Neandertallerle Aramızdaki En Büyük Genetik Fark Otizm Riskini de Arttırıyor

İnsanlar ve Neandertaller arasında en büyük fark olarak bilinen genetik yapı aynı zamanda insanları otizme eğilimli hale getiriyor.

Washington Üniversitesi’nde (UW) genetik bilimci Evan Eichler’ın başında olduğu uluslararası araştırma ekibi, bulguları Nature dergisinde yayımladı.

Araştırılan yapı, 16. kromozom üzerinde, 28 genden oluşan bir DNA bölümünden oluşuyor. Bu DNA bölüm dizileri, sürekli tekrarlayan DNA bloklarıyla çevrili oluyor.

Gen kopya sayısı (kopya sayısı varyantları) adı verilen buna benzer  kopyalanmış DNA bölümleri, insan genomunda yaygın olarak bulunur ve sıklıkla genlerin birçok kopyasını içerir. Bu kopyalanmış genlerin çoğunun sağlık üzerinde olumsuz bir etkisi olmasa da, bazılarının hastalıklarla bağlantılı olduğu ortaya çıkmıştır.

Solda bir Neandertal yüzü rekonstrüksiyonu ve sağda neandertal kafatası. (WikiCommons/ Tim Evanson, luna04]

Fakat, bu çeşit bir DNA bölümünün her iki zinciri de neredeyse aynı dizilerle çevrelendiğinde, hücresel bölüm sırasında silinme, duplikasyon (tekrar etme, kopyalama) ve diğer değişiklikler olmak üzere çeşitli gen kopya sayısı farklılıkları ortaya çıkabilir. Araştırmada bahsedilen durumda ise genlerin silinmesi, DNA segmentindeki 28 genin kaybolmasına sebep olur, ve bu da otizme yol açar.

Bu yeni araştırmada, araştırmacılar 16. kromozomun üstünde bulunan ve “16p11.2″ adı verilen bu yapının, modern insanların ortaya çıkışından çok kısa bir zaman önce, yaklaşık  280.000 yıl önce insan genomunda ortaya çıktığını tespit etti. Bu yapı hiçbir primatta – şempanzelerde, gorillerde, orangutanlarda – ya da en yakın  akrabalarımız olan Neandertallerde ve Denisova insanında görülmüyor. Ama nispeten yeni bir genetik değişiklik olmasına rağmen bugün bu yapı, dünya üzerindeki tüm insanların genomunda bulunuyor.

Howard Hughes Tıp Enstitüsü’nden genetik bilimi profesörü Eichler “Genomumuzdaki birçok duplikasyon milyonlarca yıldır var ve bu yapı genomumuzu, eşi benzeri görülmemiş bir hızda değiştiriyor.” diyor ve ekliyor “ Gen kopya sayısının geniş ve hızlı olarak insanlara yayılması, tekrar eden bölümlerdeki genlerin yararlarının zararlarından daha fazla olduğunu gösteriyor. Bu zararlardan biri de eğer genlerde bir silinme meydana gelirse otizmin ortaya çıkması.”

Gen kopya sayısı insan evriminde de önemli bir rol oynuyor olabilir çünkü insan türüne mensup olan bireyler, diğer türlere oranla, genetik açıdan neredeyse aynı.

Eichler: “Eğer iki şempanzenin genomlarını karşılaştırırsak, iki insanın genomlarında görülecek farklılıkların en az iki katı daha fazla farklılık olduğunu görürüz. Orangutanlarda ise üç katı daha fazla farklılığa rastlarız. Bu yapılara sahip olmak, kısa bir sürede genomumuzu büyük ölçüde yeniden yapılandırabilmek için bir yöntemimiz olduğu anlamına geliyor. Bu da aksi halde evrimle yüzlerce milyon yılda oluşacak değişikliklerin daha hızlı şekilde meydana gelmesini sağlıyor. Fakat bunun bedeli, otizm ve diğer nöropsikayatrik hastalıkların riskinin artması oluyor” diyor.

Neandertal yüzünün forensik canlandırması. (WikiCommons/Cicero Moraes)

Gen kopya sayısının bir yararı ise, mutasyona uğrayıp, yeni ve olasılıkla kullanışlı işlevler edinebilecek genlerin birçok kopyasını barındırıyor olması.

Araştırmacılar için özellikle ilgisini çeken bir gen ise 16. kromozomun gen kopyalarında bulunan BOLA2 geniydi. İnsan hücrelerindeki BOLA2 proteini, glutaredoxin 3 adlı diğer bir proteinle karmaşık yapı oluşturuyor. Bu da hücrelerin demiri daha etkili bir şekilde elde etmesini, ve demire ihtiyaç duyan proteinlere bunu ulaştırmasını sağlıyor.  Bu etki özellikle hücre gelişiminin ilk aşamalarında önemli bir rol oynuyor.

Eichler: “İnsan yaşamının erken safhalarında bu önemli elementi elde etmelerini ve kullanmalarını kolaylaştırma özelliği, belki de otizm riskini göze alabilecek kadar önemliydi. Bu gene sahip olmanın getirdiği faydalar, bazı çocukların otizmli doğması riskinden daha ağır basmış olabilir”  diyor.

BOLA2’ye ek olarak gen kopya sayısı bölgelerindeki mutasyonların, BOLA2 ve başka bir geni birleştirerek yeni bir protein yarattığı görülüyor. Eichler bu yeni genin, insanları Neandertallerden ve hominin kuzenlerimizden ayıran ilk tamamen yeni olan gen olabileceğini söylüyor. Yine de yeni proteinin tam olarak ne işe yaradığı bilinmiyor. Eichler “Bu proteinin ne işe yaradığına dair bilgi edinmek için diğer araştırma ekipleriyle birlikte çalışacağız, ama şu anda bu konuya dair bir fikrimiz yok.” diyor.

Washington Üniversitesi Basın bildirisi, 5 Ağustos 2016.