Epigenetik

Kalıtsal değişimler sadece DNA dizilimindeki değişimlere bağlı olarak gerçekleşmiyor. Yaşam tarzı, beslenme düzeni, egzersiz alışkanlıkları gibi çevresel faktörler, genlerin aktivitesini etkileyebiliyor ve bu değişimler çeşitli hastalıklara yatkınlığı artırabiliyor. Epigenetik, DNA dizisinde hiçbir değişiklik gerçekleşmeden genlerin fazla ya da eksik çalışmamasından kaynaklanan durumları inceleyen bir bilim dalıdır. İlk olarak, 1950’lerde Conrad Waddington tarafından önerilen Epigenetik terimi günümüzde, “DNA dizisindeki değişimlerle açıklanamayan, mitoz ve/veya mayoz bölünme ile kalıtsallaşabilen gen fonksiyonundaki değişiklikler” olarak tanımlanıyor.

Yapılan araştırmalar, gelişim sürecinde hücre çekirdeğinin epigenetik özelliklerinde bir dizi değişimin gerçekleşebildiği ve hücresel potansiyelin kaybıyla geri dönüşümsüz gen susturulmasının arasında önemli bir ilişkinin varlığı saptanmıştır.

Vücudumuzda 250’den fazla hücre yer alıyor. Bu hücreler birebir aynı DNA’ya sahip olmasına rağmen, örneğin karaciğer ve sinir hücreleri birbirinden oldukça farklı yapıya ve göreve sahiptir. Ancak bu farklılaşma, gen kodlamamızda bir değişikliğe sebep olmadan sağlandığı için epigenetik mekanizmalarla gerçekleşmiştir.

Epigenetik ve beslenme

Genetik bilimindeki ilerlemeler sayesinde epigenetik değişiklikler ile DNA’nın bazı bölgeleri aktif veya sessiz duruma getirilebiliyor. Ancak tanımlanmış hücresel farklılıkların yanısıra, çevresel koşullar ve yaşam biçimimize göre de bu epigenetik işaretler hayatımız boyunca değişime açık hale geliyor. Örneğin, sigara akciğer hücrelerindeki epigenetik yapıyı değiştirerek zamanla kansere neden oluyor. Stres, hastalık ve diyet gibi faktörler de hücrelerin epigenetik hafızasında tutuluyor ve uzun vadeli olumsuz sonuçlara sebep olabiliyor. Örneğin meyve sineklerinin bazı kimyasallara maruz bırakılmalarının, en az 13 nesil boyunca göz üzerinde dikenli çıkıntıların oluşmasına neden olduğu tespit edildi. Başka bir çalışmaya göre, hamile sıçanlara üreme hormonlarını etkileyen bir kimyasal verilmesi, nesiller boyu hasta yavruların doğmasına neden oldu. İnsanlarda yapılan araştırmalar ise kötü beslenen yetişkinlerin, çocuk ve torunlarında kalp hastalıkları ve diyabet gözlenme oranının daha yüksek olduğunu gösterdi. Tüm bunlara bakıldığında, epigenetik ve beslenme arasında da sıkı bir ilişki olduğu gözleniyor.

Epigenetik değişikliklerin nesiller boyu aktarımı mümkün mü?

Epigenetik değişimler psikolojik faktörlerle de nesiller boyu gerçekleşebiliyor. Örneğin ABD’deki Emory Üniversitesi Tıp Fakültesi’nde yapılan çalışmada, erkek farelere badem gibi kokan bir kimyasal ile aynı anda, ayaktan elektrik şoku uygulandı. Bu uygulama aynı şekilde birkaç kere gerçekleştirilince, fareler kokuyu aldıkları an korkma belirtisi göstermeye başladı. Daha sonra bu farelerin yavrularının ve hatta torunlarının da aynı kokuyu ilk duydukları anda elektrik şok verilmemesine rağmen aynı şartlanmayı yaşadıkları ortaya çıktı.

Tüm bu örnekler, DNA diziliminde bir değişiklik olmadan da dış etkenlerin gen ifademizi nasıl etkilediğini gösteriyor. Epigenetik değişikliklerin sonraki nesillere aktarılamayacağı, özellikle de sperm ve yumurta hücresinin gelişimi sırasında epigenetik her türlü hafızanın silineceği düşünülse de son çalışmalar bunun böyle olmadığını ortaya koydu. Max Planck Enstitüsü’nden araştırmacıların Science dergisinde yayımladıkları çalışmasında, epigenetik değişikliklerin anneden embriyoya geçtiği gösterildi. Meyve sineklerinin model olarak kullanıldığı çalışmada, insanlarda da gözlenen H3K27me3 DNA metilasyonu hedef alındı. (DNA metilasyonu, DNA’ya metil grubu ekleyerek ilgili genin ifadesinin değişmesine neden oluyor ve genelde aktif geni baskılıyor.) çalışmada, annenin yumurta hücresindeki diğer epigenetik işaretlemeler silinirken, metillenmiş DNA’nın döllenme sonrasında da metil grubunu tuttuğu gözlemlendi. Bu aktarımın embriyodaki önemini anlamak üzere “H3K27me3” işaretini koyan enzim genetik işlemlerle ortadan kaldırılınca, embriyonun gelişemediği keşfedildi. Yani epigenetik kalıtımın, embriyo gelişimindeki bilinmeyen önemi de bu çalışmayla ortaya konmuş olundu. 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.

Başka bir çalışmada ise 94 sağlıklı bebek incelenerek bebeklerin 5 haftalıktan 4,5 yaşa kadar sarılmak ve kucakta tutulmak gibi fizikel 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 tespit edildi. Bu beş bölgeden bir tanesi bağışıklık sisteminde önemli bir rol oynayan gene yakınken, bir diğeri metabolizma için önemli bir gene yakındı.

Tüm bu çalışmaların ışığında epigenetik değişikliklerin nesiller boyu aktarımının mümkün olduğunu söylemek mümkün. Önleyici tıp alanında ise bu epigenetik değişimlerin beslenme, egzersiz, yaşam tarzı, psikolojik faktörle vb etmenlerin bütünsel değerlendirilmesiyle kişinin henüz bu risklere maruz kalmadan korunabilmesini sağlamak mümkün.