İnsan DNA’sı milyarlarca bilgi parçası ve yaklaşık 23.000 gen içerir, ancak tüm DNA’nın hepsi kesinlikle insan değildir. DNA’mızın %8’i eski virüslerin kalıntılarından, yüzde 40’ı ise viral kökenli olduğu düşünülen genetik harflerin tekrarlayan dizelerinden oluşuyor. Bu geniş viral bölgeler evrimsel kalıntılardan çok daha fazlasıdır: Bazı demans ve kanser türlerinin yanı sıra multipl skleroz, hemofili ve amiyotrofik lateral skleroz (ALS) dahil olmak üzere çok çeşitli hastalıklarla derinden ilgili olabilirler. 🦠🔬🧬
Uzun yıllar boyunca, bilim insanları bu bağlantının nasıl çalıştığına dair çok az anlayışa sahipti – o kadar az ki, DNA’mızın viral kısmından genom içindeki karanlık madde olarak bahsetmeye başladılar.
Genetikçi Barbara McClintock’tan bu konuya dair bir ipucu geldi. 1940’larda, insan genomunun çözülmesinden çok önce, DNA’mızın bazı uzantılarının bulaşıcı istilacılar gibi davrandığını fark etti. Bu DNA parçaları genomda hareket edebilir, kendilerini uygun gördükleri yerde kopyalayıp yapıştırabilir, bu da McClintock’a bu “transpozon parçalarına, sıçarayan genler” demesi için ilham verdi. Bir zamanlar tartışmalı olan fikri ona 1983’te Nobel Ödülü kazandırdı. Genetikçiler o zamandan beri sıçrayan genlerinin genomun viral kısmından kaynaklandığını belirlediler. .
Hammell ve diğer bilim insanları, özellikle TDP-43 olarak bilinen ve DNA’nın uzantılarını kilitleme ve gizleme konusunda oldukça usta olan bir proteine odaklandı. Ulusal Nörolojik Hastalık Enstitüsü’nün klinik direktörü Avi Nath, on yıl önce başlayan TDP-43’ün önemine dikkat çekmeye yardımcı oldu. ALS benzeri semptomları olan bir grup HIV pozitif hastayı incelerken Nath, aldıkları anti-HIV ilaçlarının da ALS semptomlarını iyileştirdiğini buldu. HIV virüsüyle savaşmak için tasarlanan ilaçların da sıçrayan genlerden kaynaklanan virüs benzeri aktiviteyi baskıladığından şüphelendi. 🦠💊🔒
Nath ve diğerleri tarafından yapılan sonraki çalışmalar, ALS hastalarının beyinlerinde ölü nöronlarla ilişkili gibi görünen belirli bir viral kalıntı grubunu tanımlayarak bu fikri destekledi. Şu anda Yale Üniversitesi’nde bulunan biyokimyacı Wenxue Li tarafından yürütülen bir araştırma, söz konusu eski virüslerin TDP-43 ile güçlü bir şekilde etkileşime girdiğini gösterdi. Bu noktada yapboz parçaları yerine oturmaya başladı. Tıbbi araştırmacılar, neredeyse tüm ALS hastalarının, toksik kümeler oluşturduğu nöronlarında büyük miktarda proteinin birikmesine neden olan ciddi bir TDP-43 arızası yaşadığını zaten biliyorlardı. 🧠🔬🧠
Şimdi TDP-43’ün ALS’ye başka bir şekilde katkıda bulunabileceği görülüyor: Proteinin hatalı formu artık kritik sinir öldürücü sıçrayan genlerini tutamayabilir. Son çalışmalarında Hammell, TDP-43’ün normal formunun farelerde ve insanlarda zıplayan genlerden kaynaklanan zararlı aktiviteyi baskıladığını doğruladı. Diğer araştırmacılar, TDP-43 arızasının belirli Alzheimer ve demans türleriyle de ilişkili olduğunu bulmuşlardır. Hala bu konu araştırma konusudur ve daha fazla çalışmaya ihtiyaç duyulmaktadır. 🕵️♂️🔬🧠
Hammell ve Nath, bazı hastalarda sıçrama genlerinin ALS’ye neden olup olmadığını veya aktivitelerinin ALS’nin ilerleme şeklinin bir yan ürünü olup olmadığını henüz kesin olarak söyleyemez. Ancak her iki durumda da, araştırmacıların nörodejeneratif hastalığın tedavisinde önemli yeni bir hedefi var: genomumuzun insan olmayan kısmını evcilleştirmek. Öte yandan, virüs geni içeren hastalıklı dokuları hedefleyen ilaçlar geliştirmek doğru bir yaklaşım olmayabilir çünkü sağlıklı dokularda da bu genlerin olduğu tespit edilen çalışmalar mevcut. Ayrıca virüs genlerinin birçoğunun faydalı olabileceğini gösteren çalışmalar da var. ✅💊🧠
İnsan ve hayvan genomlarına gömülü en ünlü insan endojen retrovirüsleri (HERV) olan sinsitin (Syncytin), plasenta oluşumunda önemli bir rol oynayan eski bir retrovirüsten türetilen bir gendir. Tüm memelilerde hamilelik, bu gende kodlanmış virüs kaynaklı proteine bağlıdır. 🦠🔬🧬
Benzer şekilde, fareler, kediler ve koyunlar da kendilerini onları yaratan orijinal eski virüse karşı korumak için HERV’leri kullanmanın bir yolunu buldular. Bu gömülü viral genler, tam bir virüs oluşturmak için konakçıları (bizlerin ve diğer canlıları) kullanamazken, konakçı onunla karşılaşırsa atalarının virüsünün replikasyon (kendinş çoğaltma) döngüsüne müdahale etmek için vücutta yeterince hasarlı parçaları dolaşır. Bilim insanları, bir HERV’nin milyonlarca yıl önce insanlarda bu koruyucu rolü oynamış olabileceğini öne sürmektedir. Yani virüs ile gerçekten karşılaştığımızda virüsün çoğalmasına izin vermeden onu engellemek ve onu yok edebilmek üzerine gerekli parça bilgileri içermek amacıyla virüs genlerinin DNA’mıza entegre olabileceği düşünülüyor. 🧬🔬🧑🔬
Aslında doğrultacağı silahın bilgisini üzerinde taşıyor🧠🔬🧬 Sun Tzu’nun “Dostunu yakın tut düşmanını da daha yakın” sözünü hatırlatıyor bana bu adaptasyon evrimi.
Kaynakça
Blanco-Melo, D., Gifford, R. J., & Bieniasz, P. D. (2017). Co-option of an endogenous retrovirus envelope for host defense in hominid ancestors. Elife, 6, e22519.
Bowen LN, Tyagi R, Li W, Alfahad T, Smith B, Wright M, Singer EJ, Nath A. HIV-associated motor neuron disease: HERV-K activation and response to antiretroviral therapy. Neurology. 2016 Oct 25;87(17):1756-1762.
Li, W., Lee, M. H., Henderson, L., Tyagi, R., Bachani, M., Steiner, J., … & Nath, A. (2015). Human endogenous retrovirus-K contributes to motor neuron disease. Science translational medicine, 7(307), 307ra153-307ra153.
Tam, O. H., Rozhkov, N. V., Shaw, R., Kim, D., Hubbard, I., Fennessey, S., … & Hammell, M. G. (2019). Postmortem cortex samples identify distinct molecular subtypes of ALS: retrotransposon activation, oxidative stress, and activated glia. Cell reports, 29(5), 1164-1177.
Li, W., Jin, Y., Prazak, L., Hammell, M., & Dubnau, J. (2012). Transposable elements in TDP-43-mediated neurodegenerative disorders.
