Sigara İçmenin Vücuda Zararı DNA’ya Kadar Uzanıyor

Nöbel ödüllü profesör Aziz Sancar öncülüğündeki UNC School of Medicine’dan bilim insanlarının geliştirdiği yeni teknik, genom-çapındaki DNA hasarının ana kanserojen sebebi olduğunu açığa çıkardı. Bili..
Görsel Telif:

Nöbel ödüllü profesör Aziz Sancar öncülüğündeki UNC School of Medicine’dan bilim insanlarının geliştirdiği yeni teknik, genom-çapındaki DNA hasarının ana kanserojen sebebi olduğunu açığa çıkardı.

Bilim insanları, on yıllardır sigara içmenin DNA hasarına yol açtığını ve bu hasarın akciğer kanserine sebep olduğunu biliyorlar. Şimdi ise, UNC School of Medicine’dan bilim insanları, DNA hasarını genom boyunca yüksek çözünürlükte verimli bir şekilde haritalamayı sağlayan bir yöntem geliştirdiler.

Proceedings of the National Academy of Sciences’da yayımlanan çalışmada, Aziz Sancar ve beraberindeki bilim insanları sık rastlanan DNA hasarını takiben onarıma giren genom üzerindeki bölgeleri haritalamak için oldukça kullanışlı bir yöntem geliştirdiler. Daha sonra araştırmacılar bu yöntemi kullanarak ana kimyasal kanserojen olan benzo[α]pyrene kaynaklı hasarı saptadılar.

UNC Lineberger Comprehensive Cancer Center’ın da üyesi olan Aziz Sancar’a göre, Amerika’daki ölümle sonuçlanan kanser vakalarının yaklaşık %30’undan bu kanserojen madde sorumlu.

Bu çalışmada ve benzeri çalışmalarda elde edilen haritalar, bilim insanlarının sigara ile tetiklenen kanserlerin kökenini daha iyi anlamalarında ve neden bazı insanlar kansere daha yatkınken bazılarının daha dirençli olduğunu belirlemede kritik öneme sahip. Aziz Sancar’a göre, sigara içmenin zararları ile ilgili bu çalışmada olduğu gibi hücresel seviyede kesin ve özgül deliller sunmak sigara kullanan bireylerin bu alışkanlıklarını bırakmaları için teşvik edici olabilir. Şu anda dünya çapında milyarlarca insan sigara kullanıyor.

Kimyasal Kanserojen Benzo[α]pyrene (BaP)

Benzo[α]pyrene (BaP), basit, dayanıklı, karbon zengini hidrokarbonlar olan ve uzay boşluğunda bile oluşabilen çok halkalı aromatik hidrokarbonlar ailesinin bir üyesi. Bilim insanları, bu hidrokarbonların basit karbon temelli hayatın Dünya’da ya da diğer gezegenlerde ortaya çıkmasında rolü olabileceğini düşünüyorlar. Fakat insan gibi daha karmaşık DNA temelli yaşam formları için BaP oldukça ciddi çevresel hasarlara yol açma potansiyeline sahip. BaP, tütün bitkisi gibi organik bileşiklerin yanmasının bir yan ürünü. Orman yangınları, dizel motorların yanması ve mangal ateşleri gibi yanma reaksiyonlarının günlük hayatta karşımıza çıkan formlarında, BaP havaya, toprağa ve besinlerimize karışıyor. Fakat, Dünya üzerindeki hiçbir yanma reaksiyonunun dokularımıza bu kimyasalı bir sigara içmek kadar verimli taşıyamayacağı aşikar.

Bir toksik hidrokarbon insan vücuduna soluma ya da beslenme yoluyla girdiği zaman, kan içerisindeki enzimler bu kimyasalı daha küçük ve güvenli moleküllere parçalıyor. Aynı şey BaP için de geçerli. Fakat BaP üzerine uygulanan bu koruma reaksiyonu, benzo[α]pyrene diol epoxide (BPDE) üretilmesine sebep oluyor. BPDE ise BaP’nin kendisinden daha tehlikeli bir kimyasal.

BPDE kimyasal olarak DNA ile reaksiyon verip guanin nükleobazıyla oldukça güçlü bir bağ oluşturuyor. Bu etkileşim, genlerin uygun proteinleri artık yapamaması ve DNA’nın hücre bölünmesi sırasında düzgün bir şekilde kopyalanamaması anlamına geliyor. Yani bu etkileşimin gerçekleşmesinin sonucu hastalık oluyor.
Eğer BPDE etkileşimi bir tümör baskılayıcı gende meydana gelir ve zamanında onarılmazsa, bu durum kalıcı mutasyona yol açıp kanserli hücrenin ortaya çıkmasını sağlıyor.

Kimyasal reaksiyonun temel kanserojenitesi hakkında herhangi bir şüphe yoktur. Bir laboratuvar faresinin cildine orta doz bir BaP verildiği zaman, tümörlerin ortaya çıkması neredeyse kesin sonuçtur. BaP’nin, BPDE vasıtasıyla, çok sayıda kanser türünün ortaya çıkmasına sebep olduğu uzunca bir süredir biliniyor. Ayrıca akciğer kanserinin de tek en önemli nedeninin BaP olduğu düşünülüyor.

Onarımlar

Aziz Sancar’ın BaP’nin tetiklediği DNA hasarının haritalanması üzerine geliştirdiği yeni yöntem sayesinde, bilim insanları artık hücrelerin hasarı onarmaya çalıştıkları genom bölgelerini belirleyebiliyorlar. Aziz Sancar, 2015 Nobel Kimya Ödülü’nü bu biyokimyasal süreç üzerine yaptığı çalışmalar dolayısıyla paylaşmıştı.

Bu süreç, nükleotid eksizyon tamiri olarak bilinen, DNA ameliyatı yapan özel proteinlerin alınmasını içeriyor. Bu proteinler, zarar gören DNA zincirini kırpıp dışarı atıyorlar. Eğer her şey yolunda giderse, DNA sentezinde görev alan enzimler DNA’nın bu kayıp bölümünü etkilenmemiş bir zincirden yeniden üretiyorlar. Dünya üzerindeki bütün hücre temelli yaşam formlarının çift zincirli DNA’ya sahip olması bu onarımı mümkün kılıyor. Bu sürede, DNA’nın kırpılıp dışarı atılmış bölümü, çöp-imhacı moleküller bu bölümü ayrıştırana kadar serbestçe ortalıkta dolaşıyor.

Ortalıkta serbestçe dolaşan bu hasarlı DNA parçaları hücre tarafından çöp muamelesi görse de genom üzerindeki hasarı haritalamak isteyen bilim insanları için altın değerindeler. Geliştirilen yeni yöntemde bilim insanları genom haritası çıkarmak için bu parçaları işaretleyip, toplayıp, dizileyip daha sonra kendi dizilerine uyduruyorlar. Bu tıpkı devasa bir yapbozun küçük parçalarını kullanmak gibi. Nihayetinde bilim insanları hasar gören DNA onarımının başladığı bölümlerin eksiksiz haritasına sahip oluyorlar.

DNA dizilemesi için gereken çaba ve masraf göz önüne alındığında, Sancar, Li ve çalışma arkadaşları tarafından yayınlanan ilk haritalama yöntemi, mümkün olan en yüksek çözünürlüğü sunmuyor gibi görünüyor. Fakat bu çalışma, özellikle maliyetler düştükçe, DNA hasarı olaylarının hastalık ve ölümle nasıl sonuçlandığının anlaşılmasında bu haritaların rutin bilimsel kullanıma girmeye doğru gittiğini gösteriyor.

Bu haritalama tekniği ile aşağıdaki gibi sorulara cevap bulunabilir;
• Ortalama bir insanda nükleotid eksizyon onarım kapasitesini aşmak için hangi dozda toksin gereklidir?
• Hangi varyasyonlar ve hangi genler insanların bu tarz DNA onarım kapasitesini artırır ya da azaltır?
• Genom üzerinde başarılı onarımların daha az olduğunu gösteren belirli işaretler var mıdır?

Her ne kadar Sancar ve çalışma arkadaşları tarafından sunulan bu harita orta çözünürlüklü olsa da, BPDE hasarı onarımının BPDE yüklü guanin’in (G) timin (T) ya da adenin’den (A) çok sitozin (C) ile yan yana olduğunda daha sık meydana geldiğini gösterebiliyor. Bu, BPDE kaynaklı mutasyonlar açısından yüksek risk barındıran noktalara işaret ediyor.

Bu çelişkinin çözümlenmesi BaP gibi toksinlere maruz kalmanın neden belirli gen mutasyonlarına yol açtığının daha iyi anlaşılmasını sağlayabilir.

Yapılmakta Olan Çalışmalar

2015 ve 2016 yıllarında yayımlanan çalışmalarda, Sancar ve çalışma arkadaşları tekniklerinin ilk versiyonlarının iki DNA-katılım hasarı tipini haritalamak için kullandılar. Bunlardan birisi ultraviyole ışık tarafından diğeri ise yaygın bir kemoterapötik ilaç olan cisplatin tarafından biçimlendirilmişti. Bu haritalama çalışmaları ekstra bir kimyasal adım gerektiriyordu. Bu kimyasal adımda, dizileme öncesinde kesilmiş parçadan hasarın temizlenmesine ihtiyaç vardı. Çünkü, dizileme sürecinde gereken DNA okuma enzimi aksi taktirde katılıma yapışabilirdi. Fakat yeni teknikte ‘’translesional’’ enzimler kullanılıyor ve bu enzimler hacimli BPDE katılımı mevcut olsa bile DNA zincirinin okunmasına olanak sağlıyor.

Sancar’a göre bu yeni yöntem, nükleotid eksizyon tamirini içeren her çeşit DNA hasarına uygulanabilir.
Sancar, Li ve çalışma arkadaşları, şimdi diğer çevresel toksinler ile bağlantılı DNA hasar onarımının haritalanması için geliştirdikleri yeni tekniği kullanıyorlar. Bundan sonraki projede ise, genellikle yanlış depolanmış kabuklu yemiş ve tahıl üzerinde rastlanan ve küf-üretimi moleküller ailesi olan aflatoksinler odak noktaya alınacak. Bu toksinler DNA hasarına yol açıyorlar ve gelişmekte olan ülkelerdeki karaciğer kanserinin bir numaralı sebebi konumundalar.

Araştırmacılar ayrıca nükleotid eksizyon DNA tamirinin nerede gerçekleştiğini ya da gerçekleşip gerçekleşmediğini etkileyen faktörleri ortaya çıkarmak için çalışma yürütüyorlar. Bunu başarmak için, onarımı sırasında kesilen hasar görmüş parçaların yanı sıra genomun kendisi üzerindeki hasar gören alanların haritasına da ihtiyaçları var.

Araştırmacılar böyle bir projede, ultraviyole ışığın neden olduğu DNA hasarını haritalamak için hassas, yüksek çözünürlüklü bir yöntem geliştirdiler. Bu yöntemi onarım haritalaması ile birleştirerek, onarım işlemi aynı olmasa da DNA’ya verilen UV hasarının esasen aynı olduğu bulgusuna ulaştılar. Onarım, proteinlerin yapımını kodlamak için DNA’nın belirli bir bölümünün ne derece aktif olarak kopyalanacağı da dahil olmak üzere bir dizi faktörden etkileniyor gibi görünüyor. Bilim insanları şimdi, ürettikleri bu onarım haritasını tamamlamak için bu yöntemi BaP’ye uyguluyorlar.


İlgili Makale: Human genome-wide repair map of DNA damage caused by the cigarette smoke carcinogen benzo[a]pyrene Doi: 10.1073/pnas.1706021114
Kaynak: Where Cigarette Smoking’s Damage is Done . . . Down to Your DNA, UNC Health Care, Retrieved from http://news.unchealthcare.org/news/2017/june/where-cigarette-smoking2019s-damage-is-done-down-to-your-dna


Bu içerik BilimFili.com yazarı tarafından oluşturulmuştur. BilimFili.com`un belirtmiş olduğu “Kullanım İzinleri”ne bağlı kalmak kaydıyla kullanabilirsiniz.

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