Beyin Hücreleri Virüs Benzeri Kapsüllerle Bilgi Paylaşımı

0

Jason Shepherd yapıları mikroskop altında ilk gördüğünde, virüs gibi gözüküyordu. Sorun şu: Virüs çalışmıyordu.

Shepherd, nöronlarda aktif olan Arc adlı bir geni araştırır ve beyinde hayati bir rol oynar. Arc’sız olarak doğan bir fare öğrenemez veya uzun vadeli yeni anılar oluşturamaz. Bir labirentte peynir bulursa, ertesi gün tamamen doğru rotayı unutmuş olacak. Utah Üniversitesi’nde çalışan ve yıllarca Arc’ı eğiten Shepherd, ” Çevrelerindeki değişikliklere cevap veremiyor ya da uyum sağlamıyorlar” diyor. “Arc bu deneyimlerden gelen bilgileri beyindeki değişikliğe dönüştürmek için gerçekten önemli.”

Onun önemine rağmen, Arc çalışma için çok zor bir gen olmuştur. Bilim adamları sık sık, olağandışı genlerin benzer özelliklere sahip tanıdıklarıyla kıyaslayarak ne yaptıklarını araştırırlar; ancak Arc, bir nevi benzersizdir. Diğer memelilerin kuşların, sürüngenlerin ve amfibiyenler gibi Arc’ın kendi sürümleri vardır. Ancak her hayvanda, Arc tamamen benzersiz gözüküyor pek hoşlanmayan başka bir gen yok. Ve Shepherd , ekibi Arc tarafından üretilen proteinleri izole edip neden güçlü bir mikroskop altında incelediğini öğrendi.

Bu Arc proteinlerinin kasvetsiz bir şekilde virüs gibi görünen boş, küresel kabuklara toplandığını gördü. Shepherd, “Onlara baktığımızda, bunlar ne var?” Diye düşündük. Ona ders kitabı HIV bulaştırdığını hatırlattılar ve görüntüleri HIV uzmanlarına gösterdiğinde şüphelerini doğruladılar. Açık söylemek gerekirse, çok büyük bir sürpriz oldu. Shepherd, “İşte bir virüs gibi görünen bir beyin geni vardı” dedi.Bu bir tesadüf değil. Ekip, Arc’ın, çeşitli hayvanların genomlarında var olan, ancak kendi bağımsız varlıkları gibi davranabilen, çingene retrotranspozonları adı verilen eski bir gen grubundan indiğini gösterdi.  Kendilerinin yeni kopyalarını yapabilir ve bu kopyaları ev sahibi genomlarının başka yerlerine yapıştırabilirler. Bazı noktalarda, bu genlerden bazıları kendilerini protein kabuğuna koyma ve konukçu hücrelerini tamamen bırakma kabiliyetine eriştiler. Bu, HIV içeren virüs ailesi olan retrovirüslerin kaynağıydı.Yani, Arc genleri, bu virüslerin evrimsel kuzenleridir; bu da, bu kadar benzer görünen kabukları neden ürettiklerini açıklar. Özellikle, Arc, gag olarak adlandırılan ve genetik materyalini çevreleyen protein kabuklarını oluşturmak için HIV gibi retrovirüsleri olan bir viral gen ile yakından ilişkilidir . Diğer bilim adamları bu benzerliği daha önce fark etmişti. 2006’da bir ekip gag gibi görünen insan genlerini araştırdı ve Arc’ı aday listesine ekledi.  Shepherd, bu ipucu üzerinde hiçbir zaman iz bulamadıklarını ve “nevrozist olarak genomik kağıtlara hiç bakmadık, o kadar çok şey bulamadık” diyor Shepherd.
Dolayısıyla, nöronlarımız viral benzeri bir gen kullanarak, birbirlerine virüs benzeri şekilde genetik bilgi aktarıyorlardı, şimdiye kadar hakkında hiçbir fikrimiz yoktu. 
Shepherd, “Neden nöronlar bunu yapmak istiyor?” Diyor. “Bilmiyoruz” Bir vahşi ihtimal, nöronların birbirlerini etkilemek için Arc’ı (ve yükünü) kullandıklarıdır. Bir hücre, komşu bir hücrede aktive olan genleri değiştiren RNA’yı sunmak için Arc’ı kullanabilir. Yine, “bir virüsün yaptığı şeyle çok benzer bir hücrenin kendi genlerini oluşturmak için durumunu değiştiriyor” diyor.
Shepherd.”Şimdi başladıkça olduğundan çok daha fazla soru var” diyor. “RNA kargosu nedir? Arka kabukların sinyali ne taşıyor? Arc bir nöron tarafından serbest bırakıldığında, ne kadar yol kat edebilir? “Ve belki de daha da önemlisi, bunların hepsi beyni nasıl etkiler? Takım, nöronların Arc’ı serbest bırakmasını durdurursa, bu, bir hayvanın öğrenmesi veya yeni anıları oluşturma yeteneğini nasıl etkiler? “İnsanlar ne düşündüğünü görebiliyorum. “Hafıza bir virüs müdür?” Diye güldürdü Shepherd, gülerek.Sanki yeterince tuhaf değilmiş gibi, diğer hayvanların Arc’ın kendi sürümlerini bağımsız olarak geliştirdikleri görülüyor. 
Meyve sinekleri Arc genlerine sahipler ve Shepherd’ın meslektaşı Cedric Feschotot’un bu köklerin, bizimkileri doğuran aynı gruptaki çingene retrotranspozonlarından geldiğini gösteriliyor. Fakat sinek ve kemirgen hayvanlar, bu genlere milyonlarca yıl ayrı ayrı iki ayrı olayda bağımsız olarak karar verdiler. Ve yine de, her iki olay da benzer şeyleri yapan benzer genleri doğurdu: Bir başka ekip , Arc’ın sinek versiyonlarının virüs benzeri kapsüllerde nöronlar arasında RNA gönderdiğini gösterdi. Adelaide Üniversitesi’nden Atma Ivancevic , “Böyle bir sürecin iki kat gerçekleşebileceğini düşünmek heyecan verici” diyor .Bu buluşun tıbbi sonuçları da vardır. 
Arc, Alzheimer, şizofreni ve kırılgan X sendromu gibi birçok beyin bozukluğunda rol oynar. Yaşlanma ile birlikte olan zihinsel düşüşlerde de rol oynayabilir . Shepherd, genç farelerin çok sayıda Ark proteini ürettiğini ve yaşlı farelerin çok daha az şey yaptığını söylüyor. Eski farelerin beyinlerinin görsel merkezlerindeki Arc protein düzeylerini yapay olarak artırırsa , onları genç yaştaki kemiricilerinkilere karşı yeni deneyimlerine duyarlı hâle getirebilir.Fred Hutchinson Kanser Araştırma Merkezi’nden Harmit Malik “Bu dev bir buzdağının başlangıcı olabilir” diyor. Balık gibi Arc genlerinden yoksun olan hayvanların ” aynı amaca ulaşmak için tamamen farklı evcilleştirilmiş gag proteinlerini kullanmaları” tamamen mümkündür. Gerçekten de insan genomu 100’den fazla gag türevi gen içeriyor. Hepsi ne yapıyorlar?

Bu daha geniş bir trendin bir parçasıdır: Bilim adamları, son yıllarda hayvanların virüsle ilişkili genlerin özelliklerini evrimsel avantajları için kullandıklarını keşfettiler. Gag genetik bilgiyi hücreler arasında hareket ettirir, bu nedenle bir iletişim sisteminin temeli olarak mükemmeldir. Virüsler konakçı hücrelerle birleşmek ve bağışıklık sistemini önlemek için env adlı başka bir gen kullanmaktadır . Aynı özelliklerin plasenta, yani annelerin ve bebeklerin dokularını bir araya getiren bir memeli organı için yaşamsal önemi vardır. Ve elbette, plasenta yaratılması için gerekli olan syncytin adlı bir gen, aslında iner env . Biyolojimizin çoğu doğada viral görünür.

Share

CEVAP VER

Please enter your comment!
Please enter your name here