Çevresel Toksinler Biyolojik ‘Saat’ i bozabilir mi?
Çevresel toksinler, sirkadiyen ritimleri – rahatsızlığı kronik iltihap ve bir dizi insan bozukluğu ile bağlantılı olan biyolojik “saat bozabilir mi? Yol tuz kirliliğine adapte olmuş olan plankton ve sirkadiyen bozulma arasındaki bağlantıyı gösteren araştırma soruyu masanın üzerine koyuyor.
“Bu araştırmalar, çevresel toksinlere maruz kalmanın sirkadiyen saatimizin işlevini bozabileceğini gösteriyor. Bu durumun bozulması, artan kanser, diyabet, obezite, kalp hastalığı ve depresyon oranlarıyla bağlantılı” diyor Jennifer Hurley, biyolojik bilimler, Rensselaer Polytechnic Institute’ta Biyoteknoloji ve Disiplinlerarası Çalışmalar Merkezi (CBIS) üyesi ve bu araştırmada kıdemli yazar. “Bu, herkesin, bu tür çevresel etkilere karşı yoğun bir şekilde tamponlandığını düşündüğümüz çekirdek saat seviyesinde bunu ilk kez ortaya koyduğunu” söyledi.
Araştırma George Gölü’ndeki Jefferson Projesi’nden elde edilen son bulgular üzerine inşa edilmiş olup, ortak bir zooplankton türü olan Daphnia pulex’in, iki buçuk ay gibi kısa bir sürede yol tuzlarının orta dereceli tuzlarına tolerans geliştirebildiğini göstermektedir. Bu araştırma, George gölünde bulunan her bir litre klorürde 15 miligramlık mevcut konsantrasyondan, Kuzey Amerika’daki yüksek oranda kirlenmiş göllerde olduğu gibi, litre başına 1.000 miligram konsantrasyona kadar değişen tuz konsantrasyonlarına uyarlanmış beş Daphnia popülasyonu üretti.
CBIS üyesi Jefferson Proje Yöneticisi Rick Relyea ve araştırmanın ortak yazarı “Plankton, alglerin en önemli tüketicileri ve birçok balık için bir besin kaynağıdır,” denen yol tuzunun tolere edilmesi için anıtsal bir taktik oluşturabilir. “Sirkadiyen ritim, bu hayvanları günlük bir göçle, gün boyunca derin sulara, gece yırtıcı hayvanlardan ve sığ sulardan beslenmeye yönlendiriyor. Bu ritmi bozmak tüm göl ekosistemini etkileyebilir. ”
Hurley, tuza adaptasyonun, genetik koddan ziyade gen düzeylerinde kalıtsal bir değişiklik olan epigenetik düzeyde Daphnia’yı etkileyeceğini söyledi. Araştırma, insan sağlığının ötesinde birçok alanda geniş çapta uygulanabilirliğe sahiptir ve CBIS ile Jefferson Projesi arasındaki karşılıklı işbirliğinden kaynaklanan en son, disiplinlerarası araştırmaların bir kanıtıdır.
Tuzun, Daphnia’nın sirkadiyen ritmini etkileyip etkilemediğini araştırmak için araştırmacılar, ilk olarak planktonun, gündüz / gece döngüsünü öngören bir dizi saat kontrol genleri tarafından yönetildiğini tespit ettiler. Saat kontrol genleri gen transkripsiyonunu destekler ve baskılayarak, hücre fonksiyonunu, büyümesini etkilemek için enzim ve hormon seviyelerinde günlük salınımlar ve vücut ısısı ve bağışıklık tepkileri gibi fizyolojik parametreler oluşturur. Daphnia genomu, meyve sineklerinin (Drosophila melanogaster) köklü çekirdek saatiyle neredeyse aynı olan bir dizi gen olan PERIOD (PER) genini içeriyor.
Rensselaer doktora öğrencisi ve çalışmanın ilk yazarı olan Kayla Coldsnow, doğal olarak düşük tuz seviyesine ve sürekli karanlık koşullara maruz kalan Daphnia’daki PER mRNA’sının ifadesini izledi. Bu sürekli çevresel koşullara rağmen, Daphnia PER mRNA seviyeleri 24 saatlik bir ritim ile salınır, fonksiyonel sirkadiyen saatin açık bir göstergesidir. Onun sonuçları, mevcut araştırmalarla birlikte, PER “saat genlerinin” Daphnia’da aktif olduğunu göstermektedir.
Yüksek tuz ortamlarına uyumun bu işlevsel sirkadiyen saati etkileyip etkilemediğini test etmek için Coldsnow, daha önceki araştırmaları sırasında üretilen beş Daphnia popülasyonuyla benzer bir deney gerçekleştirdi. Verileri, PER mRNA ritmlerinin artan tuz konsantrasyonlarına adaptasyon ile bozulduğunu gösterdi.
“Gördüğümüz şey, bu organizmada dereceli, ölçülmüş bir cevaptır; Hurley, Daphnia’nın adapte olduğu tuz seviyesi ne kadar yüksek olursa, sirkadiyen saatinin ifadesini de o kadar fazla bastırır ”dedi. “Doğal olarak düşük tuz seviyelerine adapte edilen popülasyon, PER mRNA ekspresyonunda güzel ve sağlıklı bir salınım sergiler, ancak yüksek tuz seviyelerine adapte edilen popülasyon, bu mRNA ekspresyonunu salgılama yeteneklerini tamamen yitirmiştir.”
Hurley, bulguların sirkadiyen araştırmasında yeni bir kapı açtığını söyledi.
Hurley, “Sonuçlar önemli” dedi. “Daphnia’yı çevresel toksinlere maruz bıraktınız ve onun saati muhtemelen epigenetik mekanizmalarla bastırıldı. Daphnia’nın saati ve biyolojisi hem beynimizde hem de çoğu organizmada saat ve biyolojiye çok benzer. Çevresel toksinlere maruz kalma nedeniyle insan beynindeki epigenetik değişiklikleri görmemiz mümkün mü?
Kaynak için Tıklayınız
