Virüsler enfekte ettikleri hücrelerin genomuna kendi genlerini entegre ederek bir nevi ayak izlerini bırakmış olurlar. Insan genomu da bu yolla birçok viral gene ev sahipliği yapmaktadır. Bu genlerden kimilerinin tekrar faaliyete geçmesinin bazı kanser ve otoimmün rahatsızlıklara sebep olduğu bilinmektedir [1]. Ancak dirilen kimi genlerin faydalarının da olabileceği yapılan çalışmalarla gösterilmiştir [2].

Cell dergisinin 11 Ocak 2018 tarihli sayısında yayımlanan iki çalışmada bilim insanları, Arc geninin belirli bölgelerine entegre olmuş ve evrimsel süreçte korunmuş viral gen artıklarının hücreler arası bilgi alışverişinin sağlanmasında rol oynadığını ortaya koydular. Hücrelerin bilgi değişiminde kullandığı bu viral benzeri mekanizmanın uzun süreli bellek oluşumuna ve diğer sinirsel faaliyetleri kontrol etmede önemli olabilcegi öne sürülmekte.

Utah Universitesi’nden sinir bilimci Jason Shepherd’in farelerde, Massachusetts Tıp Fakultesi’nden hücre biyologu Vivian Budnik’in ise sirke sineklerinde eş zamanlı olarak ortaya koyduğu sonuçların odak noktasını hücrelerin zarlarından koparıp saldıkları balon şeklindeki keseler ve bunların içerisinde taşınan maddeler oluşturuyor. Bu balon şeklindeki keseler hücreden koptuktan sonra hücreden uzaklaşır ve vücut içinde dolaşmaya başlarlar. Ancak bu keselerin görevlerinin ne olduğu ve ne taşıdığı tam olarak bilinmiyor.

Söz konusu araştırmaların sonucunda, sinir hücrelerinin zarlarından kopan bu keseciklerin Arc denen gene ait haberci RNA’yi taşıdığı ve bu haberci RNA’nin hücreler arası iletişim kurmada önemli olduğu ortaya kondu. Ayrıca, Arc geni çıkarılmış farelerde uzun süreli hafıza oluşumunda ciddi gerilemeler gözlendi.

Shepherd ve Budnik Arc geninin fare ve sirke sineği versiyonlarının gen dizilimini analiz ettiklerinde, Arc geninin diziliminin Gag denilen virüs geninin dizilimiyle yüksek derecede benzerlik gösterdiğini gözlemlediler. Söz konusu Gag geni anlatımıyla ortaya çıkan Gag proteini, HIV gibi virüslerin DNA’larını hücreden hücreye güvenle taşımasında ya da başka bir deyişle hücreleri enfekte etmesinde rol oynayan kapsül yapımında kullanılmaktadır. Araştırmacılar Arc proteininin yapısını yüksek çözünürlüklü mikroskop ile incelediginde, bu proteinin de viruslerdekine benzer şekilde kapsül oluşturduğunu ve bu kapsüllerin Arc proteinini oluşturacak haberci RNA’yi da beraberinde taşıdığını buldular.

Çalışmada yer almamış ancak kendisi de bir sinir bilimci olan Bergen Universitesi’nden Clive Bramham’a göre bu çığır açan bir çalışma, çünkü şimdiye kadar viral olmayan hiç bir proteinin virüslerdeki gibi kapsüllerin oluşumunda kullanıldığı gösterilmemiş.

Araştırmacılar bu bulgulardan dolayı oldukça heyecanlı ancak bulunan her cevap yeni sorular doğurmakta. Sinir hücrelerinin bu kesecikleri oluşturmasını neyin tetiklediği ya da bu keseciklerin başka neler taşıdığı hala merak konusu.

Insan genomu virüslerin kapsül yapımında kullandığı proteinleri üreten Gag benzeri yüze yakın gen içeriyor. Shepherd’a göre hücreler arası iletişimde kullanılan bu yöntem sanılandan daha yaygın olarak kullanılıyor olabilir. Shepherd ve Budnik bir yandan Arc genini çalışmaya devam ederken aynı zamanda başka proteinlerin de benzer fonksiyonlar gösterip göstermeyeceğini araştırıyorlar.

Çeviren: Burcu Erdoğan

Düzenleme: Uğur Dağ

Haberin kaynağı:
Cells hack virüs-like protein to communicate, Sara Reardon, Nature News, 11 January 2018. https://www.nature.com/articles/d41586-018-00492-w
Orijinal makaleler:
Ashley et al. Retrovirus-like Gag Protein Arc1 Binds RNA and Traffics across Synaptic Boutons. Cell , Volume 172 , Issue 1 , 262 – 274.e11.http://dx.döı.org/10.1016/j.cell.2017.12.022

Pastuzyn, E. D. et al. The Neuronal Gene Arc Encodes a Repurposed Retrotransposon Gag Protein that Mediates Intercellular RNA Transfer. Cell , Volume 172 , Issue 1 , 275 – 288.e18 http://dx.döı.org/10.1016/j.cell.2017.12.024

Diğer Kaynaklar:
[1] P. N. Nelson et al. Demystified . . . Human endogenous retroviruses. Mol Pathol. 2003 Feb; 56(1): 11–18.https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC1187282/#r4

[2] O. Heidmann et al. HEMO, an ancestral endogenous retroviral envelope protein shed in the blood of pregnant women and expressed in pluripotent stem cells and tumors. Proc. Natl. Acad. Scı. U. S. A., 114 (2017), pp. E6642-E6651 http://www.pnas.org/content/114/32/E6642