Bilim Dünyasında Çığır Açan Buluş: RNA Transferi, Ömrü Uzatmanın Anahtarı Olabilir
Farklı doku türlerindeki hücreler arasında iletişim kurmanın yollarından biri RNA moleküllerinin değiş tokuşudur. Brezilya’daki Campinas Devlet Üniversitesi’nden (UNICAMP) araştırmacılar, Caenorhabditis elegans türü yuvarlak solucanlarla yaptıkları deneylerde, bu iletişim yolunun düzensiz olduğunda organizmanın ömrünün kısaldığını buldular.
Çalışma, Gene dergisinde yayımlandı ve bulgular, yaşlanma sürecinin ve buna bağlı hastalıkların daha iyi anlaşılmasına katkı sağlıyor.
“Önceki araştırmalar, bazı RNA türlerinin bir hücreden diğerine aktarılabildiğini, örneğin proteinler ve metabolitlerle meydana gelen dokular arası iletişime aracılık ettiğini gösterdi. Bu, organlar veya komşu hücreler arasında sinyalizasyon için bir mekanizma olarak kabul edilir. Bu, çeşitli hastalıkların ve organizmanın normal işleyişinin (fizyopatolojisinin) bir parçasıdır,” diyor makalenin yazarı ve Biyoloji Enstitüsü’nde (IB-UNICAMP) profesör olan Marcelo Mori.
“Net olmayan ve şimdi kanıtlamayı başardığımız şey, RNA moleküllerinin bu ‘konuşma’ modelindeki değişikliklerin yaşlanmayı etkileyebileceğidir.”
“Organizmaya yeterli bir yaşam süresi sağlamak için bu iletişim mekanizmasının iyi ayarlanmış olması gerekir. Çalışmada, herhangi bir dokunun hücre dışı ortamdan bazı RNA türlerini emme kapasitesini arttırması durumunda, bunun organizmanın yaşam süresi üzerinde bir etkisi olduğunu bulduk” dedi.
Araştırmacılar, yaşam süresindeki azalmanın yalnızca aynı organizmadaki dokular arasındaki RNA tabanlı iletişimin bozulmasından değil, aynı zamanda çevreden (örneğin mikrobiyotadaki bakterilerden) RNA alım kapasitesindeki artıştan da kaynaklandığını gösterdi.
Makalede açıklandığı gibi, “Verilerimiz, sistemik RNA sinyalizasyonunun sıkı bir şekilde düzenlenmesi gerektiği ve bu sürecin dengesizleşmesinin yaşam süresinde bir azalmaya neden olduğu fikrini desteklemektedir. Bu olguyu Hücrelerarası/Hücre Dışı Sistemik RNA dengesizliği (InExS) olarak adlandırdık.”
Mori, hücreler arası RNA taşıma mekanizmasını araştırma kararının, Amerikalı bilim insanları Andrew Fire ve Craig Mello’nun 2006 Nobel Fizyoloji ve Tıp Ödülü’nü kazandıkları RNA interferansının keşfinden esinlendiğini açıkladı. C. elegans’a çift sarmallı RNA enjekte ederek genleri büyük bir hassasiyetle “susturdular”.
“Susturma mekanizmasının ilgili dokunun yanı sıra diğer dokulardaki genleri de etkilediğini ve bunun sonraki nesillere aktarıldığını buldular” dedi.
RNA interferansının keşfi, bir organizmadaki hücreler arasında ve organizma ile çevre arasında RNA transferinin altında yatan mekanizmaları aydınlattı. Aynı zamanda moleküler biyolojinin merkezi bir dogmasını da göreceli hale getirdi. O zamana kadar, genetik kodun sadece DNA’dan RNA’ya ve oradan da proteinlere aktığını düşünülüyordu, ancak Fire ve Craig’in çalışması çift sarmallı RNA’nın bu akışı engelleyebileceğini ortaya koydu.
Haberci RNA, DNA dizisini değiştirmeden spesifik genleri susturan RNA interferansı ile yok edilir ve bu da RNA’nın genomda düzenleyici bir işlev de yerine getirebileceğini gösterir. İnsan genomu yaklaşık 30.000 genden oluşmasına rağmen, her hücrede protein sentezlemek için sadece birkaçı kullanılır. Büyük bir kısmı ise diğer genlerin ifadesini etkileyerek düzenleyici bir rol oynar.
Denge her şeydir. “Bu sürecin yaşlanmayla bağlantılı önemli fizyolojik işlevlere nasıl müdahale edebileceğini anlamak istedik. C. elegans’ta hücreler arasındaki RNA transferi, sistemik RNA interferans kusurlu (SID) genleri olarak bilinen [RNA emilimi ve ihracatındaki farklı aşamalardan sorumlu] genleri içerir.”
“Belirli dokularda bu yolla ilişkili bir gen ifade modelinin yaşlanma sırasında değiştiğini gözlemledik. Örneğin, SID-1 [RNA’nın hücresel alımında temel olan] proteinini kodlayan mesajcı RNA bazı dokularda artarken diğerlerinde azaldı” dedi.
RNA’nın dokular arası sinyalizasyondaki rolü hakkında daha fazla bilgi edinmek için araştırmacılar, işlevini değiştirmek amacıyla C. elegans’ın nöronal, bağırsak ve kas hücreleri gibi belirli dokularında SID-1 proteininin ifadesini manipüle ettikleri deneyler gerçekleştirdiler.
“SID-1 işlevi olmayan mutantların vahşi tip solucanlar kadar sağlıklı olduğunu, buna karşın SID-1’in bağırsaklarda, kaslarda veya nöronlarda aşırı ekspresyonunun söz konusu solucanların ömrünü kısalttığını tespit ettik. Ayrıca, yaşam süresindeki azalmanın RNA taşıma yolundaki SID-2 ve SID-5 gibi diğer proteinlerin aşırı ekspresyonuyla da ilişkili olduğunu gördük” dedi.
Düzensizlik RNA’nın dokuya dağılımında olabilir. “Solucanlardaki RNA dağılımını düzensizleştirmek için, belirli dokularda [bağırsak, kaslar ve nöronlar] SID-1 ifadesini artırdık ve belirli bir organa kanalize etmenin yaşam süresinde bir azalmaya yol açtığını gördük” dedi.
“Ayrıca RNA transferindeki bu dengesizliğin mikroRNA’ları [düzenleyici bir işlevi olan küçük kodlamayan RNA parçaları] üreten yolda işlev kaybına yol açtığını gösterdik. Sanki bu dokulara taşınan daha fazla sayıda RNA, mikroRNA üretiminin kaybeden olduğu bir tür rekabet yaratmış gibi. Daha önceki araştırmalar, mikroRNA üretimindeki işlev kaybının yaşam süresinin kısalmasına yol açtığını göstermişti.”
UNICAMP grubu ayrıca eksojen RNA transferini de (dış ortam ile organizma arasında) araştırdı. Önceki deneylerde olduğu gibi, yaşam süresindeki azalma, bağırsaktan RNA alımına aracılık eden SID-2’nin aşırı ekspresyonu ve solucanların beslendiği ve bağırsak mikrobiyotasında son bulan bakteriler tarafından aşırı RNA üretimi ile ilişkiliydi.
Mori, “Solucanların çevredeki mikroorganizmaları izlemek için dışsal RNA kullanabileceğine inanıyoruz, ancak aşırı miktarlar dokuları tarafından emildiğinde olumsuz etkiler ortaya çıkabilir” dedi. “Laboratuvarda bakterileri daha fazla çift sarmallı RNA ifade etmeye zorladığımızda, solucanların ömrü azaldı. Aşırı RNA transferi, homeostaz ve endojen RNA üretimine müdahale ederek yaşlanma sürecini hızlandırır.”
Derleyen: Deniz KAFKAS
Kaynak: Bilim Dünyasında Çığır Açan Buluş: RNA Transferi, Ömrü Uzatmanın Anahtarı Olabilir
Beynin Yeni Çağı: İnsan Beyin Dokusu Laboratuvarda 3D Baskıyla Oluşturuldu
Beynin Yeni Çağı: İnsan Beyin Dokusu Laboratuvarda 3D Baskıyla Oluşturuldu
Bilim Dünyasında Çığır Açan Buluş: RNA Transferi, Ömrü Uzatmanın Anahtarı Olabilir