- Virüslerle ne işimiz var?
- Arc nasıl çalışır?
Bilim insanları Arc adı verilen bir genin bir virüs gibi davrandığını keşfettiler. Arc proteinlerinin bir virüs kapsidine benzeyen bir şekilde bir araya geldiğini ve bu kapsidin içinde Arc mRNA olduğunu gözlemlediler. Bu, bir virüsün konakçıların içinde çoğalmasına benzer. Bu gen öğrenme ve hafıza için önemlidir.
Bilgisayarınız ve beyninizin ortak noktası nedir? İkisi de matematik yapabiliyor ve virüs içeriyor olabilir.
İnsanlar beynin gücü ve onu çevreleyen gizemler karşısında büyülenmiş durumdalar. Matilda ve The Mentalist gibi filmler ve diziler kültürel hayranlığımızın en iyi örnekleridir. MIT araştırmacısı Lex Fridman’ın da belirttiği gibi, “kendini isimlendirebilen tek organın beyin olduğunu” fark ettiğinizde buna şaşırmıyorsunuz. Beyin hücrelerinin (“nöronlar” olarak adlandırılır) birbirleriyle nasıl konuştuğu da dahil olmak üzere beynin nasıl çalıştığı hala bizim için bir sır. Ancak 2018’de iki grup bilim insanı bizi bu bulmacayı açıklamaya daha da yaklaştırdı.
Onlar virüslerin hayatlarımızı belirlediğine inanıyorlar.
Virüslerle ne alakamız var?
Eğer X-Men’i kıskandıysanız, genomunuzun tamamen insana ait olmadığını bilmek sizi heyecanlandıracaktır. Aslında, genomumuzun en az %8’inin eski virüslerden geldiği ve bu oranın %40’a kadar çıkabileceği söyleniyor.
Genomunuzda bu kadar çok antik DNA parçasının dolaştığını kim bilebilirdi? Araştırmacılar bunu bir süredir biliyordu, ancak yakın zamanda yapılan şok edici bir keşif, bu genlerden bazılarının aslında içinizdeki virüsler gibi hareket ettiğini ortaya çıkardı.
Bu konuya girmeden önce, nöronların nasıl çalıştığına dair bildiklerimize hızlı bir genel bakış yapalım.
Bir nöron nasıl çalışır?
Bir nöron genel olarak üç bölümden oluşur: hücre gövdesi, akson ve dendritler. Bir nöronun akson terminali, sinaps adı verilen bir bağlantı noktası aracılığıyla başka bir nöronun dendritiyle ‘konuşur’. Bu web sitesindeki başka bir makale nöronlar ve sinapslar hakkında ayrıntılı bilgi vermektedir.
Ancak bizim amacımız açısından bilinmesi gereken en önemli şey, bu sinapsların bir nörondan gelen mesajların bir sonraki nörona düzgün bir şekilde iletilmesini sağlamasıdır.
Bu bağlantı çok dinamiktir. Yaşam deneyimleri de dahil olmak üzere çeşitli faktörlere bağlı olarak sinaptik bağlantı daha güçlü veya daha zayıf hale gelebilir.
Gitar çalmak için ne kadar çok pratik yaparsanız, bu aktiviteden sorumlu nöron bağlantıları o kadar güçlü hale gelir. Benzer şekilde, akor ilerlemelerinizin üzerinden geçmeye devam etmezseniz, bir süre sonra uygun bağlantılar zayıflar ve unutursunuz.
Bu değişen koşullara uyum sağlama yeteneğine sinaptik plastisite denir. Öğrenmemize ve anılar oluşturmamıza yardımcı olan şey budur.
Bu sinaptik plastisitenin nasıl çalışması gerektiği genlerimiz tarafından belirlenir. Arc adı verilen belirli bir gen, bu sürecin ana düzenleyicisi olarak kabul edilir. Arc (aktivite ile düzenlenen hücre iskeleti ile ilişkili protein) proteinleri uzun süreli hafızanın oluşumunda rol oynar.
Peki bunun virüslerle ne ilgisi var? İki grup bilim insanı farelerde ve sineklerde Arc genini araştırırken, genetik dizinin HIV gibi virüslerde bulunan gag adlı başka bir gene çok benzediğini buldular. Kayıtlara geçsin diye söylüyorum, insanlarda 100 tane gag benzeri gen var!
Ancak, bu genin en ilgi çekici kısmı henüz gelmedi.
Arc nasıl çalışır?
Bir nöron aktive olduğunda, Arc harekete geçer. Sinaptik plastisite için gerekli olan kendi mRNA ve proteinlerini üretir. Şaşırtıcı bir şekilde, araştırmacılar bazı Arc proteinlerinin hücre içinde bir araya toplandığını ve bir virüs gibi davranmaya başladığını buldular.
Sadece iki temel konuda hafızanızı tazelemek için…
mRNA olarak yazılan mesajcı RNA, DNA kodlaması ile proteinlerin oluşumu arasında bir ara basamak görevi görür. DNA’dan protein yapımı için gerekli olan bilgi mRNA şeklinde yazıya dökülür. Bu mRNA daha sonra protein üretmek için hücrenin protein yapma fabrikaları olan ribozomlara gider.
- Bir virüs bir hücreyi istila ettiğinde, kendi genetik materyalini hücreye salar ve hücrenin işlevini ele geçirmeye başlar.
Arc proteinleri nöronda bir araya geldiğinde, viral kapsid (bir virüsün protein bazlı kabuğu) gibi görünmeye başlar. Bir virüste bu kapsid, daha sonra enfekte olmuş hücreye salınan genetik materyali içerir. Tıpkı bir virüs gibi, bu Arc proteini de içinde genetik materyal içerir ve diğer komşu hücrelere bulaşır
Dr. Shepherd ve meslektaşları, bu virüs benzeri kapsidin Arc mRNA içerdiğini ve daha sonra hücre dışı bir vezikül (materyalleri taşımak ve hücreler arası iletişime yardımcı olmak için kullanılan yapılar) olarak nöronun dışına salındığını buldular. Daha sonra mRNA’yı hücre içine salmak için komşusuna gider ve burada daha fazla Arc proteini yapmak üzere tercüme edilir.
Bu keşif şaşırtıcı, çünkü viral olmayan başka hiçbir partikülün mRNA’yı iki hücre arasında bu şekilde taşıdığı bilinmiyor.
Bilim insanları bunu Arc geni olmadan fare nöronları yaparak daha fazla test ettiler. Daha sonra Arc mRNA içeren viral benzeri kapsidler koydular ve bu Arc’sız nöronların Arc mRNA’yı aldığını ve kendi Arc proteinlerini yapmaya başladığını buldular.
Massachusetts Üniversitesi Tıp Fakültesi’nden başka bir grup bilim insanı da Arc’ın bu hücreler arası iletişimini sineklerde göstermiştir.
Kapsid, tam olarak bilinmeyen ancak sinaptik plastisite için gerekli olan diğer RNA ve protein türlerini de içerebilir.
Tüm bunlar ne anlama geliyor?
Arc proteinleri uzun süreli hafızaların oluşmasına yardımcı olur. Bu gen, Alzheimer hastalığı ve Kırılgan X sendromu gibi çeşitli nörolojik bozukluklarla ilişkilendirilmiştir. Bir çalışma, Arc geninden yoksun sineklerin daha az nöron-kas bağlantısına sahip olduğunu göstermiştir. Bu nedenle, Arc’ın nasıl çalıştığını bilmek sadece temel anlayışımız için gerekli değil, aynı zamanda terapiler geliştirmek için de çok önemlidir.
Bu mekanizma, Dr. Shepherd’ın da belirttiği gibi, kolayca verilemeyen diğer genlerin veya ilaçların taşınması için de kullanılabilir. Araştırmacılar yeni genleri (genetik mühendisliği) yerleştirmek için virüs sistemini zaten kullanıyor, ancak bağışıklık sistemimiz bu hücrelere saldırıyor. Dr. Shepherd, “Arc proteini insan vücuduna özgü olduğu için, klinisyenlerin Arc kapsidlerini bağışıklık tepkisini tetiklemeden gen terapisi için genleri iletmek üzere kullanabileceklerini” öne sürüyor.
Son Söz
X-men’den daha havalı olabileceğimizi düşünmek inanılmaz bir duygu!
Sadece antik virüslerden gelen genlere sahip olmakla kalmıyoruz, aynı zamanda virüs gibi de hareket ediyorlar. Bununla birlikte, Arc gibi hareket eden başka genler olup olmadığı ve içeriğini ilettikten sonra tam olarak ne olduğu gibi hala cevaplanmamış bir sürü sorumuz var.
Bununla birlikte, bildiğimiz şey Arc proteinlerinin öğrenmemize yardımcı olduğudur, bu yüzden belki de onu daha fazla bilgi edinmek için kullanmaya başlamanın zamanı gelmiştir!
Yararlanılan kaynaklar:
