Biomedya - Biyoteknoloji & Yaşam Bilimleri

Bilim insanları, küçük bir sinek cinsi olan Drosophila'da ilk kez beslenme şekli, sirkadiyen ritimler, göz sağlığı ve yaşam süresi arasında bir bağlantı olduğunu gösterdiler. Nature Communications dergisinin 7 Haziran 2022 tarihli sayısında yayınlanan çalışmada, Buck Enstitüsü'nden araştırmacılar, beklenmedik bir şekilde sinek gözündeki süreçlerin aslında yaşlanma sürecini tetiklediğini buldular.

Daha önce yapılan çalışmalar insanlarda göz bozuklukları ve kötü sağlık arasında bir ilişki olduğunu göstermiştir. Buck Enstitüsü’nden Profesör Pankaj Kapahi laboratuvarında yıllardır açlık ve kalori kısıtlamasının birçok kişiyi iyileştirebileceğini gösteren çalışmalarda bulunuyor. Kapahi yaptığı açıklamada, "Çalışmamız bunun bağlantıdan daha fazlası olduğunu savunuyor: Gözün işlev bozukluğu aslında diğer dokularda sorunlara yol açabilir. Artık oruç tutmanın sadece görme yeteneğini geliştirmekle kalmayıp gözün aslında yaşam süresini etkilemede rol oynadığını da gösterebiliyoruz" dedi.

Doktora sonrası çalışmalarını Kapahi'nin laboratuvarında yapan araştırmanın baş yazarı Brian Hodge, "En azından meyve sineğinde gözün kendisinin yaşam süresini doğrudan düzenleyebildiği bulgusu bizim için sürpriz oldu" dedi.

Hodge, bu bağlantının açıklamasının, her organizmanın her hücresindeki moleküler makine olan sirkadiyen "saatlerde" yattığını söyledi. Bu 24 saatlik salınımlar - sirkadiyen ritimler - yırtıcı-av etkileşimleri ve uyku/uyanıklık döngüleri gibi karmaşık hayvan davranışlarını, gen transkripsiyonunun ve protein translasyonunun moleküler fonksiyonlarının zamansal düzenlemesinin ince ayarına kadar etkiler.

2016'da Kapahi'nin laboratuvarı, Hücre Metabolizması'nda kısıtlanmış bir beslenme ile meyve sineklerinin yaşam süresini uzatmanın yanı sıra sirkadiyen ritimlerinde önemli değişiklikler olduğunu gösteren bir çalışma yayınlamıştı. Hodge o yıl daha sonra laboratuvara katıldığında, sirkadiyen işlevleri artıran süreçlerin beslenme değişikliği tarafından değiştirildiğini ve beslenme kısıtlamasıyla görülen daha uzun yaşam süresi için sirkadiyen süreçlerin gerekli olup olmadığını anlamak için daha derine inmek istemişti.

Şu anda Güney San Francisco'da bulunan Fountain Therapeutics'te çalışan Hodge, "Meyve sineğinin çok kısa bir ömrü var, bu da onu birçok şeyi aynı anda taramamıza izin veren gerçekten güzel bir model yapıyor" dedi.

Çalışma, sineğin, kısıtlamasız bir beslenme düzenine sahip olarak uçarken hangi genlerin sirkadiyen bir tarzda salındığını görmek için geniş bir anketle başladı. Daha sonra ise kısıtlamasız beslenme düzeninde bulunan sineklerle bu sineklerin aldıkları proteinin sadece yüzde 10'u ile beslenen sineklerle karşılaştırma yapıldı.

Hodge hem beslenme düzenine yanıt veren hem de farklı zaman noktalarında iniş ve çıkışlar ya da "ritmik" sergileyen çok sayıda gen fark etti. Sonraysa beslenme kısıtlamasıyla en çok aktive olan ritmik genlerin hepsinin gözden, özellikle fotoreseptörlerden, gözün retinasında ışığa tepki veren özel nöronlardan geldiğini keşfetti.

Bu bulgu ile göz fonksiyonu ile beslenmenin kısıtlanması arasındaki ilişkinin ömrü nasıl uzatabileceğini bulmak için bir dizi deney yapıldı. Örneğin, sinekleri sürekli karanlıkta tutmanın ömürlerini uzattığını gösteren deneyler kurdular. Hodge, "Bu bize çok garip geldi. Sineklerin ritmik veya sirkadiyen olması için ışıklandırma ipuçlarına ihtiyaç olduğunu düşündük" dedi.

Daha sonra biyoinformatik kullanarak şu soruyu sordular: Gözdeki ritmik ve beslenme kısıtlamalarına yanıt veren genler yaşam süresini etkiler mi? Yanıt ise “evet, etkiler” oldu.

Kapahi, gözlerin dış dünyaya maruz kaldığı için bağışıklık savunmalarının kritik derecede aktif olduğunu ve bunun da iltihaplanmaya yol açabileceğini dolayısıyla uzun süreler boyunca maruz kalındığında çeşitli yaygın kronik hastalıklara neden olabildiğini veya daha da kötüleştirebileceğini açıkladı. Ek olarak, ışığın kendisi, iltihaplanmaya neden olabilen fotoreseptör dejenerasyonuna neden olabilir.

Kapahi, "Bilgisayar ve telefon ekranlarına bakmak ve gece geç saatlere kadar ışık kirliliğine maruz kalmak sirkadiyen saatler için çok rahatsız edici koşullardır. Bu durum göz için korumayı bozar ve bu sadece görmenin ötesinde sonuçlar doğurabilir, vücudun geri kalanına ve beyne zarar verebilir" dedi.

Gözün bir organizmanın genel sağlığında ve ömründe oynadığı rol hakkında anlaşılması gereken çok şey vardır: Göz, yaşam süresini nasıl düzenler ve aynı etki diğer organizmalar için de geçerli midir?

İnsanlar için de geçerli olabileceği için bu çalışmanın gündeme getirdiği en büyük soru, basitçe, memelilerdeki fotoreseptörler uzun ömürlülüğü etkiler mi? Bu soruya Hodge, muhtemelen meyve sineğinde etki ettiği kadar olmayacağını, çünkü meyve sineğindeki enerjinin çoğunun göze ayrıldığına dikkat çekti. Öte yandan fotoreseptörler sadece özelleşmiş nöronlar olduğu için Hodge, "İddia edeceğim daha güçlü bağlantı, sirkadiyen fonksiyonun genel olarak nöronlarda, özellikle beslenme kısıtlamalarında oynadığı rol ve bunların yaşlanma boyunca nöronal fonksiyonu korumak için nasıl kullanılabileceğidir" dedi.

Hodge, araştırmacıların bu süreçlerin nasıl çalıştığını anladıktan sonra, yaşlanmayı yavaşlatmak için moleküler saati hedef almaya başlayabileceklerini ve insanların, gözlerimizdeki saatleri aktive ederek görmenin de korunmasına yardımcı olabileceğini sözlerine ekledi.

Makale: “Dietary restriction and the transcription factor clock delay eye aging to extend lifespan in Drosophila” 7 June 2022, Nature Communications.
DOI: 10.1038/s41467-022-30975-4