ZAMANA YENİ YAKLAŞIM, SİRKADİYEN RİTİM
2017 Nobel Tıp veya Fizyoloji Ödülü’nü 3 Amerikalı bilim adamı Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash ve Michael W. Young kazandı.
Bu ödüle, sirkadiyen ritmi moleküler düzeyde inceleyen çalışmaları sayesinde layık görüldüler.
Soldan sağa: Jeffrey C. Hall; Michael Rosbash; Michael W. Young
Öncelikle sirkadiyen ritmik nedir?
Hayatımızın hep bir ritim içinde geçtiğine “içsel olarak” inanır ve ona göre yaşamaya çalışırız, çünkü uyku zamanında uyumamızı, uyanmamız gerektiğinde uyanmamızı sağlayan; tansiyon, vücut sıcaklığı, kalp frekansı ve uyku-uyanıklık ritmi gibi unsurlarımızı yöneten sirkadiyen ritim diye adlandırdığımız biyolojik saatimiz bunu sağlamaktadır.
Dünya üzerindeki tüm canlılar; bitkiler, hayvanlar ve insanlar yaşam fonksiyonlarını güneşin hareketlerine göre düzenlerler.
Kısacası beynimizde ön hipotalamusta yerleşmiş olan suprakiazmatik çekirdeğin kontrolündeki ritmimizdir. Beynimizin de dahil olmak üzere neredeyse tüm organlarınızın kendilerine ait biyolojik ritimleri olup, iç kaynaklı (endojen) bir uyarıcı tarafından senkronize olurlar.
Bu senkronizasyonun baş kahramanı suprakiazmatik çekirdektir. Bu çekirdek; biyolojik ritimlerin ana kontrol merkezidir ve hipotalamusta optik kiazmanın üzerinde yer alır
Suprakiazmatik çekirdeğin biyolojik ritmi düzenlemesindeki en önemli dış (ekzojen) kaynaktan biri ‘’ışık’’ etkenidir. Retinaya ışık geldiğinde bu bilgi retinohipotalamik yol ile suprakiazmatik çekirdek boyunca aktarılır ve kişinin günlük ritimleri doğadaki 24 saatlik döngüye uyum sağlanır.
Bilim adamları ilk olarak Mimoza bitkisindeki hareketliliği gözlemlemişler, bu bitkinin yapraklarının gündüz güneşe doğru açıldığını, akşam vakti ise kapandığını fark etmiştiler. Güneş ışığı almadığında bitkinin nasıl bir davranış sergileyeceğini merak ettiler ve onu karanlık bir ortamda beklettiler. Bu çalışma sonucunda bitkinin yine normal günlük aktivitesine devam ettiğini gözlemlemişlerdir. Zamanla yapılan yeni çalışmalar biyolojik saate sadece bitkilerin değil, insanların ve diğer hayvanların da sahip olduğunu gösterdi.
Ancak bu çalışmalar burada kalmayıp, bu düzeni sağlayan gen(ler)in keşfi gerekmekteydir.
BİYOLOJİK SAATİN MEKANİZMASINA GÖZ ATTACAK OLURSAK;
70’li yıllarda Seymour Benzer ve öğrencisi meyve sineklerinde biyolojik saati kontrol eden geni çalışmaya koyuldular. Bilmedikleri bir gende mutasyon meydana getirmişlerdi ve meyve sineğindeki biyolojik saatin mekanizması bozulmuştu. Bu geni period olarak adlandırdılar fakat geni izole etmeyi ve etkisini tam olarak göstermeyi başaramadılar.
Nobel Ödülü’nün iki ismi olan Jeffrey C. Hall ve Michael Rosbash mutasyona uğramış gen tarafından kodlanmış olan bir protein (PER proteini) gece boyunca hücrede üretilerek depolanıyordu. Gündüz ise ayrıştırılıyor ve biyolojik saat bu şekilde bir döngü halinde sürdürülüyordu. Fakat açıklanamayan bazı eksikler mevcuttu: bu gece depolanan ve gündüz ayrıştırıldığını nasıl yönlendiriyor? bu döngüyü nasıl bir düzen içerisinde olduğu bilinmiyor. Soruların cevabı ise Nobel ödülüödülünü almış isimlerden geldi şimdi mekanizmaya detaylı bir göz atalım.
Vücudumuzda kendi kendini düzenleyen bir saate mi sahip ?
Jeffrey Hall ve Michael Rosbash PER proteininin “period” geninin aktivitesini bloke ettiğini varsayarak, inhibe edici bir geribildirim döngüsüyle PER proteininin kendi kendine sentezini ve dolayısıyla kendi düzeyini sürekli, siklik bir ritimde düzenleyebileceğini düşündüler.
Şekil 1
Şekil 1 ‘de görüldüğü gibi “period” geninin geri bildirim düzenlemesinin basit bir örneği: Şekilde, 24 saatlik bir salınım sırasında olayların sırasını göstermektedir. Period geni aktif olduğunda mRNA yapılır. mRNA, hücrenin sitoplazmasına taşınır ve PER proteininin üretimini sağlar.
PER proteini, period geninin aktivitesinin bloke edildiği hücrenin çekirdeğinde birikir ve sirkadiyen ritimin altında yatan inhibe edici geri bildirim mekanizmasına neden olur.
Model harikaydı, ancak bulmacada birkaç parça eksikti. Period geninin aktivitesini bloke etmek için, sitoplazmada üretilen PER proteini, gece boyunca genetik materyalin bulunduğu hücre çekirdeğine erişmek zorunda kalacaktır.
Jeffrey Hall ve Michael Rosbash PER proteininin çekirdekte gece boyunca biriktiklerini göstermişlerdi, fakat oraya nasıl geliyordu? 1994 yılında Michael Young, normal bir sirkadyen ritim için gerekli TIM proteinini kodlayan “timeless” isimli ikinci bir saat geni keşfetti.
Bu “timeless” geni TIM adında bir proteini üretiyordu ki bu protein sirkadiyen saatte oldukça büyük bir rol oynuyordu. Young, bu proteinin PER proteiniyle bağlantılı çalıştığını, iki proteinin de hücre çekirdeğine girebilmesini ve period geninin aktivitesinin durdurulmasını sağladığını gösterdi.
Peki bu proteinlerin salınım aralıkları nasıl düzenleniyordu? Michael Young keşfettiği başka bir genle, “doubletime” ile DBT proteini üretilerek PER proteininin üretiminin ertelendiğini keşfetti ve böylece 24 saatlik bir döngü tam anlamıyla yakalanmış oluyordu.
SONUÇ OLARAK;
Bu saat uyku düzenini, beslenme davranışını, hormon salınımını, kan basıncını ve vücut sıcaklığını düzenlemeye yardımcı olur. Genlerimizin büyük bir kısmı saat tarafından düzenlenir.
Sirkadiyen ritmin bozulmasının sebeplerinde ikisi ; gece vardiyaları ve jetlag. Bu kişilerde iç saat güneşin doğuşu ve batışı ile senkron çalışırken, iç saatin aksi yönünde hareket edince, vücutta kronik stres reaksiyonu ortaya çıkıyor ve kortizol salınıyor.
Normalde sabah uyanırken bizi güne hazırlamak için salgılanan kortizol ile alışkın olmadığı saatlerde karşılaşan vücut afallıyor ve sirkadiyen ritim bozukluklarına bağlı hastalıklar görülmeye başlanıyor.
KAYNAKÇA
https://www.drozdogan.com/2017-nobel-tip-odulu-neden-yine-sirkadyen-ritme-verildi/
Biyolojik Ritim: Vücudumuzun Orkestra Şefi
Yusra KARADEMİR
