Matematik ve Biyolojinin İşbirliği Beklenmedik Biyoritimleri Ortaya Çıkardı

Elde edilen sonuçlar, insan sağlığının genler tarafından kontrol edilen yönlerini yeniden tanımlamak açısından oldukça büyük bir öneme sahip.
Görsel Telif: BlurryMe / Shutterstock

Yeni bir matematiksel yaklaşım, yaygın olarak bilinen 24 saatlik ritimlerin yanı sıra, bazı hayvan hücrelerinin 12 saatlik döngüye de sahip olduğunu açığa çıkardı.

Sirkadiyen ritim, çevresel ışık ve karanlık tarafından belirlenen, zihinsel ve davranışsal değişikliklere sebep olan 24 saatlik bir döngüdür. En çok bilinen sirkadiyen döngülerden birisi; gece uyuyor olup, sabahları uyanık olmaktır. Bu biyolojik ritimler, hücredeki fonksiyonlarla yakından ilişkili olan aktif proteinlerde gen ekspresyonlarına aracılık eden yolakta moleküler seviyedeki kompleks etkileşimleri yansıtırlar.

24 saatlik ritimlere ek olarak, diğer biyolojik döngülerin varlığına dair deliller de mevcuttur. Kan basıncı, vücut sıcaklığı, bilişsel performans, dolaşım sistemiyle ilişkili bazı hormonlar, stres tepkisi ve ilaç tedavisine cevap verme gibi örnekler ise 12 saatlik ritimleri izliyorlar gibi ama biyolojik temelleri hakkında çok az şey biliniyor.

Baylor Tıp Fakültesi Moleküler ve Hücre Biyolojisi bölümünden ve Rice Üniversitesi’nden araştırmacılar, diğer araştırma gruplarının yöntemlerinden farklı olarak ön yargısız bir matematiksel yaklaşım uygulamaya karar verdi. Araştırma ekibine göre, diğer matematiksel yöntemler bu tür problemlere, verilerde belirli bir dalga formu bulunup bulunmadığı sorusuyla yaklaşıyorlar. Bu yaklaşım da hali hazırda bir önyargı barındırıyor. Yeni çalışmada önerilen yöntemde ise önyargısız bir soru soruluyor: Eğer varsa, verilerde ne tip bir dalga var?

Matematik Biyolojiyle Buluştuğunda

Araştırmacılar, bu biyolojik fenomeni anlama noktasında elektronik dijital sinyalleri analiz için kullanılan matematiksel bir yöntem uyguladılar. Bunun için, 36 saat boyunca, her saat, gen ekspresyonu verileri toplandı. Daha sonra; metabolizma, hücre stresi, hücre döngüsü ve hücresel solunum gibi çeşitli hücresel süreçleri içeren 18000 adet fare karaciğer geni analiz edildi.

Ekibe göre bu yöntem, her gen için toplanan her veri kümesinde mevcut temel döngüleri ortaya çıkarıyor. 19 Eylül’de (2018) PLOS ONE‘da yayımlanan araştırma makalesinde, 24 saatlik sirkadiyen döngüleri ve diğer hesaplama yöntemleri kullanıldığında ortaya çıkmayan ancak ekspresyonu zamanla 12 saatlik döngüyü takip eden kapalı olmayan genlerin doğrulandığına vurgu yapılıyor.

12 ve 24 saatlik döngülerin yakından incelendiği çalışmada, matris kalem yöntemiyle bu döngülerin bağımsız olduğu ortaya çıkarıldı. Yapılan laboratuvar deneyleri de, 24 saatlik döngüyü izleyen kapalı hale getirilmiş genlerin, 12 saatlik döngüyü takip eden genlerin ekspresyon biçiminden etkilenmediğini gösterdi. Tek bir andaki gen fonksiyonlarına bakmak yerine, genlerin zaman içerisindeki fonksiyonlarına bakılarak; inflamasyon, stres tepkisi, proteinin kalite kontrolü ve enerji kaynağı gibi belirli döngüleri takip eden hücrenin temel fonksiyonları açığa çıkarıldı. Elde edilen sonuçlar, insan sağlığının genler tarafından kontrol edilen yönlerini yeniden tanımlamak açısından oldukça büyük bir öneme sahip.

Gen ekspresyon verilerinin periyodikliğinin değerlendirildiği ve diğer hesaplama yöntemlerinden elde edilen verilerle kıyaslandığı araştırma, sadece var olduğu bilinmeyen biyolojik döngülerin varlığını göstermekle kalmadı; aynı zamanda 12 saatlik döngünün 24 saatlik döngüden bağımsız çalıştığını da laboratuvar deneyleriyle doğrulamış oldu.

Kaynak ve İleri Okuma

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (0 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv