DNA ve erken yaşlanma 09.05.2015

Tüm insanlar farklı, bazıları daha hızlı, bazıları daha yavaş yaşlanır, ancak bir bütün olarak alındığında, herkeste aynı yaşta yaşlılık belirtileri görülür. Bir istisna dışında: Bir kişinin progeria hastası olması durumunda, çok erken yaşlanmaya başlar. Bu hastalığın çocuklar ve yetişkinler olmak üzere iki çeşidi vardır, çocuklara Hutchinson-Gilford sendromu, yetişkin - Werner sendromu denir.

Progeria'lı çocuklar, yaşlılığa özgü hastalıklardan muzdariptir: cildin incelmesi ve buruşması, kellik, kardiyovasküler hastalıklar, lipid metabolizması bozuklukları, ateroskleroz, eklem sorunları vb. Büyümede keskin bir yavaşlama vardır ve karakteristik bir görünüm geliştirirler: büyük kafa, küçük sivri yüz, gelişmemiş alt çene. Ortalama olarak, çocukluk çağı progeria formu olan hastalar 12-13 yıldan fazla yaşamazlar.

Yetişkin progeria'lı insanlar daha uzun yaşar, ancak yaşa bağlı değişiklikleri normalden çok daha erken yaşarlar - 20'li yaşlarında saçlar grileşmeye ve 30 yaşına kadar dökülmeye başlar, katarakt, osteoporoz ve diyabet gibi diğer hastalıklar, gelişir ve genellikle Werner sendromlu bir kişi 60 yaşından sonra yaşamaz. En azından şiddetli biçimde, hücrelerde normal yaşlanma sırasında olduğu gibi aynı moleküler değişikliklerin çoğunun meydana geldiği bilinmektedir, bu nedenle progeria'yı yavaşlatmanın bir yolunu bulursak, bu bize genel olarak yaşlanmaya karşı bir araç sağlayabilir.

Hasta insanlardan elde edilen kök hücreler incelenerek hastalığın sırları anlaşılabilir. Bir süre önce, Salk Biyolojik Araştırma Enstitüsü'nden araştırmacılar, Hutchinson-Gilford sendromlu çocukların cilt hücrelerini, uyarılmış pluripotent kök hücreler olarak adlandırılan embriyonik kök hücrelerin bir analoğuna dönüştürmeyi başardılar. Ayrıca, progeria hastalarında kök süreçlerinde neyin yanlış olduğunu bularak onlarla deney yapmak mümkün oldu. Ancak Werner sendromlu hastaların hücreleriyle aynı şeyi yapmaya çalıştıklarında, hiçbir şey çıkmadı - hücreleri, köke geri dönüşe, farklılaşmamış duruma dayanamayacak kadar hastalıktan zarar gördü. Sonra Juan Carlos Izpisua Belmonte (Juan Carlos Izpisua Belmonte), Çin Bilim Akademisi ve Pekin Üniversitesi'nden meslektaşlarıyla birlikte farklı bir yol izlediler - başlangıçta sağlıklı hücrelerde progeria modellediler.

Werner sendromuna, DNA kopyalama ve onarım süreçlerinde yer alan WRN genindeki mutasyonların eşlik ettiği bilinmektedir. Ve böylece, hastalığın bir modelini oluşturmak için, araştırmacılar bu geni bir insan embriyosunun kök hücrelerinde kırdılar. Gelişim sırasında embriyonik hücreler, gelecekte bir veya başka bir dokuya yol açabilecek daha özel çeşitlere dönüşür - örneğin, mezenkimal kök hücrelere, yağ dokusunun, kıkırdak ve kemiklerin "ataları". Science dergisindeki bir makalede, yazarlar, çalışmayan bir WRN genine sahip kök hücreler mezenkimal olanlara dönüştüğünde, hemen dramatik bir şekilde yaşlanmaya başladıklarını yazıyorlar: DNA'larında çok fazla hasar birikti, bölünmeyi bıraktılar ve sonunda telomerler büyük ölçüde kısaldı. Bu, DNA'yı kopyalarken genleri protein kopyalayıcı çalışmasının özellikleriyle ilişkili hasarlardan koruyan kromozomların uçlarının adıdır. Telomerler her hücre bölünmesiyle kısalır ve bu nedenle yaşam süresini ölçen moleküler saat gibi bir şey olarak kabul edilirler.

Bununla birlikte, Werner sendromlu hücrelerin, eserin yazarlarının en çok dikkatini çeken başka bir özelliği daha vardı. Hücre çekirdeğindeki DNA'nın proteinlerle kompleks halinde olduğu bilinmektedir. Bazıları belirli genler üzerinde bir tür devam eden çalışma gerçekleştirir (örneğin, RNA'yı sentezler), diğerleri ise yapısal bir rol oynar ve oldukça büyük kromozom parçalarını paketlenmiş bir durumda tutar. DNA'nın paketlenmiş, yapılandırılmış kısmına heterokromatin denir. Ve hasta hücrelerde çok az heterokromatin olduğu ortaya çıktı - başka bir deyişle, Werner sendromlu DNA serbest, "darmadağınık" bir duruma geliyor.

Aynısı normal yaşlanma sırasında da gözlemlenebilir: Farklı yaşlardaki birkaç insanda kromozomların durumu karşılaştırıldığında, bir kişi ne kadar yaşlıysa, DNA'sının çekirdeklerde o kadar kötü olduğunu gördüler. Açıkçası, progeria ile aynı süreç daha hızlı gerçekleşir ve daha erken başlar - belki de zaten bireysel gelişimin erken aşamalarında. Neden düzensiz, paketlenmemiş bir kromozom durumu bu tür sonuçlara yol açabilir? Bir gen heterokromatik formdaysa, bu, aktif olmadığı, kapatıldığı, uykuda olduğu anlamına gelir. Ambalaj zayıflarsa, genlerimiz açılmaya başlar ve bu sessiz olması gerekir. Sadece bu tür gereksiz faaliyetler toplu olarak yaşlanmaya yol açabilir. Öte yandan, heterokromatik, kapalı bir formda, DNA'da bir yerden bir yere atlayarak istenmeyen mutasyonlara neden olan hareketli genetik elemanların bulunduğu bilinmektedir.

DNA'daki genel açılma ve düzensizliğin gerçekten yaşlanan hücrelerin özelliği olan tüm bu değişiklikleri içerip içermediği ve bunun hem çocukluk hem de yetişkinlikteki tüm progeria vakalarında olup olmadığı ileri deneylerle gösterilecektir. Ancak bu doğruysa, biyologlar hem erken hem de normal yaşlanmayı geciktirmeye yardımcı olabilecek potansiyel bir ilaç hedefi olarak DNA paketlemesine odaklanabilirler.