Sağlığımızın bozulmasında ya da sağlıklı bir şekilde hayatımızı devam ettirirken hücrelerimiz bu arada ne tür faaliyetler içerisinde diye düşünmüşüzdür. Hücrelerimizin de aslında bir nevi gizli dili vardır. Onlar çeşitli hücresel konuşmaları tanımlar. Hücreler yaşamın her yönü hakkında konuşurlar. Bir organın neresinde olmaları gerektiği, günün hangi saatinde aktivitenin olması gerektiği, ne kadar büyümeleri gerektiği, mikroplarla nasıl birlikte savaşabilecekleri, dokuları nasıl yeniden inşa edip iyileştirecekleri ve bunları sağlamak için nasıl işbirliği yapacakları şeklinde çokça örnek verebiliriz.
Günlük aktivitemiz için gerekli fonksiyonların yani hepsi onların sayesinde olmaktadır. Hücresel iletişim iltihaplanma türlerini, yiyeceklerin nasıl sindirildiğini ve kronik ağrıyı belirler. Fizyolojinin hemen hemen her yönü, hücre grupları arasında ileri geri sinyalleşme ile belirlenir.
Hücreler Günün Her Saatinde Faaliyet Halindeler
Her hücrenin kendi saati vardır ve her doku tipinin kendine özgü iç saatleri vardır. Merkezi beyin saatinden gelen sinyaller, metabolizma ve bağışıklık tepkileri gibi fizyolojik işlevleri hücre ve dokudaki saatlerle koordine eder.
Tek hücreler, aydınlık ve karanlık döngülerine, bedensel hareketlere ve yeme ve oruç döngülerine tepki verirken beynin merkezi saati ile koordine olur. Bireysel hücrelerdeki genetik döngüler, diğer vücut ritimleriyle senkronize olan salınımlar yaratır. Beyin, bu sinyallerle çevre ile ilgili belirli aktiviteleri koordine eder ve planlar. Merkezi beyin saatinden tüm hücresel saatlere giden sinyaller, yeme ve uyuma gibi tüm organizmanın ana aktivitelerini öngörür.
Hücrelerin zaman mekanizmaları, sinyalleri karmaşıktır ve henüz tam olarak anlaşılmamıştır. Bağırsakta iki hücrenin döngüsünü koordine eden bir mekanizma yakın zamanda keşfedildi. Bağırsak hücrelerinin yakınında yaşayan yararlı mikroplar, bir mikrometre sola, sonra sağa, sonra geriye doğru zamanlanmış bir düzende hareket ederler. Her pozisyondan gelen ileri geri sinyaller, mikropları yakındaki bağırsak zarının hücresel ritimleriyle senkronize tutar.
İlk bireysel hücre saati evrimi iki milyar yıl önce bakterilerde geliştirildi ve bu güneşin mevcudiyetine dayanıyordu. Güneş ışınları bu bakterilerin fotosentez yaparak enerji üretmelerini sağlamanın yanı sıra DNA’yı da parçalıyor. Aynı zamanda, çoğu hücresel DNA onarımı, güneş parlak olduğunda meydana gelir. İlk saat, mikropların güneşin en parlak olduğu zamanlarda DNA onarımı için kaynaklarla önceden plan yapmalarına izin verdi.
Bireysel bir hücrenin saat mekanizması, etkileşen genlerin zamanlanmış geri besleme döngülerine dayanır. Vücudun iç zaman tutma sisteminin bileşenleri olan saat genleri, RNA ve protein molekülleri tarafından hem uyarılır hem de engellenir. Bir gen tetiklenir, bir protein veya RNA üretilir ve bu daha sonra devrede ikinci bir geni tetikler. İkinci gen ürünü üçüncü bir geni uyarır ve bu böyle devam eder. Bu olaylar yirmi dört saat süren bir döngü oluşturur.
Moleküler etiketler önemli bir sinyal cihazı türüdür. Yani kodlanmış olarak görevleri vardır. DNA’yı korumak için proteinlere yerleştirilen etiketler de bu saat döngülerinin bir parçasıdır. Etiketler, saat işlevleriyle ilgili RNA’lar ve proteinler üreten belirli genlerin kullanılabilirliğini açabilir veya kapatabilir.
Hücrelerin Genetik Mekanizması
Tüm hücreler aynı temel genetik saat mekanizmasına sahipken, her hücre ve organ tipine özgü çeşitli RNA’lar ve proteinler, çeşitli saat işlevleri üreten sinyallerdir. Tüm RNA’ların büyük bir kısmı (en az yüzde 10’u) saatlere yönelik etiketler ve sinyallerle ilgilidir. Çoklu genetik düzenleme katmanları bu döngüleri etkiler. Örneğin, çok yakın zamanda, çekirdekteki DNA molekülünün üç boyutlu yapılarını değiştiren yeni bir düzenleme şekli keşfedildi. Yapı değiştiğinde, belirli genlerin birbirine fiziksel olarak ne kadar yakın olduğunu değiştirir. Belirli genleri birbirine yaklaştırmak, saat fonksiyonlarını senkronize edebilir.
Hücreler ve Metabolizma
Çoklu etkiler saat ritimlerini etkiler. Metabolik döngülerden gelen sinyaller, saat genlerini etkilemek için spesifik RNA’ları ve proteinleri değiştirir. Çeşitli kimyasallar, özellikle organlar, saatleri farklı şekillerde etkiler. Sıcaklık ve diğer çevresel koşullar gibi küresel faktörler, gen fonksiyonunu değiştirir. Bireysel hücreler için bu karmaşık saat sinyallerinin çoğu henüz anlaşılmamıştır.
Doku merkezi beyin mekanizmalarıyla senkronize olmadığında hastalık meydana gelebilir. Ele alınması gereken bir konu, uzak evrimimizde kurulmuş olan gün ışığına karşılık gelen ritimlere hiç dikkat etmeyen, günde yirmi dört saat, haftada yedi gün çevrimiçi kültürümüzdür.
Kaynak: hms.harvard.edu/magazine
