2017 Nobel Tıp/Fizyoloji Ödülü- Biyolojik Saat

Karolinska Enstitüsündeki Nobel komitesi 2017 Nobel Tıp Ödülü’nü sirkadyen ritmin moleküler mekanizmalarının kontrolünü keşfinden dolayı Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash ve Michael W. Young’ a verilmesine kararlaştırdı. (ana görselde soldan sağa)

    ‘’Yeryüzündeki yaşam dünyamızın dönüşüne uyumludur. Uzun yıllardır insanlarda da dahil olmak üzere yaşayan organizmaların günün düzenli ritmini önceden bilmesi ve uyum sağlamasına yardımcı olan iç, biyolojik saate sahip olduğu biliniyordu. Ama bu saatin gerçekten nasıl çalıştığını bilmiyorduk. Bu yetenekli 3 bilim insanı bizim iç biyolojik saatimizi inceledi ve onların içsel çalışmasını izah etti. Onların keşifleri bitkilerin, hayvanların ve insanların biyolojik ritimlerinin Dünya’nın devinimiyle nasıl senkronize olduğunu tanımladı’’.

diye devam ediyor Nobel Komitesinin internet adresinde.

Hadi biz bu keşfin biraz derinine inelim.

İç ritmin varlığı belki binlerce yıl öncesinden biliniyordu fakat bilimsel olarak bunun ortaya konuşu 18. Yüzyıla dayanır.(1729?) Gökbilimci olan  Jean Jacques d’Ortous de Mairan, Mimosa Pudica yani küstüm otu bitkisiyle yaptığı çalışmada, bu bitkinin gün boyunca güneşe doğru yapraklarını açtığını, akşam karanlığında ise kapandığını fark etti. Bunu gördükten sonra aynı şeyin sürekli karanlıkta olup olmayacağını merak etti. Küstüm otunu sürekli karanlıkta beklettiğinde yani gün ışığından bağımsız olarak aynı döngünün tekrarlandığını gördü. Bu bitkilerin kendi biyolojik saatlerine sahip olduğunu gösteriyordu. Diğer araştırmalar insanlar ve hayvanların da böyle bir döngüye sahip olduğunu ortaya koydu.  Bu düzenli ritim ”sirkadyen ritim” olarak anıldı. Ancak bu ritmin mekanizması tam olarak anlaşılamamıştı.  (Circa Latince’ de yaklaşık manasındadır, buradan kasıt yaklaşık bir gündür.)

Moleküler biyoloji uzmanı Dr. Michael Hastings, “Meyve sinekleri üzerindeki bu çalışma öncesinde genetik mekanizmalar konusunda gerçketen bir bilgimiz yoktu. Vücut saati konusu astroloji ile aynı düzeyde bir bilinmeyen sayılıyordu”

Saat Genlerinin Tanımlanması ve Düzenlenmesi-2017 Nobel Tıp Ödülü’ne Giden Yol

1970’lerde Seymour Benzer ve öğrencisi Ronald Konopka meyve sinekleri(sirke sineği, drosophila melanogaster) üzerinde sirkadyen ritmi kontrol eden genlerin ortaya konması için çalıştı. Tanımlayamadıkları bir gendeki mutasyon sonucunda sineklerin sirkadyen ritminin bozulduğunu gösterdiler ve bu geni Period geni olarak adlandırdılar.

1984’te Jeffrey Hall, Michael Rosbash ve Michael W. Young Period genini başarılı bir şekilde izole etti. Ardından Hall ve Rosbash period geni tarafından kodlanan ve gece artan gündüz azalan PER proteinini keşfetti. Yani PER proteini 24 saatlik döngüye uyumlu biçimde salınıyordu.

Bundan sonraki hedef bu salınımın nasıl oluşturulduğu ve nasıl sürdürüldüğünün bulunmasıydı. Hall ve Rosbash’ ın hipotezine göre üretilen PER proteini negatif geribildirim mekanizmasıyla period geninin aktivitesini önlüyordu. Ancak bu hipotezin açık tarafı hücre sitoplazmasındaki PER proteininin çekirdeğe girip period genine nasıl ulaştığıydı. Hipotezin açık kalan tarafı ise 1994’te M. Young tarafından kapatılacaktı. Young 1994’te normal sirkadyen ritim için gerekli olan timeless geni ve bu genin ürünü TIM proteinini keşfetti. Bu mükemmel çalışmayla TIM proteininin PER proteinine bağlanarak hücre çekirdeğine girip period geni aktivitesini engellediğini gösterdi. Ardından yine M. Young PER proteininin artışını geciktiren doubletime adlı geni ve onun ürünü DBT proteinini keşfetti. DBT proteini, PER proteinini 24 saatlik biyolojik saate daha uyumlu hale getirir. Bunun keşfi PER proteininin 24 saatlik döngüde salınımın nasıl düzenlendiğine dair daha ayrıntılı bir fikir ortaya koydu. Bu keşifler yaklaşık 20-30 sene sonrasında 2017 Nobel Tıp Ödülü’nü getirdi.

Michael Young, Türk bilim insanı Prof. Dr. Tayfun Özçelik ve arkadaşlarının yaptığı insan sirkadyen saat geni CRY1 mutasyonları üzerindeki çalışmalarda ödülün gerekçeleri arasında yer aldığını bize yol gösterici olması açısından özellikle vurgulamadan edemeyeceğim.

Biyolojik saatin insan için önemi

Biz her ne kadar bundan habersiz olsak da vücudumuz belli bir ritim içinde davranışlarımızı, hormon düzeylerimizi, uyku-uyanıklığımızı, vücut ısımızı, metabolizmamızı, kan basıncımızı, hafızamız gibi birçok biyokimyasal ve psikolojik işlevleri düzenler. Örneğin sabah 5-6 sularında kortizol salınımın artışı bizim güne uyanmamızı sağlar. Gece 11-12 civarı artışa geçen melatonin uykuya geçmemizi ve gün boyu yorulan vücudun toparlanmasını sağlar. Gece azalan vücut sıcaklığı ve kan basıncı daha kaliteli bir uyku çekmemiz için faydalıdır. Biyolojik saat ya da ritimle bu denli önemli işlevler düzenlenir ve bozukluğunda da psikolojik rahatsızlıklar, uyku bozuklukları, metabolik hastalıklar gibi birçok rahatsızlık meydana gelebilir.

Aslında yapmamız gereken herkesten önce kendi vücudumuzun sesine kulak vermek kadar basit!

KAYNAK;

Nobel Assembly