İnsanlar neden tavuklardan daha zeki? 

University of Toronto’dan Profesör Benjamin Blencowe ve ekibi, PTBP1 olarak bilinen bir proteindeki küçük bir değişimin nöronların üretilme sürecini nasıl etkilediğini keşfetti. Bu nöronların gelişmesi, evrimi de insan beyninin omurgalı canlıların içinde en büyük ve en karmaşık beyin yapısına sahip olacak şekilde uyardığı için büyük bir önem taşıyor.

bilimfili.com'da yer alan habere göre beyin büyüklüğü ve kompleksitesi (karmaşıklığı) omurgalılar arasında çok farklı halde gözlemlenebilmektedir ancak bu farklılaşmanın sebebi ise tam olarak bilinmemektedir. İnsanlar ve kurbağalar örnek olarak alınacak olursa, iki türün 350 milyon yıldır farklı evrimleşmekte ve çok farklı beyin kapasitelerine ve şekillerine sahip olduğu görülür. Buna rağmen bilim insanları vücuttaki farklı organları oluşturan genetik repertuvarın çok benzer olduğunu gösterdiler.

Peki bu kadar benzer olan ve benzer şekillerde on/off mekanizması işleyen genler nasıl oluyor da omurgalı canlılar arasında bu kadar çeşitli beyin yapılarının oluşmasına sebep oluyor?

Sorunun cevabı ise, alternative splicing (AS) olarak bilinen tek bir genin ürünü olarak birden fazla proteini oluşturacak şekilde aminoasitlerin düzenlenmesi sürecidir. AS sürecinde, gen parçaları yani egzon (exon)lar farklı şekillerde protein üretmek üzere birbirlerine karışır. Aynen LEGO gibi son ürün olan proteinlerin de belli kısımları eksik olabilmektedir.

AS ile hücreler bir tek gen ile birden fazla protein üretebilmektedir. Bundan dolayı da bir hücre içinde mümkün olan maksimum protein çeşidi gen sayısının çok üstlerinde seyretmektedir. Bir hücrenin protein çeşitliliğini düzenleme ve kontrol etme yeteneği, vücutta farklı roller üstlenebilmesinin de temel belirleyicisi oluyor. Daha önceki çalışmalarda omurgalı türlerin karmaşıklığının, AS mekanizması aktifleştikçe arttığı gözlemlendi.

Beyin de AS’in en yaygın ve geniş ölçüde kullanıldığı organ olarak biliniyor.

Araştırma ekibi AS’in omurgalı türlerinde çok farklı beyin yapılarının ve morfolojisinin oluşmasına sebep olup olmayacağını görmek istiyordu. Ekip daha önce PTBP1 proteinini tanılamış ve tüm omurgalılarda ortak olduğunu ve diğer memeli türlerinde farklı formlarda bulunduğunu tespit etmişti. Memeli PTBP1 proteininin ikinci formu daha kısa bir yapıdaydı çünkü AS sürecinde küçük bir gen fragmanı sentezde atlanıyor ve protein bu şekilde kısa olarak sentezleniyordu.

Yeni elde edilen bu PTBP1 proteininin memeli versiyonu, beyinlerimizin nasıl evrimleştiği ile ilgili ipuçları taşıyor olabilir mi?

PTBP1, AS’in hem hedef proteini hem de temel düzenleyicisi olarak biliniyor. PTBP1’in görevi ise bir hücreyi nöron olmaktan alıkoymak için diğer birçok gende gerçekleşen AS’i durdurmaktır.

Araştırma ekibi ise memeli hücrelerinde PTBP1’in ikinci ve daha kısa versiyonunun varlığını göstererek AS’deki yolları günyüzüne çıkardı ve bir hücrenin nöron olması için gereken protein dengesinin ölçeğinin anlaşılmasını sağladı.

Dahası ekibin genetik olarak modifiye ettiği tavuk hücrelerinde memeli benzeri PTBP1 proteini (kısa versiyon) sentezletildi ve bunun da memelilerdeki AS olaylarını tetiklediği gözlemlendi.

Bu araştırmanın en ilginç sonuç uygulamalarından biri de şu olacaktır : PTBP1 versiyonları arasındaki bu küçük değişim gerçekleştirilerek, embriyoda nöronların üretilmesi zamanlamasını etkileyerek, farklı morfoloji, karmaşıklık ve büyüklükte beyin oluşumu sağlanabilecek.

Bilim insanları sayısız moleküler mekanizmanın ve olayın üzerinden geçtikçe ve bunları analiz ettikçe, zamanla hem vücudumuzun hem de zekamızın olduğu şekline nasıl geldiği ile ilgili daha fazla ipucu bulacaklardır.