Abone Ol

Enerjinin genetik mirası

Nezaket Türkel, PhD

Nezaket Türkel, PhD

Moleküler Onkoloji Araştırmacısı ve Genetik Mühendisi

Yazıyı Paylaş

Anneden çocuğa geçen mitokondri DNA’sı ve kalıtımı ile egzersizin hücresel düzeydeki etkilerine dair kapsamlı bilgileri mercek altına alıyoruz.

Mitokondri DNA’sı ve kalıtımı

Hayatın temel birimi olan hücreler, enerji üretimi için karmaşık bir sistem içinde çalışır. Bu enerji üretiminde önemli bir rol oynayan mitokondriler, hücrenin enerji fabrikaları olarak bilinir. Mitokondrilerin genetik yapısı, mitokondri DNA’sı (mtDNA) aracılığıyla taşınır. Peki, bu genetik materyalin, anneden çocuğa geçen mirasın önemli bir parçasını oluşturduğunu biliyor muydunuz?

Mitokondri DNA’sı, nükleer DNA’dan farklıdır ve hücredeki çekirdek dışında, mitokondrilerde yer alır. Mitokondri DNA’sının en önemli özelliklerinden biri, anneden çocuğa geçen kalıtım şekli! Yani, çocuklar cinsiyetten bağımsız olarak, mitokondri DNA’sını annelerinden alırlar. Geleneksel inanışta soyun babadan yürüdüğü kabul edilse de bazı Semitik dinlerde soyun anne tarafından yürüdüğü söylenir. 

Soyun izlenmesi ve belli populasyonların kökeninin belirlenmesi amacıyla geniş kapsamlı genetik çalışmalar yapılmakta. Y kromozomu analizi, baba tarafından gelen genetik izleri belirleyerek soyun atalarına doğru bir yolculuğa çıkılmasını sağlar. Mitokondrial DNA analiziyse anneden çocuğa geçen genetik materyali inceleyerek matrilineal (anne üzerinden) soyun izini sürmeyi sağlar. Bu yöntemler, bireylerin genetik geçmişine dair detaylı bir görünüm sunar. Y kromozomu takibi, sadece erkeklerde bulunan bir genetik özelliktir. Bu nedenle soyun yalnızca baba tarafından (babadan oğula) izlenmesine odaklanır. Y kromozomundaki mutasyon oranı, mitokondrial DNA’ya kıyasla daha yavaştır. Bu, geçmişteki değişiklikleri belirleme konusunda bazen daha az hassas olabilir. Her bireyde bulunan mitokondrial DNA, cinsiyetten bağımsızdır ve anneden çocuğa geçer. Bu nedenle hem erkek hem de kadınların soyunun izlenmesinde kullanılabilir. Mitokondrial DNA, nispeten hızlı bir mutasyon oranına sahiptir. Bu da soyun geçmişteki değişikliklerini belirleme konusunda yardımcı olabilir. Mitokondri DNA’sının sadece anneden çocuğa (cinsiyet fark etmeksizin) geçen kalıtımı, genetik bir çeşitlilik ve evrimsel süreçte önemli bir rol oynar. Aynı zamanda bu Semitik dinlerdeki inanışı da destekler niteliktedir. 

Mitokondri, enerji üretimi ve anneden çocuğa geçen epigenetik değişiklikler

Hücrelerdeki enerji üretim süreçleri, genetik kodun yanı sıra epigenetik düzenlemelerle de sıkı bir şekilde bağlantılı. Anneden çocuğa geçen epigenetik değişiklikler, mitokondri fonksiyonlarını etkileyerek enerji metabolizmasını şekillendirebilir.

Mitokondri ve enerji üretimi: Mitokondriler, hücre içinde enerji üretiminden sorumlu organellerdir. Hücredeki besin maddeleri, mitokondrilerdeki karmaşık bir dizi reaksiyonda parçalanarak ATP (adenozin trifosfat) gibi enerji taşıyıcılarına dönüştürülür. Bu süreç, genetik materyal olan mitokondri DNA’sı tarafından yönlendirilir.

Mitokondri DNA’sı, hücre çekirdeğindeki nükleer DNA’dan farklı bir yapıya sahiptir. Mitokondri DNA’sını çevreleyen proteinler ve diğer epigenetik mekanizmalar, mitokondri gen ekspresyonunu kontrol eder. Bu kontrol, mitokondri fonksiyonlarını ve enerji üretimini etkileyebilir.

Anneden çocuğa geçen epigenetik değişiklikler: Epigenetik değişiklikler, genlerin etkinliğini düzenleyen moleküler işaretlerdir. Anne karnındaki bebek, annenin yaşam tarzı, beslenme alışkanlıkları ve çevresel etmenlere maruz kalır. Bu faktörler, epigenetik modifikasyonları tetikleyerek çocuğun gen ekspresyonunu etkileyebilir. Özellikle, anneden çocuğa geçen metilasyon desenleri ve histon modifikasyonları, mitokondri fonksiyonları üzerinde uzun vadeli etkiler yaratabilir.

Mitokondri fonksiyonları, hücresel enerji üretiminde merkezi bir rol oynadığı için, epigenetik düzenlemeler mitokondriyal gen ekspresyonunu etkileyebilir. Örneğin, bir annenin hamilelik sürecinde maruz kaldığı çevresel etmenler, mitokondriyal DNA üzerinde epigenetik değişikliklere neden olabilir ve bu değişiklikler gelecek nesillerde enerji metabolizmasını etkileyebilir. Aynı zamanda annenin hamilelik öncesindeki yaşam kalitesi de bir sonraki jenerasyona aktaracağı epigenetik değişiklikler üzerinde önemli bir role sahiptir. 

Metil yönünden zengin beslenmenin epigenetik değişikliklere etkisi

Epigenetik değişiklikler, genetik materyalin üzerindeki düzenlemelerdir ve gen ekspresyonunu kontrol eder. Bu değişiklikler, çevresel etmenlerden kaynaklanan sinyallerle tetiklenebilir ve hücrelerin fonksiyonlarını şekillendirebilir. Metil yönünden zengin beslenme, özellikle folat, B12 vitamini ve metionin içeren besinlerin tüketimi, epigenetik düzenlemelerde kritik bir rol oynar.

Metil grupları ve DNA metilasyonu: Metil grupları, hücrelerde gen ekspresyonunu düzenleyen önemli epigenetik işaretlerdir. DNA metilasyonu, özellikle sitozin bazlarına metil gruplarının eklenmesiyle gerçekleşir. Metil yönünden zengin beslenme, metil grubu bağışlayıcıları sağlayarak bu metilasyon sürecini etkileyebilir.

Folat ve B12 vitamini: Folat (B9) ve B12 vitamini, metilasyon süreçlerinde önemli rol oynayan metil grubu bağışlayıcılarıdır. Bu vitaminlerin yeterli alımı, DNA metilasyonunun düzenli bir şekilde gerçekleşmesini sağlar. Özellikle, folat eksikliği DNA metilasyonunu bozarak epigenetik dengesizliklere neden olabilir.

Metionin ve S-adenozil metiyonin (SAM): Metionin, metil gruplarının sentezinde kullanılan bir amino asittir. S-adenozil metiyonin (SAM), metil grupları bağışlayan bir bileşiktir ve bu süreçte kritik bir rol oynar. Metionin içeren besinlerin tüketimi, hücrelerin metilasyon kapasitesini artırabilir.

NAC (N-asetilsistein): Metil sağlayan diğer bir molekül olan NAC, vücut tarafından sistein amino asidine dönüştürülen bir antioksidan. NAC, glutatyon adlı önemli bir antioksidanın sentezinde bir ön malzemedir. Mitokondrilerde oluşan oksidatif stresle mücadeleye yardımcı olarak mitokondrial fonksiyonları ve sağlığını olumlu yönde etkiler. 

Metil gruplarının hücrede döngüsünü sağlayan “tek karbon metabolizması”, ana metil verici olan folat ile bir karbon biriminin çeşitli metil alıcıları arasında transferini ve yan ürün olarak da homosisteinin geri dönüşümünü içeren bir dizi reaksiyonu içerir. Bireyler arasındaki SNP (single nucleotide polymorphism) adı verilen genetik varyasyonlar (farklılıklar), bu metabolik süreçleri etkileyebilir. Bazı varyasyonlar bu mekanizmanın çalışmasını yavaşlatabilir ya da aksatabilir. Bu durumda varyasyonu taşımayan bireylere göre daha çok dışarıdan takviyeye ihtiyaç duyabilirler. Varyasyonların varlığı genetik testlerle belirlenebilir.

Sonuç olarak sağlıklı bir epigenetik profili sürdürmek için dengeli ve çeşitli bir beslenme alışkanlığı benimsemek önemlidir. Besin rejimi ve takviyeleri belirlerken genetik varyasyonlarınızı bilmek ve bu bilgiler ışığında doktorunuzun yönlendirmesiyle doğru, dengeli ve nokta atışı seçimler yapılabilir. 

Egzersizin hücresel düzeydeki etkileri: Metilasyon ve epigenetik perspektif

Egzersiz, sadece fiziksel sağlığı değil, aynı zamanda hücresel düzeyde bir dizi biyolojik değişikliği de tetikler. Son yıllarda yapılan araştırmalar, egzersizin gen ifadesi üzerindeki etkilerini anlamada epigenetik mekanizmaların kilit bir rol oynadığını gösteriyor. 

Egzersiz, DNA metilasyonunu etkileyerek gen ekspresyonunu düzenleyebilir. Özellikle, düzenli egzersiz, belirli genlerin metilasyon profilini değiştirebilir ve bu da hücresel fonksiyonları etkiler. Aynı zamanda literatürdeki bazı çalışmalar egzersizin histon adı verilen proteinlerin yapısında değişikliklere neden olabildiğini de göstermiştir. Bu histon modifikasyonları, genlerin etkinliğini kontrol eder ve hücresel tepkilerin düzenlenmesine katkıda bulunur. Egzersizin enerji metabolizması üzerindeki etkilerinden dolayı, hücre içi metabolik dengeyi düzenlediği ve epigenetik kontrolü etkilediği düşünülmektedir. Aynı zamanda bağışıklık sistemi üzerindeki epigenetik etkilerinden dolayı, egzersizin bağışıklık sistemimize olumlu katkı sağladığı gösterilmiştir. Düzenli egzersiz sayesinde, vücuda giren doğru besinlerin de etkisiyle, epigenetik profil düzenli ve sağlıklı bir şekilde korunarak yaşlanma süreci olumlu yönde etkilenir. 

Egzersizin metilasyon üzerinden etkilerine örnek olarak, özellikle direnç antrenmanlarının, kas gelişimini etkileyen epigenetik modifikasyonları tetikleyebildiği verilebilir. Bu modifikasyonlar, kas hücrelerindeki gen ekspresyonunu (ifadelerini) düzenleyerek adaptasyon süreçlerini yönlendirir.

Daha hayatın başında annemizin karnında hatta daha da öncesinde başlayan bu sürecin sonunda her birimizin aslında uzun ve daha önemlisi sağlıklı bir yaşam sürmemizin amaç olduğu ve Longevilab bünyesinde de zindelik halini korumayı misyon edindiğimiz bu yolculukta yaşlanmaya da değinmeden bu yazıyı bitirmek istemedim. Yaş deyince sadece artık kronolojik yaşın bir şey ifade etmediğini ve aynı yıl doğan insanların nasıl birbirinden farklı zindelik gösterdiğini bildiğimiz bu durumda “biyolojik yaş” gizemini nasıl çözeriz ve takvim yapraklarıyla beraber kronolojik yaşımız ilerlerken biyolojik yaşımızı tersi yönde ya da daha yavaş nasıl ilerletiriz sorusunun cevabının yine epigenetik ve telomerlerimizde gizli olduğundan bahsetmek istiyorum. 

Biyolojik yaşın belirlenmesinde metilasyon ve genetik testler

Biyolojik yaş, kronolojik yaşınızın yanı sıra hücresel düzeyde yaşlanma sürecinizi daha doğru bir şekilde yansıtan bir kavramdır. Metilasyon, epigenetik değişikliklerle doğrudan ilişkilidir ve bu, biyolojik yaşın belirlenmesinde önemli bir rol oynar. Bu sürecin anlaşılması ve değerlendirilmesi için çeşitli genetik testler mevcuttur.

DNA metilasyon analizi: DNA metilasyon analizi, genetik materyalin üzerindeki metil gruplarını değerlendirir. Özellikle, biyolojik yaşın belirlenmesinde kullanılan epigenetik işaretlerden biri, Horvath Metilasyon Saati olarak adlandırılan bir metodoloji tarafından öne çıkar. Bu test, belirli gen lokasyonlarındaki metilasyon düzeylerini değerlendirerek hücresel yaşlanmayı tahmin eder.

Genetik testler ve SNP analizleri: Metilasyon düzeylerini değerlendiren genetik testler, SNP (Single Nucleotide Polymorphism) analizleri içerebilir. SNP’ler, genetik varyasyonları belirleyen ve ilgili genlerde metilasyon düzeylerini etkileyebilen genetik değişikliklerdir.

IgG glikan yapı analizleri: İmmünoglobulin G (IgG), bağışıklık sistemimizin önemli bir parçası olan bir antikordur. IgG glikanları, IgG moleküllerinin karbonhidrat kısımlarıdır ve bu glikanlar, bağışıklık sisteminin işleyişi üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Araştırmalar, yaşlanma sürecinin IgG glikan profillerini etkileyebileceğini göstermektedir. Bu nedenle IgG glikanları, biyolojik yaşın belirlenmesinde bir gösterge olarak kullanılabilir.

Bu testler bireylerin genetik yapısını ve epigenetik değişikliklerini inceleyerek biyolojik yaşlarını daha doğru bir şekilde belirleme potansiyeline sahiptir. Ancak, bu alandaki araştırmalar devam etmektedir ve biyolojik yaşın tam olarak belirlenmesi için daha fazla çalışma ve standartlaşma gereklidir. Genetik testlerin sonuçları, kişisel ve genetik danışmanlık uzmanları tarafından yorumlanmalı ve bireyin sağlık durumuyla entegre bir şekilde bütünsel bir yaklaşımla yetkin bir hekimin varlığında değerlendirilmelidir.

Entegre bir yaklaşım!

Telomer uzunluğu, metil yönünden zengin beslenme ve biyolojik yaş ilişkisi üzerine… 

Daha önceki yazılarımda telomer uzunluğu ve yaşlanma arasındaki bağlantıdan uzun uzun bahsetmiştim. Telomer uzunluğunun aynı zamanda biyolojik yaşlanmanın hızının belirlenmesinde önemli bir faktör olduğundan burada da bahsetmeden geçmek istemedim. Son dönemdeki çalışmalar doğru beslenme, düzenli egzersiz ve yeteri kadar nitelikli uykunun sağlıklı yaşlanma ve biyolojik yaş almanın yavaşlatılmasındaki en önemli faktörler olduğunu ortaya koymuştur. Kontrollü bilimsel çalışmalarda Horvath metilasyon saatinin yanı sıra telomer kısalmasındaki ivmenin de değerlendirildiğini görüyoruz. 

Telomer uzunluğu, hücresel yaşlanmanın bir göstergesi olarak kabul edilir. Hücrelerin sınırlı sayıda bölünme yeteneğine sahip olması, telomer uzunluğuyla doğrudan bağlantılı. Daha hızlı kısalan telomerler, hücrelerin yaşlanmasını hızlandırabilir ve yaşlılıkla ilişkilendirilen sağlık sorunlarına katkıda bulunabilir.

Bazı araştırmalar, metil yönünden zengin beslenmenin telomer uzunluğunu koruyarak hücresel yaşlanmayı yavaşlatabileceğini öne sürmektedir. Özellikle folat, B12 vitamini ve metionin içeren besinler, bu süreçte kritik bir rol oynar. Metil yönünden zengin beslenme, antioksidan ve anti-enflamatuar etkiler göstererek hücre stresini azaltabilir. Hücre stresi, telomer kısalmasını hızlandırabilir. Bu nedenle, antioksidanlar ve anti-enflamatuar bileşenler içeren besinler, telomer sağlığını destekleyebilir.

Diğer bir yandan egzersiz de antioksidan üretimini artırırken, vücuttaki inflamasyonu azaltabilir. Özellikle kronik inflamasyonun telomerlerin kısalmasını hızlandırdığı ile ilgili çalışmalar mevcut. Dolayısıyla düzenli egzersiz hücresel sağlığı destekleyerek telomer kısalmasını önleyebilir.

Son olarak uykuya gelecek olursak, nitelikli ve yeterli uykunun hücresel ve bütün organizma sağlığı için en önemli ve kritik faktörlerden biri olduğunun altını özellikle çizmek isterim. Literatürdeki bütün çalışmalar içerisinde yaşlanmayı yavaşlatan en belirgin ve kesin faktörün uyku olduğunu göstermiştir. Vücudumuza aldığımız dengeli besinler ve düzenli egzersiz, yetersiz ve niteliksiz bir uyku varlığında işlevlerini tam olarak yerine getiremezler. Uyku düzenindeki bozukluklar, stres seviyelerini artırabilir ve bu da metilasyon düzenini bozabilir ve telomer kısalmasına neden olabilir. Kronik stres, hücresel yaşlanmanın hızlanmasına ve telomer uzunluğunun ivmeli bir şekilde azalmasına katkıda bulunabilir. Sağlıklı bir uyku düzeni, uyku sırasında vücuttaki onarıcı süreçleri destekler. Bu süreçler, hücresel düzeyde yenilenmeyi ve DNA onarımını içerir. İyi bir uyku, metilasyon düzenini koruyarak telomer uzunluğunu ve gen ekspresyonunu etkileyebilir. Düzenli ve yeterli uyku, stresin azalmasına ve hücrelerin sağlıklı bir şekilde yenilenmesine yardımcı olarak yaşlanma sürecini olumlu yönde etkileyebilir.

Dengeli bir beslenme alışkanlığı, anti-enflamatuar besinlerin tüketimi, düzenli egzersiz ve sağlıklı uyku düzeni metilasyon dengesini ve telomer sağlığını koruyarak sağlıklı yaşlanma sürecine katkıda bulunur. Bir sonraki yazımda da şu an literatürdeki son araştırmalara göre bütün bunlarla ilgili neredeyse bir reçete niteliğindeki bilgi tablosunu paylaşıp uygulamalardan bahsedeceğim. Yakında görüşmek üzere. 

Referanslar 

Zou W, Slone J, Cao Y, Huang T. Mitochondria and Their Role in Human Reproduction. DNA Cell Biol. 2020 Aug;39(8):1370-1378. doi: 10.1089/dna.2019.4807. Epub 2019 Oct 11. PMID: 31603716.

Fitzgerald KN, Hodges R, Hanes D, Stack E, Cheishvili D, Szyf M, Henkel J, Twedt MW, Giannopoulou D, Herdell J, Logan S, Bradley R. Potential reversal of epigenetic age using a diet and lifestyle intervention: a pilot randomized clinical trial. Aging (Albany NY). 2021 Apr 12;13(7):9419-9432. doi: 10.18632/aging.202913. Epub 2021 Apr 12. Erratum in: Aging (Albany NY). 2022 Jul 27;14(14):5959. PMID: 33844651; PMCID: PMC8064200.

Fitzgerald KN, Campbell T, Makarem S, Hodges R. Potential reversal of biological age in women following an 8-week methylation-supportive diet and lifestyle program: a case series. Aging (Albany NY). 2023 Mar 22;15(6):1833-1839. doi: 10.18632/aging.204602. Epub 2023 Mar 22. PMID: 36947707; PMCID: PMC10085584.

Shkunnikova S, Mijakovac A, Sironic L, Hanic M, Lauc G, Kavur MM. IgG glycans in health and disease: Prediction, intervention, prognosis, and therapy. Biotechnol Adv. 2023 Oct;67:108169. doi: 10.1016/j.biotechadv.2023.108169. Epub 2023 May 18. PMID: 37207876.

Johnson AA, English BW, Shokhirev MN, Sinclair DA, Cuellar TL. Human age reversal: Fact or fiction? Aging Cell. 2022 Aug;21(8):e13664. doi: 10.1111/acel.13664. Epub 2022 Jul 2. PMID: 35778957; PMCID: PMC9381899.

Smith JAB, Murach KA, Dyar KA, Zierath JR. Exercise metabolism and adaptation in skeletal muscle. Nat Rev Mol Cell Biol. 2023 Sep;24(9):607-632. doi: 10.1038/s41580-023-00606-x. Epub 2023 May 24. PMID: 37225892; PMCID: PMC10527431.

Gaine ME, Chatterjee S, Abel T. Sleep Deprivation and the Epigenome. Front Neural Circuits. 2018 Feb 27;12:14. doi: 10.3389/fncir.2018.00014. PMID: 29535611; PMCID: PMC5835037.

Yazıyı Paylaş

Okumaya devam et…

Çok yönlü bir element; hidrojen!

Hücrelerin gençleşmesini destekleyen hidrojen aynı zamanda, DNA’yı onarıyor, enerji üretimini artırıyor ve bağışıklık sistemini güçlendiriyor. Sağlıklı ve daha genç bir yaşamın anahtarını sunan bu küçük ama büyük etkiye sahip element radarımızda!

Devamını oku »

Yasal Uyarı
Web sitemizdeki bilgiler ve beyanlar kişileri tanı ve tedaviye yönlendirme amacı taşımaz. Tanı ve tedaviye yönelik işlemlerinizi doktorunuza danışınız. İçeriklerde EMC Medya Yayıncılık Ticaret Ltd. Şti.’nin, araştırmacılarının, danışmanlarının ve yazarların / bilim insanlarının hazırladığı bilimsel çalışmalar ve kamuya açık yayınlardan derlemelerle elde edilen veriler, yalnızca bilgilendirme amacıyla paylaşılmaktadır. Metinlerimizde tanı yahut tedaviye ilişkin sağlık beyanları yer almamaktadır.

Longevilab'e Abone Ol

Haber bültenimize abone olun ve güncel kalın.