Haberler

Araştırmacılar hafıza oluşumunu düzenleyen dinamik DNA yapılarını keşfediyor

UQ’nun Queensland Beyin Enstitüsü’nden (QBI) bilim adamlarının da dahil olduğu uluslararası işbirlikçi bir araştırma ekibi, belirli bir DNA yapısındaki hızlı değişiklikleri içeren, hafızanın altında yatan yeni bir mekanizma keşfetti.

Ekip, G-quadraplex DNA’nın (G4-DNA) nöronlarda biriktiğini ve uzun süreli hafıza oluşumunun altında yatan genlerin aktivasyonunu ve baskılanmasını dinamik olarak kontrol ettiğini buldu.

Ek olarak, gelişmiş CRISPR tabanlı gen düzenleme teknolojisini kullanan ekip, beyindeki G4-DNA’nın düzenlenmesinin altında yatan, DNA helikazı DHX36’nın bölgeye yönelik birikmesini içeren nedensel mekanizmayı ortaya çıkardı.

Yeni çalışma, dergisinde yayınlandı. Sinirbilim DergisiG4-DNA’nın nöronlarda mevcut olduğuna ve farklı hafıza durumlarının ifadesinde işlevsel olarak yer aldığına dair ilk kanıtı sağlar.

Avustralya Ulusal Üniversitesi’nden ve QBI’den Dr. Paul Marshall ve Linköping Üniversitesi, Weizmann Bilim Enstitüsü ve California Irvine Üniversitesi’nden bir ekip tarafından yürütülen çalışma, dinamik DNA yapılarının hafıza konsolidasyonunda oynadığı rolün altını çiziyor.

DNA esnekliği

Onlarca yıldır birçok bilim insanı DNA konusunun çözülmesi gerektiğini düşündü. DNA’nın sağ-elli bir çift sarmal olduğu yaygın olarak kabul edilir ve bu yapıdaki değişiklikler yalnızca DNA replikasyonu ve transkripsiyonu sırasında meydana gelir. Bu yapı, DNA merdiveninin basamaklarını oluşturmak üzere bir araya gelen adenin (A) ve timin (T), guanin (G) ve sitozin (C) olmak üzere dört bazlık iki nükleik asit dizisi içerir.

Artık bunun hikâyenin tamamı olmadığını biliyoruz. QBI Profesörü Tim Bredy, DNA’nın hücresel süreçler için işlevsel olarak önemli olan çeşitli konformasyonel durumları üstlenebileceğini açıklıyor.

Profesör Bredy, “DNA topolojisi, alandaki çoğu araştırmacının varsaydığı gibi, statik, sağ çift sarmaldan çok daha dinamiktir” dedi.

“Aslında bugüne kadar tanımlanmış 20’den fazla farklı DNA yapısı durumu var ve her biri potansiyel olarak gen ifadesinin düzenlenmesinde farklı bir role hizmet ediyor.”

Yeni çalışmada ekip, bu yapıların önemli bir kısmının aktiviteye bağlı gen ekspresyonunun düzenlenmesinde nedensel olarak yer aldığını ve hafıza oluşumunu gerektirdiğini gösterdi.

Epigenetik modifikasyonların nöronal esneklik ve hafıza ile köklü bir ilişkisi olmasına rağmen bugüne kadar DNA yapısındaki lokal değişikliklerin gen ekspresyonunu nasıl etkilediği hakkında çok az şey bilinmektedir.

Guaninler stabil dört sarmallı DNA yapısına katlandığında hücrelerde G4-DNA birikir. Bu yapının transkripsiyonu düzenlemede oynadığı role dair kanıtlar olmasına rağmen, bu çalışmadan önce bu yapının deneyime bağlı gen ifadesine katılımı araştırılmamıştı.

G4-DNA hafızayı düzenler

G4-DNA, öğrenme sırasında aktif nöronlarda geçici olarak birikir. Bu dörtlü yapının oluşumu, bir deneyime yanıt olarak aynı nöronal transkripsiyon hızında, milisaniyeler veya dakikalar içinde gerçekleşir.

Bu nedenle G4-DNA yapısı, farklı hafıza durumlarını etkinleştirmek için aktivitelerine bağlı olarak aktif nöronlardaki transkripsiyonun hem arttırılmasında hem de bozulmasında rol oynayabilir.

Bu mekanizma, DNA’nın deneyime dinamik olarak nasıl tepki verdiğini vurguluyor ve bilgiyi yalnızca kodunda veya epigenetik olarak değil, aynı zamanda yapısal olarak da depolama kapasitesine sahip olduğunu öne sürüyor.

Korku anılarını söndürmek

Koşullu korkunun yok edilmesi, hayatta kalmak için kritik olan davranışsal bir adaptasyondur. Korkunun yok edilmesi, benzer çevresel unsurlarla yeni uzun vadeli anılar oluşturmaya, korkuyla ilgili anılarla rekabet etmeye ve onları ele geçirmeye dayanır.

Uzun süreli yok oluş anılarının oluşumu, gen ifadesindeki koordineli değişikliklere bağlıdır.

Profesör Bredy, yok oluşun altında yatan aktivite kaynaklı gen ifadesinin sıkı bir şekilde koordine edilmiş bir süreç olduğunun artık açık olduğunu söyledi.

“Bu süreç, sıklıkla varsayıldığı gibi yalnızca DNA dizisi veya DNA modifikasyonu ile belirlenmek yerine, transkripsiyonel makine ile G4-DNA dahil olmak üzere çeşitli DNA yapıları arasındaki zamansal etkileşimlere bağlıdır.

“Bu keşif, DNA’nın öğrenme ve hafızada son derece dinamik bir transkripsiyonel kontrol cihazı olarak nasıl işlev gördüğüne dair anlayışımızı genişletiyor.”

Queensland Beyin Enstitüsü tarafından sağlanmıştır



Kaynak ve İleri Okuma: https://medicalxpress.com/news/2024-04-dynamic-dna-formation-memory.html

İlgili Makaleler

Başa dön tuşu