Aylarca yemek yemeden, içmeden veya hareket etmeden geçirdikten sonra, memelileri kış uykusuna yatan aşırı fizyolojik değişikliklerden geri dönmelidir. İki yeni çalışma, bu inanılmaz esnekliğin altında yatan genetik “süper güçlerin” insan genomunda da mevcut olabileceğini göstermektedir.
31 Temmuz Perşembe günü yayınlanan bu çalışmalar için dergi BilimUtah Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, hibernatörlerin kas atrofisi, insülin direnci ve beyin hasarından hızla iyileşmesine yardımcı olan belirli DNA bölgelerini geliştirdiler. İnsan genomunun, hibernatör adaptasyonları için kontrol anahtarları olarak işlev gören bu genetik bölgeleri paylaştığını gösteren güçlü kanıtlar buldular. Araştırmacılar, onları bulmak ve kullanmak, tip 2 diyabet, Alzheimer hastalığı ve diğer bozukluklar için yeni tedavilere yol açabileceğini söylüyor.
U Well being U’da bir nörobiyoloji ve anatomi araştırmacısı ve çalışmalardan birinin ilk yazarı Susan Steinwand, “İnsanlar zaten genetik çerçeveye sahip,” dedi. “Sadece bu hibernatör özellikleri için kontrol anahtarlarını tanımlamamız gerekiyor.”
Hazırda bekletme sırasında, memeliler bir torpor veya fizyolojik dinlenme durumuna girerler. Bu, aylarca yiyecek ve su olmadan hayatta kalmalarını sağlar, ancak sağlıklarına büyük bir maliyetle. U of U’da nörobiyoloji profesörü olan Christopher Gregg ve her iki çalışmada da kıdemli yazar Christopher Gregg, kasları beslenme ve hareket eksikliğinden dolayı kötüleşiyor. Alzheimer hastalığı ile ilişkili proteinler beyinlerinde birikiyor ve uyandıktan sonra kanın ani reperfüzyonu daha fazla nörolojik hasara neden olabilir. Dahası, açlık aylarında onları sürdürmek için kazandıkları yağ miktarı nedeniyle insüline dayanıklı hale gelirler.
Kış uykusuna yatan memeliler, bu kapsamlı fizyolojik hasarı tersine çevirmek için dikkate değer uyarlamalar geliştirdiler. Gregg, bu uyarlamaların altında yatan genlerin de insanlarda ve diğer hibernatörlerde bulunduğunu açıkladı. Bir çoklu hayvan türünde kış uykusunun bağımsız olarak geliştiği gerçeği, temel genetik bileşenlerinin memeli genomunda bulunduğunu göstermektedir. Bu nedenle, hibernatör olmayanlar hala onları taşıyabilir.
“Çoğunlukla hepimiz türler arasında aynı genlere sahibiz,” dedi Gregg. “Büyük değişiklik genomun% 98’inde genler için kodlamıyor.” Kodlayıcı olmayan DNA, gen regülasyonundan büyük ölçüde sorumludur. Hibernatörlerde, kodlayıcı olmayan DNA’nın spesifik bölgeleri, açlık ve yeniden beslemeye fonksiyonel gen yanıtlarını kontrol etmek için “ana anahtarlar” olarak işlev görür.
Memeli genomunda bu ana anahtarları bulmak, bir DNA samanlıkta iğneler aramak gibidir. Bunu başarmak için, araştırmacılar, çoğu türde stabil olan ancak hibernatörlerde hızlandırılmış bir değişiklik gösteren korunmuş DNA bölgelerini tanımlamak için memeliler arasında tüm genom karşılaştırmaları yaptılar. Gregg’in U’daki U laboratuvarında bir veri analisti olan ve çalışmalardan birinin ilk yazarı Elliott Ferris, Gizmodo’ya verdiği demeçte, bu hibernator-acele edilen bölgeler belirli zamanlarda belirli hücrelerde genleri açan düzenleyicilerdir.
Bu hibernator ile ilişkilendirilmiş bölgelerle bağlantılı olabilecek biyolojik süreçleri anlamak için, araştırmacılar farelerde oruç sırasında açılan veya geri çevrilen genleri tanımladılar. Hazırda bekletme, gıda kıtlığından kurtulmak için bir adaptasyondur, bu nedenle oruç benzer metabolik değişiklikleri tetikler. Bu, onları gen aktivitesinde oruç kaynaklı değişiklikler için ana düzenleyiciler olarak işlev gören “hub genlerine” yol açtı.
Gregg, “Çok heyecan verici olan gerçekten şaşırtıcı keşif, hazırda bekletme bağlantılı unsurların bu anahtar göbek genlerini orantısız bir şekilde etkilemesiydi” dedi. “Bunun anlamı, hibernatörlerin bu çekirdek hub genlerinin düzenlemesini ve aktivitesini, gıda kıtlığı ve gıda yoksunluğuna yanıt vermek için tüm program üzerinde büyük bir aşağı yönlü etkilere sahip olacak şekilde değiştirmesidir. Bu bilgiyi gerçek dünyaya çevirmeyi düşündüğümüz için önemlidir.”
Gregg, Utah merkezli bir biyoteknoloji girişimi olan Primordial AI’nın kurucu ortağıdır ve AI’yı usta regülatör gen ilaç hedeflerini ortaya çıkarmak için kullanıyor. Bu şirket aracılığıyla, hibernatörlerin Alzheimer hastalarında nöroproteksiyonu arttırmak veya tip 2 diyabetiklerde insülin direncini tersine çevirmek gibi genetik avantajları taklit eden ilaçlar geliştirmeyi amaçlamaktadır. Gregg, “Bu hub genleri, ilaçları bu genleri etkilemek için tasarlamak için gerçekten iyi bir başlangıç noktası olduğunu düşündüğümüz genler” dedi.
