Katalog

GEN ARAŞTIRMALARI Türk bilimcilerden iki büyük evrensel başarı Üner Tan: El ve ayakları üzerinde yürüyen “hastalar” için Üner Tan Sendromu'nu açıkladı! Tayfun Özçelik: Bunun genetik bir mutasyon olduğunu buldu! Dört Bacaklılık Geni’nin keşif öyküsü Bilkent Üniversitesi'nden moleküler biyolog Prof. Tayfun Özçelik, Üner Tan'ın ortaya attığı Dört Bacaklılık fikrini veya sendromunu genetik olarak doğrulayan, mutasyona (değişime) uğramış geni, ekibiyle birlikte buldu ve Türk biliminde kaydedilen bu büyük başarının ortaklarından biri oldu. Orhan Bursalı Soru: Üner Tan ile nasıl bir işbirliği yaptınız? Yanıt: Üner Tan hastaların tanımlanması, klinik ve nörolojik bulgularının dokümantasyonunu yaptı. Tabii ard arda dört aile tanımlaması en kritik katkısı oldu. Gerçekten hak ettiği için çeşitli engellemelere rağmen, Unertan Sendromu ibaresi kullanılarak yayın yapıldı. Bu sonucu HUGO (Human Genom Organization Nomenclature Committee) ile benim yaptığım görüşmeler neticesinde elde edebildik. Nurten Hanım da bu hususta örnek bir tutum izledi. T ürkiye Bilimler Akademisi üyesi ve Çukurova Üniversitesi'nden Prof. Üner Tan'ın, el ve ayakları üzerinde yürüyen hastalar için dünyaya açıkladığı ve büyük tartışma yaratan Üner Tan Sendromu'nun genetik temellerini ise Bilkent Üniversitesi'nden moleküler biyolog Prof. Tayfun Özçelik ortaya çıkarttı! Özçelik, Hacettepe, Başkent, Çukurova Üniversite'lerinden öğretim üyeleri ile birlikte yürüttüğü çalışmada, önce elayak üzerinde yürüyen hastalıklı bireylerde, hastalıktan sorumlu geni buldular; daha sonra bu genin iki ayak üzerinde yürüme geni olduğu sonucuna ulaştılar. Çalışma, Amerikan Bilimler Akademisi'nin resmi yayın organı olan Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) USA'de yayımlandı. İki ayak üzerinde yürüme insanlara özgü bir özelliktir ve bizleri diğer primatlardan ayırır. Ancak Hatay'ın Demirkonak köyünde yaşayan 19 kişiden oluşan Ulaş ailesinin beş bireyinde bu Özellikle insanın evrimsel gelişim sürecinin en kritik aşamalarından biri olarak kabul edilen iki ayak üzerinde yürüme (bipedal) ile ilişkili moleküler sinyal ileti yollarının ve genlerinin tanımlanması için çok değerli bilgiler verebileceği görüşü ortaya atıldı. Dik yürüme, beynin büyümesi, alet yapımı ve konuşma modern insanın ortaya çıkmasına yol açan en önemli özellikler. Şimdiye kadar dokuz ailede daha Ünertan Sendromu bulundu. Çanakkale'nin bir köyü dışındaki bunların tümü güneydoğu Anadolu'da yaşıyor. En son Brezilya'da elayak üzerinde yürüyen başka aileler olduğu ileri sürüldü. DÖRT AÇIDAN ÖNEMİ Soru: Dört bacaklılık geninin bulunmasının önemi nedir, bu neyi gösteriyor, insan evrimi açısından? Yanıt: Önem, üç boyutta ele alınabilir. Birincisi tıbbi, ikincisi beyin ve beyincik gelişimi, üçüncüsü ise evrim kavramı kapsamında biyolojik boyutu. Tıbbi olarak, en dikkati çeken bulgusu quadrupedalite olan, yeni bir hastalık tanımlanmış oldu. Şimdi yeni hastaların tanımlanmasını bekleyebiliriz. Nitekim Brezilya, İran, Arjantin gibi farklı ülkelerden haberler geliyor. Bir de “dysequilibrium syndrome” boyutu var. Ünlü İsveçli pediatrik nörolog Bengt Hagberg tarafından tanımlanmış bir hastalık ve geni henüz bilinmiyor. VLDLR'nin hipomorfik allelleri bu hastalıktan sorumlu olabilir. Bu başlı başına bir araştırma konusu. Beyin ve beyincik gelişimi açısından ele alırsak, dengenin kurulmasında kritik öneme sahip moleküler sinyal ileti yollarının genleri ve tabii proteinleri hususunda çok değerli bilgiler elde ediyoruz. İnsan mütasyonları VLDLR gen bozukluğunun gerçek fenotipini ortaya çıkarmış oldu. İKİNCİ BAŞARI Türk genetikçileri, insanlarda elayak üzerinde yürümenin genetik bir temeli olduğunu, hastalıktan sorumlu geni bularak kanıtladı. Bilkent Üniversitesi'nden Profesör Tayfun Özçelik ile Hacettepe, Başkent, Çukurova Üniversite'lerinden öğretim üyeleri ile birlikte tüm genomun taranmasını gerektiren inceleme tekniklerini kullanarak Ünertan Sendromlu bireylerde ortak DNA bölgeleri tespit ettiler. Bu tarama sürpriz bir şekilde insan genomunda elayak üzerinde yürüme ile ilişkili üç farklı kromozom bölgesinin olduğunu gösterdi. PNAS'da yayımlanan raporda ise VLDLR genindeki mutasyonun iki ailedeki hastalığın sorumlusu olduğu belirtiliyor. VLDLR'nin beyincik gelişiminde önemli bir rol oynadığı daha önceden biliniyordu. PNAS genel yayın yönetmeni ve University of Washington'dan genetik uzmanı Profesör MaryClaire King “Bu nitelikli çalışma ile Türkiye'deki moleküler genetik çalışmaları bilim dünyasında yerini almıştır” diyor. Profesör King, meme kanseri genlerinin bulunması, insanlarla şempanzelerin genetik olarak %99 benzer olduklarının gösterilmesi gibi çok önemli bilimsel çalışmaları ile tanınıyor. Dr. Özçelik bulgularını şöyle açıklıyor: "VLDLR kusuru, beyin ve beyincik gelişiminin kritik bir aşamasını etkileyerek iki ayak üzerinde durmamızı sağlayan sinir sisteminde anormal yapılanmalara neden olmuş olabilir.” Hastalığın belirtilerini taşıyan diğer ailelerde de genin tespit edilmesi, insanlarda iki ayak üzerinde yürüme mekanizmasının sinirsel gelişimi ile ilgili yeni bilgilerin elde edilmesine yol açacak. Bu araştırma Türkiye Bilimsel ve Teknolojik Araştırma Kurumu (TÜBİTAK), Başkent Üniversitesi Araştırma Fonu ve İtalya'daki International Centre for Genetic Engineering and Biotechno Prof. Dr. Tayfun Özçelik ve Prof. Dr. Üner Tan CBT 1094/12 7 Mart 2008 CBT 1094/13 7 Mart 2008 özellik bulunmuyor. 21 ile 37 yaşları arasındaki, zekâ özürlü bu beş kardeş, el ve ayakları üzerinde yürüyor.Bundan yaklaşık iki yıl önce bu aileyi dünya kamuoyuna tanıtan Çukurova Üniversitesi'nden nörofizyolog Profesör Üner Tan, elayak üzerinde yürümeye yol açan hastalığın genetik kökenini araştırdı. Bunların ilkel konuşma şekillerini, kısıtlı zekâlarını ve yürüyüşlerini belgeledi. Ancak bilim dünyası ailenin bu tuhaf özelliklerinden çok Tan'ın yorumuna şaşırdı. Tan'a göre ters mutasyon geçiren bu kardeşler geriye doğru evrimin tek kanıtıydı. Daha sonra Gaziantep ve Çanakkale'de de benzer olgular saptandı. Ünertan Sendromu (UTS) olarak bilimsel literatüre geçen bu nadir görülen hastalığın ana bulguları, elayak üzerinde (kuadrupedal) yürüme, zeka geriliği, konuşma bozukluğu ve beyincik hasarıdır. Hatay'da yaşayan ailede gözlenen bu hastalık bilim dünyasında önemli bir tartışmayı tetikledi. Prof. Dr. Tayfun Özçelik Dört bacaklılık geninin bulunmasının keşif öyküsü, önemi, bu keşfin anlamı ve neyi gösterdiği, ülkemizde bilimde yapılacaklar konsunda sorularımızı yanıtlıyor ve “Önem, üç boyutta ele alınabilir. Birincisi tıbbi, ikincisi beyin ve beyincik gelişimi, üçüncüsü ise evrim kavramı kapsamında biyolojik boyutu.” İşte sorular ve yanıtları: Soru: Dört bacaklılık geni konusunda ne biliniyordu, geni nasıl keşfettiniz? TAYFUN ÖZÇELİK: Profesör Üner Tan tarafından ilk kez 2005 yılında tanımlanan ve Hatay'ın bir köyünde yaşayan ailenin klinik bulgularının yayınlanmasına dek, elayak üzerinde yürüme ile kendini gösteren bir hastalığın olduğu bilinmiyordu. İki ayak üzerinde yürüme ile ilişkili bir gen olabileceği öngörüsü bile yoktu. Üner Tan'ın bu keşfinin hemen ardından bazı Türk genetikçileri Max Planck Institute for Molecular Genetics'den Prof. Dr. Stefan Mundlos ile ilişkiye geçerek hasta kanlarını Berlin'e gönderdi. Mundlos'un ekibi Hatay ailesinde hastalık geninin 17. kromozoma haritalandığını gösterdi. Aralık 2005'te Prof. Tan ve TÜBA Başkanı Prof Engin Bermek, quadrupedalite genini araştırmamı önerdiler. Hastalık geni araştırmaları bir ekip işi ve maddi destek gerektiriyor. Önce İtalya'da ICGEB (International Center for Genetic Engineering and Biotechnology) ile görüştüm. Benim yürürlükte olan bir ICGEB projem vardı ve bu proje bütçesinden 10.000 $'ın gen haritalaması için aktarılmasını talep ettim. İkinci kritik konu ise Hacettepe Üniversitesi'nden Prof. Nurten Akarsu ile işbirliği yapmamdı. Tüm genom taraması için gerekli microarray sistemi Hacettepe Üniversitesi'nde işler haldeydi. Nurten hanım bağlantı incelemesi hususunda çok tecrübeli bir meslektaşım… Bu iki desteği alınca Hatay'a gittik. Kanları temin ettikten bir hafta kadar sonra, hastalığı 17. kromozoma haritaladık. Fakat bir gün sonra Mundlos'un aynı aile üzerinde yaptığı çalışmanın Journal of Medical Genetics'de yayına kabul edildiğini öğrendik. Üner Tan bu aşamada çok kritik bir katkıda bulundu. Adana ve Gaziantep'de yaşayan iki yeni aile buldu. Yeni aileler üzerinde yürüttüğümüz ilk inceleme çok ilginç bir sonuç verdi. Son derece nadir olduğu için her üç ailede de (Hatay, Adana, Gaziantep) aynı genin mütasyona uğramış olmasını bekliyorduk. Hatta “founder effect” dediğimiz durumun olması kuvvetle muhtemeldi. Fakat Adana ve Gaziantep ailelerinde 17. kromozom dışlandı. Bu quadrupedalite için, genetik heterojenite, yani birden fazla gen demekti. Bu durumda hemen yeni lokusları tespit etmek için yüksek çözünürlüklü genom taraması yaptık. Gaziantep ailesinde 9. kromozom, Adana ailesinde ise 13. kromozomdan pozitif lod skorları elde ettik. Araştırmanın bu bölümü TÜBİTAK tarafından desteklendi. VLDLR dizilerinde meydana gelen insana özgün değişiklikler model organizmalara aktarılarak fenotipik özellikleri incelenebilir. Özellikle üzerinde durmayı istediğim bir husus ise pek çoğumuz için malum olan fakat bazen ihmal ettiğimiz bir özelliğimiz. Ülkemiz, otozigozite haritalaması için ideal bir ortam sunuyor. Nadir görülen genetik hastalıkların genlerinin araştırılması için mükemmel bir aile yapımız var (yüksek akraba evlilikleri ve çok sayıda çocuk). Burada yanlış anlaşılmayı istemem, akraba evliliklerini desteklemiyorum. Ve tabii hastalıklardan sorumlu genleri tanımlamak için gereken bilgi birikimi ve teknolojik alt yapıya da sahibiz. Bu avantajlarımızı iyi kullanarak ve nadir görülen hastalıklardan etkilenmiş ailelerin DNA örneklerini öncelikle kendimiz inceleyerek evrensel bilime önemli katkılar yapabiliriz. Soru: İki geni daha araştırıyor musunuz? Yanıt: Evet, Hatay ailesi ile ilgili bilgimiz ise genin 17. kromozomda olduğudur. Burada yaklaşık 150 adet aday gen var. Mutasyon analizi ile hangi genin mutasyon taşıdığını saptamaya çalışıyoruz. İşin ilginç yanı Adana ailesinde yapılan haritalama ise, hem 9 hem de 17. kromozomu dışlıyor. Büyük bir olasılıkla hastalık geni 13. kromozomda. Bu kromozom bölgesinde de yaklaşık 1520 aday gen var. Çok sayıda gen olduğu için maddi desteğe gereksinim duyuyo REELİN MADDESİ VE BEYİNCİK Haritalama işlemleri tamamlandıktan sonra aday gen incelemesine geçtik. 9. kromozomda çok iyi bir aday gen bulunuyordu. Bu genin adı VLDLR (very low density lipoprotein receptor). Lipoprotein reseptörleri kalpdamar hastalıkları için büyük önem taşır. VLDLR geni üzerinde de, 1985 yılında Nobel ödülünü alan Brown ve Goldstein çalışıyorlar. Bu ekip VLDLR'nin aynı zamanda Reelin proteininin reseptörü olduğunu da gözlemlemiş. Reelin, beyin ve beyincik gelişiminde önemli rol oynayan bir sinyal ağının en kritik proteinlerinden biri. Biz bu nedenle VLDLR'nin çok iyi bir aday gen olacağını düşündük. Temmuz 2007 tarihinde bu genin içinde stop kodon yapan bir mütasyon bulduk. Çalışmamızı Nature dergisine gönderdik. Makalenin çok ilginç olduğunu fakat tek bir ailede mütasyon tanımlandığı için Nature'ın politikası gereği yayınlayamayacağını fakat Nature Genetics'e gönderebileceğini öğrendik. Bunu kabul edince makale Nature tarafından Nature Genetics'e gönderildi. Nature Genetics'in editörü hemen peer review aşamasını başlattı. Yaklaşık bir ay süren bu sürecin ardından üç hakem olumlu, bir hakem olumsuz görüş bildirdiği için Nature Genetics yayınlamayı kabul etmedi. Burada rakiplerimizin müdahil olduğunu düşünüyorum. Biz de Amerikan Bilimler Akademisi üyesi Prof. Dr. MaryClaire King ile ilişkiye geçtik. MaryClaire King meme kanseri genleri BRCA1 ve BRCA2'nin bulunmasında kritik rol oynayan bir araştırmacı. Bunun yanında insan ve şempanze genomlarının yüzde doksandokuz benzer olduğunu gösteren ilk kişi. Prof. King'in editörlüğünde makalemizi Ekim 2007 tarihinde Proceedings of the National Academy of Sciences'a gönderdik. Bir aylık gecikme yeni bir quadruped ailesi bulmamızdan kaynaklandı. Biga yarımadasında yaşayan bu ailede de 9. kromozom bölgesi homozigottu ve VLDLR geninde stop kodon mütasyonu taşıyordu. Bu stop kodon mütasyon Gaziantep ailesinden farklı bir nükleotidi vuruyor. Böylece iki farklı ailede mütasyon göstererek bilimsel açıdan da çok daha güçlü bir konuma geldik. PNAS dergisi çok olumlu kritiklerle makalemizi kabul etti. VLDLR geninin bulunması Ekim 2006 Temmuz 2007 arasında 9 ay sürdü. Max Planck'dan Stefan Mundlos bizimle yarışan diğer ekip oldu. EVRİMSEL ÖNEMİ Evrim boyutuna gelince, bu gerçekten çok hassas bir konu ve dikkatle ele alınması gerekiyor. Evrim kavramı Darwin tarafından 1800'lerin ortalarında ilk kez ortaya atıldıktan sonra dikkatler insanların hangi evrimsel gelişim sürecinden geçtiği sorusu üzerine yoğunlaştı. Buna bağlı olarak “missing link” (Kayıp halka) kavramı ortaya atıldı. Missing link'in şempanze ile insan arasında geçiş sürecinde ortaya çıkan bir tür olduğu düşünülüyordu. Aradan geçen 150 yıllık süreçte missing link'in pek çok türü kapsadığı gösterildi. Bu arada şu önemli konu tartışmaya açıldı. Hominid türlerini primatlardan ayıran ilk tetikleyici mutasyonların niteliği nedir? Bu sorunun yanıtı, 1950'li yıllara kadar, beyinin büyümesi olarak kabul edildi. Fakat daha sonra gösterildi ki beyin büyümesinden önce gelmesi gereken başka kritik aşamalar olmalı. 1970'li yıllara kadar alet kullanımının en kritik aşama olduğu kabul edildi. Fakat 70'lerin başında Australopithecus afarensis, veya popüler adıyla Lucy'nin bulunması ile iki ayak üzerinde yürümenin hominid türleri primatlardan ayıran ilk temel değişim tetikleyicisi olduğu fikri genel kabul görmeye başladı. Günümüzde de bu hususta fikir birliği bulunuyor. İşte bu açıdan bakıldığında iki ayak üzerinde yürümeyle sonuçlanan evrimsel gelişim sürecinde rol alan genler hakkında hiç bir bilgimiz yokken VLDLR'nin tanımlanmış olması bizi primatlardan ayıran temel moleküler mekanizmalar hakkında bazı ilk bilgileri almamıza yardımcı oluyor. Soru: Bu buluş hangi yeni araştırmaları tetikleyebilir? Yanıt: Henüz bilmediğimiz iki gen daha var. Önce bunların bulunması kritik önem taşıyor. İkinci olarak VLDLR'nin türler arası kıyaslamalı DNA dizi incelemesi çalışmaları ile bu genin moleküler evrimi konusunda bilgi elde edebiliriz. Bir başka deyişle, moleküler antropoloji çalışmaları başlayabilir. Araştırmayı yürüten Bilkent Üniversitesi ekibi: Bio. Emre Onat, Bio. Melda Kantar, Dr. Süleyman Gülsüner, Bio. Şafak Çağlayan, Bio. Çiğdem Mustafa, Prof. Dr. Tayfun Özçelik, Bio. Elif Uz ruz. Bunun için TÜBİTAK'a proje verdik. Sonucunu bekliyoruz. Soru: İnsanın ayağa kalkması, dört bacaklılıktan kurtulması, bu durumda bir genetik değişiklikle gerçekleşmiş olacak. Eğer böyle ise, bu "geriye mutasyon" mu oluyor bir anlamda? Yanıt: Makalemizle ilgili en önemli nokta bu. Amerikan Bilimler Akademisi'de bu yüzden PNAS'de yayımlıyor. Bu nokta "insanlarda dört bacak üzerinde yürümenin moleküler genetik bir temeli olduğu yönünde çok güçlü bir delil ortaya koymamızdır. Bu delil homozigozite haritalaması ve DNA dizilemesi ile Çanakkale ve Gaziantep gibi farklı cografi bölgelerde yaşayan, aralarında atasal ilişki olmayan iki farklı ailede bulduğumuz birbirinden bağımsız iki adet VLDLR stop kodon mutasyonudur. Her iki mutasyon da VLDLR proteinini fonksiyonsuz hale getiriyor. “Geriye mutasyon” teorisi gerçekten çatışmalı bir konu ve biz PNAS makalesinde buna hiç değinmedik. Şunu hemen soyleyebilirim, eski genetik kodların aktive olması söz konusu değil. Makalede söylediğimiz şu: "İnsanı diğer primatlardan (insansılardan) ayıran bipedal yürüme özelliğinin ortaya çıkabilmesi için gereken genetik değisikliklerin hangi genlerde olduğunu merak ediyorsanız, bu genlerden bir tanesi VLDLR olabilir". Devolution veya geriye evolution gibi konular henüz spekülatif karakterde kavramlar. ? GEN ARAŞTIRMALARI