Beynin Moleküler Evrimi
Nörojenez, sinir kök ve projenitör hücrelerinden nöronların üretildiği bir süreçtir. En fazla doğum öncesi dönemde aktif olmaktadır.
Beyin gelişimi belirli bölgelerdeki ve hücre tiplerindeki genler ile yönlendirilmektedir. Bu genlerin ekspresyonu, yani DNA’ya gelen emirler ile bu parçalardan üretilen anlamlı ürünlerin yani proteinlerin üretilmesi anlamına gelir ve yine bu yolla belli zaman aralıklarında on-off (açık-kapalı) konuma gelen genlerin aktivitesi birçok gelişimsel fenomenin olduğu gibi beyin gelişiminin de temelinde yatar. Ancak şimdiye kadar bu aktivite sırasında, seviyesi, lokasyonu ve zaman aralığı ve de özellikle nörogenez sırasında kromozom üzerindeki bu açık-kapalı faz değişimleri bir harita ile açıklanmamıştı.
ATAC-seq adı verilen bir moleküler biyoloji tekniğinden yararlanan UCLA araştırmacıları nörogenez sırasında aktif olan beyin bölgelerini haritaladı ve bu veriyi, aynı beyin bölgelerindeki gen ekspresyonu verileri ile birleştirdi. Araştırmacılar aynı zamanda daha önce yayımlanmış olan kromozomlardaki katlanma kalıplarını ortaya koyan araştırmaların verilerini de kullandı. Kromozomal katlanıp açılma süreçleri genetik bilginin yazılıp okunmasını birinci dereceden etkilediklerini gösterdiler.
Tüm bu bilgiler bir araya getirilerek nörogenezin ardındaki temel düzenleyici ve yönetici elementler tanımlandı. EOMES/Tbr2 geni bunlardan birisi ve kapalı konuma geçtiğinde ileri düzeyde yanlış beyin gelişimine ve yanlış organizasyonel oluşumuna neden oluyor.
Araştırmacılar hedeflenen belirli genlerin rollerini tespit etmek için son yılların en önemli gelişmelerinden biri olan CRISPR teknolojisinden faydalandı. Bu teknik sayesinde de, DNA’nın belirli bölgeleri çıkarılıp, düzenleyici altyapısında yapılan değişiklikler ile o genin ekpresyonu ve dolayısıyla nörogenez üzerindeki etkileri yeniden belirlenebildi.
Araştırmacılar haritalama sayesinde ilerleyen yaşlarda ortaya çıkan ve gelişen şizofreni, depresyon, ADHD ve nevrotizm gibi psikiyatrik bir takım rahatsızlıkların, fetüsteki beyin gelişimi sırasında yazılabileceğini ve temellerin bu kadar erken gelişimsel fazlarda atılabileceğini ortaya koydu. Hatta bir insanın entelekt potansiyeli ve yeteneklerinin sınırları dahi nörogenez sırasında, bir raddeye kadar belirleniyor.
Araştırmacılar tüm bunlarla birlikte, insan serebral korteksinin diğer primatlara oranla çok daha büyük olmasının ardındaki mekanizmayı da açığa çıkardı. Bir genom sekansı veya dizisi tanılayan araştırma ekibi, bu dizinin fibroblast büyüme faktörü ekspresyonunu değiştirdiğini böylelikle hücre çoğalması ve bölünmesinin ve hatta hücrelerin belirli görevler almasını düzenlediğini keşfetti. Bu genom sekansı farelerde ve diğer primatlarda bizde olduğundan çok daha az aktivite gösteriyor.
