olduğunu açıklamaya yardımcı oluyor.

 

Çeviren: Gonca Bayraktar

Haberin kaynağı: “Genetic ‘Switches’ that Guide Human Brain Development Mapped”, https://www.technologynetworks.com/neuroscience/news/genetic-switches-that-guide-human-brain-development-mapped-296206

Orjinal makale: de la Torre-Ubieta, L., Stein, J. L., Won, H., Opland, C. K., Liang, D., Lu, D., & Geschwind, D. H. (2018). The Dynamic Landscape of Open Chromatin during Human Cortical Neurogenesis. Cell.

 

 

Çevirenin notu: Beynin bilişsel anlamda yetkinliğini rakamlarla ifade edilen büyüklük ile doğru orantılamak bilimde gelinen şu noktada doğru kabul edilmemekte; asıl karmaşıklığın ve dâhi sonucu olarak gelişkinliğin temelinde ortalama 100 milyar hücrenin ve her bir hücrenin diğer hücrelerle ortalama 10000 sinaptik bağlantı yapması (sadece etkileyen bu parametreler olmasa da) gerçeğinin yattığı düşünülmektedir.