1. 18-19 Mayıs 2024 tarihlerinde gerçekleştireceğimiz Bioinfocongres VI kongresine kayıt için tıklayınız.

2. 28 – 29 Ekim 2023 tarihlerinde gerçekleştirdiğimiz Bioinfocongress V kongresi için tıklayınız.

3. 17 Mayıs 2023 tarihinde yayımlanan BioinfoCodesJournal Dergisi (ENG) 1. Sayısı için tıklayınız.

4. 18 Mart 2023 tarihinde yayımlanan Bioinfojournal Dergisi 6. Sayısı  için tıklayınız.

5. Bioinforange platformu ekip üyeliği başvurusu için lütfen tıklayınız.

6. Bilim paylaşımı adına destek ve işbirlikleri için iletişime geçebilirsiniz.

Hafıza, yaşam boyunca  deneyimlerin  beynin hipokampüs ve kortikal  bölgelerindeki nöronların düzenlenmesiyle oluşturulur. Hafıza oluşumunda, enerji gerektiren bir mekanizma olan uyarıyla indüklenmiş uzun süreli potansiyasyon (stimulus-induced long-term potentiation) ile  nöronların önceden sahip olduğu çeşitli iç mekanizmalar etkilidir. Ayrıca son zamanlarda araştırmacılar, nöronlar arası  ağın (Perineuronal nets) hafıza düzeneklerinin düzenlenmesinde ve hafızanın korunmasındaki rolü  üzerine çalışmalar yürütülmektedir.

Jovasevic ve ekibi, hafızanın oluşmasına etki eden  mekanizmaları  kapsayıcı ve entegre  bir şekilde ele alabilmek için bu araştırmayı gerçekleştirmişlerdir. Araştırmada fare  hipokampüsünde  bulunan ayrık CA1 uyarıcı nöron popülasyonları kullanılmıştır. Bu popülasyonların, 24-48 saatlik bir süre içinde erken ve geç gen ifadelerini izleyerek, canlının içinde bulunduğu ortamla korku oluşmasına neden olan uyaranı bağdaşlaştırması ve benzer bir ortamda korku tepkilerini göstermesine dayanan bağlamsal korku koşullaması (contextual fear conditioning) uygulanmıştır. Yakın ve uzak hafıza gen ifade modelleri, deneyden 96 saat ve 21 gün sonraki ölçümlerle belirlenmiştir. Uzak dönemde  nöronlar arası ağın yapısına katılacak ekstraselüler matriks genleri ya da mikrotübül genleri ifade edilirken yakın dönemde daha çok sitokinler ya da NF-kB sinyal yolağının etkinleştirilmesinde rol alan, nükleik asit parçalarını saptayan  TLR9 gibi immün sistem genlerinin ifade edildiği gözlemlenmiştir.

Öğrenme ile ilişkili nöronal aktivitelerde özellikle erken zaman hafızanın oluşmasında, DNA’nın  kodlanmayan bölgelerinde (enhancer gibi)  geçici kırıklar meydana gelir.Bağlamsal korku koşullandırılması sonrası meydana gelen çekirdek dışındaki DNA fragmentlerini inceleyen ekip, DNA kırılmasının gerçekleştiği zaman nükleer zarın yapısının bazı bölgelerinde bozulduğunu ve buradan bazı çift sarmallı DNA (dsDNA) ve γH2AX (DNA kırıklarını tespit etmek için hücrenin kullandığı bir molekül) gibi parçacıkların endoplazmik retikulumun özellikle hücre dışı DNA sensörlerinden biri olan TLR9 açısından zengin olan bölgelere geçtiği ve TLR9’un aktivasyonunu sağladığı saptanmıştır. Daha sonraki zaman aralığında  γH2AX2’in DNA kırıklarının olduğu bölgelerden ziyade  perisentromal bölgelerde yoğunlaştığı  ve homolog olmayan uç birleştirme (non-homologous end joining)  DNA tamir mekanizması ile ilişkisi ortaya çıkarılmıştır. Bu durum sentrozomların hafızayla ilişkili mekanizmalarda kromozom bütünlüğünü sağlama rolü olabileceğini akıllara getirmiştir. Ayrıca TLR9 nöronal stress altında  mitokondriden DNA fragmentlerinin salgılanmasına,  NF-kB sinyal yolağının etkinleştirilmesine yol açtığı ve  böylelikle hafızanın erken aşamasında  inflamasyon fenotipleri ortaya çıktığı gözlemlenmiştir. Ek olarak TLR9 ayrıca geç endozom proteini olan LAMP2 ile ilişkili olduğu tespit edilmiştir.

Daha sonra  TLR9’un DNA tamir mekanizması ve nöronlar arası  ağla  olan ilişkisini ortaya koymak amacıyla araştırmacılar, TLR9 proteinini, Cre rekombinazı ifade eden adeno ilişkili virüsler ile enjekte ederek etkisiz hale getirdikten  sonra değişiklikleri gözlemlemiştir, bu durumda DNA tamiri ile ilgili proteinin (53BP1)  ilgili  hasarlı bölgelere ya da sentrozomal DNA tamiri bölgelerine bağlanmasının bozulduğu bu durumun genomik kararsızlığa yol açtığı, mikrotübül oluşumunu ve  nöronlar arası ağ şekillendirmesini de kötü yönde etkilediği  anlaşılmıştır. 

Özetle fare hipokampüsünde bulunan ayrık CA1 uyarıcı nöron gruplarıyla yapılan deneyle TLR9’un aktivasyonuyla  özellikle erken dönem hafızanın şekillendirilmesinde görev alan çeşitli enflamasyon mekanizmaları aktive olduğu, ayrıca bu protein  öğrenme ve hafıza gibi işlevler sonucu oluşan DNA kırıklarını tamirinde, sentrozomal DNA tamiri bölgeleriyle ilişkili mekanizmalarda önemli rol oynadığı, uzun süreli hafızanın şekillenmesinde,hafızanın stabilizasyonu ve korunmasında etkili olan nöronlar arası ağın oluşturulmasında da  etkili olduğu saptanmıştır. Bu yüzden TLR9 proteini ile hafıza arasındaki reddolunmaz ilişkinin zarar görmesi durumunda genomik kararsızlık ortaya çıkması  alzheimer gibi nörodejeneratif hastalıkların gelişiminde  payı olabileceğini göstermiştir. Bu proteinin fonksiyonlarının daha iyi anlaşılması nörodejeneratif hastalıkların tedavisi için umut verici bir gelişmedir.

Yazar: Hatice Nur Kapan

 Editör: Gülnur Uzun

Referans: Jovasevic, V., Wood, E.M., Cicvaric, A. et al. Formation of memory assemblies through the DNA-sensing TLR9 pathway. Nature 628, 145–153 (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07220-7

 -Bioinforange Bilimsel Haber Servisi-

Haber Yazıları, 20> Etki Faktörlü Q1 dergilerinde yayınlanan (listesi için tıklayınız)

bilimsel araştırmaların ekip arkadaşlarımız tarafından incelenip derlenmesi ile hazırlanmaktadır.

error: Her hakkı saklıdır, Bioinforange. İçerik talebi için Bioinforange Discord: https://discord.gg/E59J8z3

Bilim Paylaştıkça Güzel.

Bilim Paylaştıkça İlerler. #bilimlekalalım