Canlılığın temel taşı hücreler, organel adı verilen ve her birinin yaşamsal görevi olan küçük yapılardan oluşur. Mitokondri organeli de hücre düzeyinde oksijenli solunumdan sorumlu enerji santralleridir ve aynı zamanda, hücre büyümesini kontrol eder, hücrenin ölümüne karar verir. Bunlara ek olarak, protein sentezlemek için gerekli şifrelerin bulunduğu DNA parçalarına ise gen adı verilir. Genler, mRNA (mesajcı RNA) sentezinde kalıp olarak kullanılır ve bu biyolojik olaya transkripsiyon denir.
Los Angeles, Kaliforniya Üniversitesi’nde meyve sinekleri ya da diğer adıyla sirke sinekleri (Drosophila melanogaster)ile çalışan bir grup biyolog, yaşlanma sürecini yavaşlatan bir genin keşfine imza attı (Science Daily, 9 Kasım 2011). Bu çalışmaya göre, meyve sineklerinde PGC-1 geninin transkripsiyonunun artırılması, mitokondri aktivitesinin artmasına neden oluyor. Üstelik, sindirim sistemi elemanlarının kök hücrelerinde dokuya özgü PGC-1 transkripsiyonunun artışı, yaşam süresini uzatıyor. Uzun yaşayan ve PGC-1 transkripsiyonu yüksek sineklerin bağırsaklarında yaşlanmaya bağlı değişiklikler geciktiriliyor.
Bu sonuçlar gösteriyor ki, PGC-1 hem doku içinde hücredeki değişiklikler düzeyinde hem de yaşam süresini uzatarak organizma düzeyinde yaşlanmayı yavaşlatabilir. Bu çalışmanın sonuçları, memelilerde, bağırsaklar gibi hücre yenilenmesi diğer dokulara göre daha çok gerçekleşen dokularda, PGC-1 aktivitesindeki değişikliklerin ömür uzunluğunun belirlenmesinde önemli bir etken olabileceğine işaret ediyor.
Çalışma grubunun lideri David Walker çalışmayı şöyle özetliyor: “Bu genin aktivitesini meyve sineklerinde farklı hücre ve dokularda artırdık ve bu artışın yaşlanma sürecini etkileyip etkilemediğini araştırdık. Sonuç olarak, PGC-1 transkripsiyonunu sineklerin sindirim sistemi elemanlarında artırdığımızda, bu sineklerin normale göre daha uzun yaşadığını gözlemledik. Aynı zamanda sinir hücreleri (nöronlar), kaslar ve diğer doku çeşitleriyle de çalıştık; ancak yaşam süresinin uzamasına ilişkin bir bulgu elde edemedik. Bu durum da bize sindirim sistemiyle ilgili önemli bir şey olduğunu söylüyor. Tek bir dokuda -bağırsakta- bir genin aktifleştirilmesiyle sinekler daha uzun yaşadı. Özetle sineğin bağırsağının yaşlanmasını yavaşlattık ve bu hayvanın tamamında olumlu bir etki yarattı. Bağırsaklarda PGC-1 gen aktivitesinin artışı yaşlanmayı hem hücre düzeyinde hem de organizma düzeyinde yavaşlatabilir. ”
Meyve sinekleri (Drosophila melanogaster), normal şartlarda iki ay yaşar. Yaşlanma belirtileri ilk aydan sonra görülmeye başlanır, ilk aydan sonra sinekler daha pasif bir yaşam sürmeye başlar ve ölür. Aynı zamanda, meyve sinekleri, yaşlanma mekanizmalarını çalışmak için iyi birer model organizmadır; çünkü tüm genleri bilinmektedir ve bu genlerin aktifleşmesi kontrol edilebilir.
Peki çalışma, insan ömrü ile ilgili öneme sahip mi?
Walker, bu konuda şu noktalara dikkat çekiyor: “Hepimiz beyni ya da kalbi korumanın önemli olduğunu düşünmekteyiz; ama bağırsaklar da sağlıklı bir yaşlanma için hayati dokulardır. Eğer hücrenin mitokondrilerinde bir sorun çıkarsa, sonuçlar yıkıcı olabilir ve eğer bağırsaklarımızda bir sorun çıkarsa, yine yıkıcı sonuçlarla karşılaşırız; çünkü bağırsaklar sadece enerji kaynaklarımız olan besinlerin emilimi için gerekli değildir, aynı zamanda bizi toksinlerden ve hastalık yapan organizmalardan koruyan bir bariyer görevi de görür, bu yüzden bağırsaklar iyi gelişmeli ve korunmalıdır.”
Hücre ya da doku düzeyinde yaşlanmaya neyin veya nelerin sebep olduğunu henüz kimsenin bilmediğini söyleyen Walker açıklamalarına şöyle devam ediyor: “Biz yaşlandıkça, mitokondrilerimizin etkinliği ve aktifliği azalır. Bu durumun sonuçları kısa sürede ortaya çıkmaz; çünkü mitokondriler görevini etkili bir şekilde gerçekleştiremediğinde tüm hücresel faaliyetlerimiz risk altına girer. Ancak yine de “Yaşlanmanın sebebi mitokondrilerin düzgün çalışmamasıdır.” demek yanlış olur.”
Walker ve ekibine göre PGC-1 geni hücrelerin mitokondrilerini aktifleştiriyor ve memeliler ile sineklerde mitokondri aktifliğini düzenliyor. Bu yüzden bu gen, yaşa bağlı gelişen hastalıklarla savaşmak için kullanılacak ilaçlara olası bir hedef olabilir. Çalışma sonucunda akla gelen sorulardan biri de artan mitokondri etkinliğinin yaşlanmayı geciktirmek için etkili bir yöntem olup olamayacağı. Eğer etkili bir strateji olursa, artan PGC-1 transkripsiyonu yaşlanmayı geciktirmede önemli bir görev üstlenir.
Akla gelebilecek diğer bir soru da PGC-1’in meyve sineklerindeki çeşidinin memelilerdeki çeşidiyle aynı göreve sahip olup olmadığıydı. Ekibin bu soruya bulduğu cevap ise umut verici bir “Evet!”.
Çalışmada biyologlar, meyve sineklerinde PGC-1 geninin transkripsiyon değerlerini yükselttiler ve bunun mitokondrileri daha aktif hale getirdiğini gözlemlediler. Ardından PGC-1 aktivitesinin artışının yaşlanmayı yavaşlatıp yavaşlatmadığını tekrar tekrar test edip meyve sineklerinin sindirim sistemi elemanlarına odaklandıklarında yaşlanmayı yavaşlattığını buldular.
Önceki araştırmalara göre, meyve sineklerinde bağırsaklar erişkin kök hücrelerinden gelişip oluşuyor. Bu çalışmada ise biyologlar, kök hücrelerde ve doğrudan bu kök hücrelerden gelişen ilk nesil hücrelerde, genetik ve moleküler yöntemler kullanılarak PGC-1 transkripsiyonu artırıldığında neler olacağını da öğrenmek istediler. Yaşlanma sürecinin temelindeki mekanizmalar üzerine çalışan Walker, Salk Biyolojik Çalışmalar Enstitüsü’nde kök hücre çalışmalarını yürüten bir grupla ortak çalıştıklarını, PGC-1 gen transkripsiyonunu hem kök hücrelerde hem de doğrudan bu kök hücrelerden gelişen ilk nesil hücrelerde artırdıklarını ve bunun sineklerin ömrünü uzatmada yeterli olduğu sonucuna vardıklarını söylüyor.
Bunlara ek olarak, araştırma, meyve sineklerinde artan PGC-1 transkripsiyonunun bağırsaklarda meydana gelen bir dizi hücresel değişikliği ertelediğini ve böylece mitokondriler, doku kök hücreleri ve yaşlanma arasında bir bağın var olduğunu gösteriyor.
Walker, çalışmalarının farkını şöyle anlatıyor: “Çoğu bilim insanı yaşlılığa bağlı hastalıkları teker teker ele alıyor. Örneğin, bir grup Alzheimer hastalığı, diğer bir grup kardiyovasküler hastalıkları, başka bir grup da kanser çalışıyor. Bizim bakış açımız daha farklı. Biz bu ileri yaş hastalıklarının hiçbirini tek başına değerlendirmiyoruz. Biz yaşlanma sürecinin kendisini çalışıyoruz; çünkü yaşlanma çoğu kanser çeşidi, kalp hastalıkları, Alzheimer hastalığı, Parkinson hastalığı ve daha birçokları için bir numaralı risk faktörüdür. ”
Çalışma Cell Metabolism dergisinde yayımlandı: Modulation of Longevity and Tissue Homeostasis by the Drosophila PGC-1 Homolog
