2017 Nobel Tibb Mükafatı niyə yenə sirkadiyalı ritmə verildi?

Sirkadiyalı ritm və Nobel mükafatı

Həyatımızın həmişə müəyyən ritm içində keçdiyinə “daxilən” inanır və buna uyğun yaşamağa çalışırıq, çünki yatmaq vaxtında yatmağımızı, oyanmalı olduğumuzda oyanmağımızı təmin edən; qan təzyiqi, bədən temperaturu, ürək tezliyi və yuxu-oyaqlıq ritmi kimi amillərimizi idarə edən, sirkadiyalı ritm adlandırdığımız bioloji saatımız bunu təmin edir. Son illərdə getdikcə daha çox eşitməyə başladığımız “bioloji saat və sirkadiyalı ritm” mövzusunun əsasları molekulyar səviyyədə necə araşdırılıb, gəlin birlikdə nəzər salaq. Sonra isə bəhs edəcəyimiz həyatın ritminə bağlana bilməyən, bu Nobel mükafatını qazanan 3 alimdən birinin həyatına qonaq olaq.

- Əlaqəli mövzu: Aziz Sancar və komandasının ən diqqətçəkən kəşflərindən biri: sirkadiyalı ritm, xərçəng və kimyaterapiya!

2017 Nobel Tibb və ya Fiziologiya Mükafatı

2017 Nobel Tibb və ya Fiziologiya Mükafatını 3 amerikalı alim Jeffrey C. Hall, Michael Rosbash və Michael W. Young qazandı. Bu mükafata sirkadiyalı ritmi molekulyar səviyyədə araşdıran işləri sayəsində layiq görüldülər. Əslində, bəşəriyyət daxili / bioloji ritmin varlığından çoxdan xəbərdar idi; hətta 18. əsrdə astronom Jean Jacques d’Ortous de Mairan bunu olduqca praktik üsulla mimoza bitkisində müşahidə etmişdi. Bu bitkinin yarpaqlarının gündüz günəşə doğru açıldığını, axşam isə bağlandığını görmüşdü. Günəş işığı almadıqda bitkinin necə davranacağını öyrənmək istədi və onu qaranlıq mühitdə saxladı. Bitki yenə normal gündəlik fəaliyyətinə davam etmişdi. Bu, yalnız bitkinin öz “daxili saatı” ilə mümkün ola bilərdi. Zamanla aparılan yeni tədqiqatlar bioloji saata yalnız bitkilərin deyil, insanların və digər heyvanların da malik olduğunu göstərdi. Lakin bununla kifayətlənmək olmazdı; bioloji saatın molekulyar səviyyədə aydınlaşdırılması, bu nizamı təmin edən genin və ya genlərin kəşfi lazım idi.

Soldan sağa: Jeffrey C. Hall; Michael Rosbash; Michael W. Young

Bioloji saatımız necə işləyir?

70-ci illərdə Seymour Benzer və tələbəsi meyvə milçəklərində bioloji saata nəzarət edən geni öyrənməyə başladılar. Tanımadıqları bir gendə mutasiya yaratmışdılar və meyvə milçəyində bioloji saatın mexanizmi pozulmuşdu. Bu geni period adlandırdılar, lakin geni təcrid etməyi və təsirini tam göstərməyi bacarmadılar. Bu geni 90-cı ildə Nobel mükafatının iki sahibi Jeffrey C. Hall və Michael Rosbash təcrid edəcəkdi. Bu gen tərəfindən kodlanan bir zülal (PER zülalı) gecə boyunca hüceyrədə istehsal edilərək yığılırdı. Gündüz isə parçalanır və bioloji saat belə dövr şəklində davam edirdi. Lakin açıqlana bilməyən bəzi çatışmazlıqlar vardı: gecə yığılan bu zülalların istehsalının dayandırılmalı olduğu necə anlaşılırdı və necə dayandırılırdı? Digər tərəfdən, bioloji saat ikinci istehsala qədər özünü necə gecikdirirdi? Bu sualların cavabı Nobel mükafatına layiq görülən digər alim Michael W. Young-dan gəldi.

Zülal istehsalının bitməsi və gecikdirilməsi

Young 94-cü ildə apardığı tədqiqatda “zamansız” mənasını verən timeless geninitəcrid etmişdi. Bu gen “TIM” zülalını istehsal edir, PER zülalını sitoplazmadan (hüceyrənin nüvə hissəsindən kənarda qalan bölmə) götürüb nüvəyə aparır və burada PER zülalı ilə birləşib onun istehsalını dayandırırdı. Bununla yanaşı, 98-ci ilə gəldikdə Young digər gen olan “doubletime” genini kəşf etmiş və onun da “DBT” zülalını istehsal edərək PER zülalının istehsalını gecikdirdiyini aşkara çıxarmışdı.

Bu mühüm tədqiqatlar silsiləsi sirkadiyalı ritmi aydınlaşdırdığı üçün olduqca dəyərlidir. Çünki bioloji saatımız fiziologiyamızı günün müxtəlif mərhələlərinə uyğunlaşdırır; davranışlarımıza, hormon ifrazımıza, bədənimizin ən yüksək və ya ən aşağı səviyyədə ayıq olmasına, koordinasiyalı hərəkətlərimizə və bu kimi müxtəlif fəaliyyətlərimizə təsir göstərir.

Şəkil 1: Orqanizmlərin bioloji saatları period genindən istehsal edilən zülal olan PER səviyyəsindəki dalğalanmalarla idarə olunur (1). Bu PER zülalını TIMELESS geninin yaratdığı TIM zülalı nüvəyə aparır (2), PER nüvədə yığılaraq period geninin həmin dövrdəki aktivliyini inhibə edir (əngəlləyir).

Şəkil 2: Period geninin dalğalanması üçün əlavə zülallar lazımdır. Timeless geni tərəfindən kodlanan TIM zülalı PER zülalı ilə qarşılıqlı təsirə girir. Bu qarşılıqlı təsir PER zülalının nüvədə yığılması və period geninin basdırılması üçün həlledicidir. DBT zülalı doubletime geni tərəfindən kodlanır. DBT PER zülalını fosforilləşdirən və PER zülalının parçalanmasına səbəb olan protein kinaza fermentidir. DBT vasitəli PER zülalının parçalanması period mRNA və PER zülalının yığılması arasındakı gecikməyə töhfə verir. Saat və dövr genləri (clock və cycle genes) tərəfindən kodlanan CLK və CYK period genini aktivləşdirən iki transkripsiya faktorudur.

Qeyd: bir transkripsiya faktoru genlərin transkripsiyasını tənzimləmək üçün DNA üzərində müəyyən ardıcıllığa bağlana bilən zülaldır. Transkripsiya isə DNA-nı təşkil edən nukleotid ardıcıllığının RNA polimeraza fermenti tərəfindən RNA ardıcıllığı kimi köçürülməsi prosesidir. Başqa sözlə, DNA-dan RNA-ya genetik məlumatın ötürülməsidir.

Sirkadiyalı saat bədən fiziologiyamıza bir çox cəhətdən təsir edir: Bu saat yuxu rejimini, qidalanma davranışını, hormon ifrazını, qan təzyiqini və bədən temperaturunu tənzimləməyə kömək edir. Genlərimizin böyük hissəsi saat tərəfindən tənzimlənir.

Elmin arxa həyəti - alimin əzabları

Təəssüf ki, uğur hekayələri həmişə xoşbəxt sonluqla bitmir! Alimlərin həyatı zəfər və xoşbəxtlikdən çox əzablarla doludur. Bioloji saatımızın arxa planını aydınlaşdıran 3 dəyərli alimdən biri Jeffrey C. Hall təxminən 10 il əvvəl elmdən ayrıldı. Hall 1980-ci illərdə başlayan peşə karyerasının təxminən yarısını bioloji saatın sirlərini açmağa çalışmaqla keçirdi. Elmdən ayrılarkən kədərli idi, çünki işlərini davam etdirmək üçün kifayət qədər dəstək tapa və tədqiqat fondlarından vəsait əldə edə bilməmişdi. Kənddəki evində Current Biology jurnalına uzun müsahibə vermiş və qarşılarındakı bəzi ciddi problemlərdən danışmışdı. Baxışları anlaşılmadığı üçün dünya Nobel mükafatına layiq bir beyni itirmişdi.

Əslində, Hall-un həyat hekayəsindən götürəcəyimiz dərs məhz buna yönəlməlidir: gələcəyə istiqamət verəcək insanlar yetişdirmək istəyiriksə, uğura can atan nəsillər üçün birlikdə əmək sərf etməli, elmi və tərəqqini hər şəraitdə dəstəkləməliyik.

Bəs bu bioloji saat tədqiqatları bizim üçün nə ifadə edir?

• Sirkadiyalı ritm hormon ifrazında, yuxu rejiminin təmin edilməsində, DNA zədələrinin təmirində və qan təzyiqinin tənzimlənməsində mühüm rol oynayır.
• Məlum olduğu kimi, xərçəngin əsas səbəbi DNA-da yaranan zədələrin yığılmasıdır. Sirkadiyalı ritm DNA zədələrinin təmirində iştirak edir. Sirkadiyalı ritmdə rol alan zülalların kəşfi yeni nəsil xərçəng müalicələrinin yolunu aça bilər. 
• Xəstəliklərin müalicəsində sirkadiyalı ritmin mühüm təsiri vardır. Son tədqiqatlarda bəzi xərçəng dərmanlarının təsirinin sirkadiyalı ritmə görə dəyişdiyi müəyyən edilmişdir. 
• Gündəlik həyatımızdakı bir çox amil [yuxusuzluq, qəhvə kimi stimulyatorlardan həddindən artıq istifadə (nikotin də stimulyatordur), stress, gecə növbəsi] sirkadiyalı ritmə mənfi təsir edərək bəzi xəstəliklərə zəmin yaradır. Bu səbəbdən sirkadiyalı ritm mexanizmini anlamaq müasir tibbin ən əsas mövzularından biridir.

Əlaqəli mövzu:

- Aziz Sancar-a Nobel mükafatı qazandıran tədqiqatları: DNA-nın mexanistik təmiri

- 2016 Nobel Tibb Mükafatı autofagiya tədqiqatlarına görə Yoshinori Ohsumi-yə verildi