Telomeraz ve Kök Hücre
Farklı hücre tiplerine dönüşebilme potansiyeline ve kendisini yenileyebilme gücüne sahip olan hücrelere "kök hücre" deniyor. Vücudumuzdaki kas, cilt, karaciğer hücreleri gibi hücrelerin belli bir hedefi var ve bölündüklerinde yine kendileri gibi bir hücre oluşturuyorlar. Yani karaciğer hücresi bölününce yeni bir karaciğer hücresi oluşuyor.
Bundan farklı olarak, kök hücrelerin bu şekilde belirlenmiş bir görevleri yoktur. Aldıkları sinyale göre farklı hücre türlerine dönüşüyorlar. Bunu kontrol eden unsurlarsa genlerdir. Bir kök hücresinin hangi hücreye dönüşeceğini hücre çekirdeğindeki genler belirlemektedir. Diğer hücreler ölünce veya hasar görünce, kök hücreler hangi hücre türüne ihtiyaç varsa o hücreye dönüşüyorlar. Bu işlem sırasında bazı genler daha aktif hale gelirken, bazıları da baskılanmaktadır. Kendisini yenileme gücüne sahip olan kök hücreler, bir bakıma diğer hücre türleri için tükenmez bir kaynak görevi üstlenmektedirler.
İlk olarak 1998 yılında insan embriyosundan kök hücre elde edilip kültürlerde çoğaltılmasından sonra kök hücre araştırmaları hız kazandı. Değişik hücre türlerine dönüşebilme potansiyeli olan kök hücreleri, kontrol edilebildikleri taktirde laboratuvar ortamında istenilen hücre türüne dönüştürülebiliyorlar. Böylece vücutta eskiyen, hastalanan veya ölen hücrelerin veya organların yerini doldurmak üzere laboratuvarda kök hücrelerinden yeni hücreler, hatta yeni bir organ elde edilebilir. Ancak bunu başarabilmek için hücrenin genetik şifresini ve kontrol mekanizmalarını çok iyi bilmek gerekiyor.
Kök Hücre nedir?
Erkeğin spermi ile kadının yumurtası birleştiğinde, yani döllenme sonrası oluşan hücre (zigot) tek başına tüm organizmayı meydana getirebilecek genetik bilgiye ve güce sahiptir. Vücuttaki tüm hücrelere dönüşebilecek potansiyele sahip olan bu ilk embriyonel hücreye "totipotent" herşeyi yapabilen anlamında hücre denilmektedir. Döllenmeyi izleyen ilk dört ile beş gün içerisinde tek hücreden meydana gelen tüm hücreler aynı güce sahiptir, yani döllenme sonrası ilk dört gün içerisinde oluşan hücreler rahim içerisine yerleştirildiğinde her biri tek başına bir organizma, yani insan oluşturabilecek güçtedirler. Anne karnında ilk dört gün içerisinde eğer herhangi bir nedenle bu hücreler birbirinden ayrılırsa, ayrılan her hücre kendi başına büyüyebilir ve ayrı bir insan meydana gelebilir. Genetik şifreleri aynı olan bu kişiler “tek yumurta ikiz” leridir. Beşinci günden, yani 2-3 hücre bölünmesinden sonra meydana gelen hücreler "blastosit" denilen küresel bir şekil alırlar. Bu kürenin içerisindeki hücreler vücuttaki tüm hücrelere dönüşebilecek potansiyele sahipler; ancak tek başlarına tüm organizmayı oluşturamamaktadırlar.
Yani, döllenmeden 6-7 gün sonra meydana gelen hücrelerden herhangi biri alınıp rahime yerleştirilirse bu hücre artık bir insan oluşturamıyor. Beşinci günden sonra oluşan hücreler her hücre türüne dönüşebilecek güce sahipler. Gerekli ortam sağlandığında bu hücreler bilinen yaklaşık 200 hücre türüne dönüşebiliyorlar. Ancak bu hücreler artık tek başına tüm organizmayı oluşturamıyorlar. Bu nedenle bu hücrelere "pluripotent" hücre deniliyor. Hayvanlardan ilk olarak 1981 yılında elde edilen bu tür kök hücreler yaklaşık 15 yıl sonra insanlardan da elde edildi. Hücrelerin bölünme kapasitesini, yani bir bakıma ömrünü belirleyen faktörlerden biri, kromozomların ucunda bulunan ve "telomer" denilen DNA zincirleridir. Bu zincirlerin uzun kalmasını sağlayan ise telomeraz enzimidir. Bir hücrede telomeraz ne kadar aktifse telomer uzunluğu da o kadar korunabiliyor demektir.
Telomerler ne kadar uzun olursa hücrelerin bölünme kapasitesi de o kadar fazla olur. Kök hücrelerde de çok aktif telomeraz faaliyeti ve buna bağlı uzun telomer zinciri vardır. Bu nedenle kök hücreler çok uzun sürelerle bölünerek kendilerini kopyalayabiliyorlar. Anne karnındaki organizmanın daha sonraki gelişim aşamalarında hücreler biraz daha özel görevlere sahip oluyor ve erişkin kök hücrelerine dönüşüyorlar. Bu erişkin kök hücreleri de belirli hücre türlerini meydana getiriyor. Örneğin kan kök hücresi kemik iliğinde bulunuyor ve gerektiğinde beyaz kan hücreleri, kırmızı kan hücreleri ve kanın pıhtılaşmasında görev alan trombositlere dönüşüyor. Aynı şekilde deri kök hücreleri de değişik deri hücrelerine dönüşebiliyorlar. Biraz daha özelleşmiş olan bu kök hücrelere "multipotent" (çok yetili) hücre deniliyor. Tüm organizmayı oluşturma gücüne sahip olan veya tüm hücre türlerine dönüşebilen kök hücreler, insan gelişiminin ilk aşamalarında, yani embriyo aşamasında bulunuyor. Ancak biraz daha özelleşmiş kök hücreleri çocuklarda ve hatta erişkinlerde bulunabiliyor. Buna en iyi örnek kemik iliğindeki kan kök hücreleri. Bu hücreler hem çocuk hem de erişkin kemik iliğinde bulunuyorlar. İnsan vücudunda ancak belirli birkaç hücre türüne dönüşebilen erişkin kök hücreleri, laboratuvar koşullarında gerekli ortam ve sinyaller sağlandığında çok daha fazla hücre türüne dönüşebilmektedirler. Örneğin, normal koşullarda sadece kan hücrelerine dönüşen kan kök hücreleri, istenildiğinde sinir hücresine dönüşebiliyorlar.
Kök Hücrelerin Kaynağı:
Kök hücreler üç kaynaktan elde ediliyor. Bunlardan ilki insan veya hayvan embriyosu. Yani daha anne karnında 5-6 hücre aşamasındaki organizmadan kök hücre elde edilebiliyor. Buna embriyonel kök hücre deniliyor. İnsan embriyonel kök hücresi ilk olarak 1994 yılında elde edildi, 1998 yılındaysa laboratuvarlarda üretilmeye başlandı. Anne karnında büyüyerek fetus haline gelen organizmanın ileride sperm veya yumurta olacak üreme hücreleri de kök hücre kaynağı olarak kullanılabiliyor. Kök hücrelerin diğer bir kaynağıysa erişkinlerde bulunan ve birkaç hücre türüne dönüşebilen "erişkin kök hücre" leridir. Hücrelerin duvarındaki belirli işaretleri tespit ederek, yani bir bakıma bar kodunu okuyarak hangi hücrenin kök hücre, hangisinin farklılaşmış hücre olduğunu anlamak mümkündür. Erişkin kök hücrelere en iyi örnek, her insanda kemik iliğinde bulunan kan kök hücreleridir. Deneysel çalışmalarda her iki kaynaktan elde edilen kök hücreler kullanılmaktadır. Hangi kaynaktan alınırsa alınsın elde edilen kök hücrelerin laboratuvarda çoğaltılmasıyla yeni kök hücre elde edilmesi veya farklı hücre elde edilmesi mümkündür,. ancak embriyodan elde edilen kök hücreler ahlaki açıdan oldukça tartışmalıdır. Bu hücreleri elde etmek için embriyonun hayatına son vermek gerekiyor ve bu da özellikle toplumun tutucu kesiminin tepkisine yol açmaktadır.
Telomerler ve Telomeraz:
Telomerler, ökaryotik kromozomların uçlarında yer alan ve çok sayıda "TTAGGG" dizi tekrarı içeren heterokromatik yapılar olup kromozom stabilitesinde, gen ekspresyonunda, kromozomal replikasyonda, tümör oluşumunda, yaşlanmada ve hücre bölünmesinde rol aldıkları bilinmektedir. Ökaryotik hücrelerdeki DNA replikasyonunda, kalıp DNA'nın 3' ucunun normal replikasyon mekanizmasıyla kopyalanamamasına "replikasyon sonu problemi" denmektedir ve bunu kompanse edecek moleküler mekanizmaların yokluğunda, her hücre bölünmesinde kromozomal DNA'nın 3' ucunda, yaklaşık 50-200 nükleotidlik kayıp olmakta ve sonuçta "hücresel yaşlanma" gelişmektedir.
Telomeraz (telomer terminal transferaz), kromozomal uçlardaki "TTAGGG" tekrarlarının sentezinden sorumlu olan ribonükleoprotein yapıda özel bir DNA polimerazdır. Embriyonik hücreler ve erişkin kök hücrelerinde aktif olan bu enzim, normal somatik hücrelerde saptanmamakta, immortal kanser hücrelerinde ise yeniden aktive olmaktadır. İnsan telomeraz enziminin bilinen 3 komponenti mevcuttur:
1) İnsan telomerazı RNA komponenti (hTR)
2) İnsan telomerazı reverse transkriptazı (hTERT)
3) İnsan telomerazı protein komponenti (TP 1)
"hTR"nin, telomer DNA'sına komplementer olan ve 5'-CCCUAAA-3' tekrarlarını içeren 8-30 bazlık bir bölümü sentezde kalıp olarak kullanılmaktadır. Telomerazın katalitik altbirimi olan "hTERT" ise bu diziye komplementer olan "GGTTAG" dizi tekrarlarını sentezlemekte ve "G"den zengin olan 3' ucuna eklemektedir. RNA kalıbının, yeni sentezlenen telomerik dizinin 3'ucuna doğru kaymasıyla, DNA polimeraz bu diziyi kalıp olarak kullanarak karşı komplementer zinciri tamamlar. Telomerazın RNA altbirimine bağlanan "TP1"in, enzimatik aktivitenin regülasyonunda rolü olabileceğini ileri sürmektedir.
Mesut Darendeli
Bundan farklı olarak, kök hücrelerin bu şekilde belirlenmiş bir görevleri yoktur. Aldıkları sinyale göre farklı hücre türlerine dönüşüyorlar. Bunu kontrol eden unsurlarsa genlerdir. Bir kök hücresinin hangi hücreye dönüşeceğini hücre çekirdeğindeki genler belirlemektedir. Diğer hücreler ölünce veya hasar görünce, kök hücreler hangi hücre türüne ihtiyaç varsa o hücreye dönüşüyorlar. Bu işlem sırasında bazı genler daha aktif hale gelirken, bazıları da baskılanmaktadır. Kendisini yenileme gücüne sahip olan kök hücreler, bir bakıma diğer hücre türleri için tükenmez bir kaynak görevi üstlenmektedirler.
İlk olarak 1998 yılında insan embriyosundan kök hücre elde edilip kültürlerde çoğaltılmasından sonra kök hücre araştırmaları hız kazandı. Değişik hücre türlerine dönüşebilme potansiyeli olan kök hücreleri, kontrol edilebildikleri taktirde laboratuvar ortamında istenilen hücre türüne dönüştürülebiliyorlar. Böylece vücutta eskiyen, hastalanan veya ölen hücrelerin veya organların yerini doldurmak üzere laboratuvarda kök hücrelerinden yeni hücreler, hatta yeni bir organ elde edilebilir. Ancak bunu başarabilmek için hücrenin genetik şifresini ve kontrol mekanizmalarını çok iyi bilmek gerekiyor.
Kök Hücre nedir?
Erkeğin spermi ile kadının yumurtası birleştiğinde, yani döllenme sonrası oluşan hücre (zigot) tek başına tüm organizmayı meydana getirebilecek genetik bilgiye ve güce sahiptir. Vücuttaki tüm hücrelere dönüşebilecek potansiyele sahip olan bu ilk embriyonel hücreye "totipotent" herşeyi yapabilen anlamında hücre denilmektedir. Döllenmeyi izleyen ilk dört ile beş gün içerisinde tek hücreden meydana gelen tüm hücreler aynı güce sahiptir, yani döllenme sonrası ilk dört gün içerisinde oluşan hücreler rahim içerisine yerleştirildiğinde her biri tek başına bir organizma, yani insan oluşturabilecek güçtedirler. Anne karnında ilk dört gün içerisinde eğer herhangi bir nedenle bu hücreler birbirinden ayrılırsa, ayrılan her hücre kendi başına büyüyebilir ve ayrı bir insan meydana gelebilir. Genetik şifreleri aynı olan bu kişiler “tek yumurta ikiz” leridir. Beşinci günden, yani 2-3 hücre bölünmesinden sonra meydana gelen hücreler "blastosit" denilen küresel bir şekil alırlar. Bu kürenin içerisindeki hücreler vücuttaki tüm hücrelere dönüşebilecek potansiyele sahipler; ancak tek başlarına tüm organizmayı oluşturamamaktadırlar.
Yani, döllenmeden 6-7 gün sonra meydana gelen hücrelerden herhangi biri alınıp rahime yerleştirilirse bu hücre artık bir insan oluşturamıyor. Beşinci günden sonra oluşan hücreler her hücre türüne dönüşebilecek güce sahipler. Gerekli ortam sağlandığında bu hücreler bilinen yaklaşık 200 hücre türüne dönüşebiliyorlar. Ancak bu hücreler artık tek başına tüm organizmayı oluşturamıyorlar. Bu nedenle bu hücrelere "pluripotent" hücre deniliyor. Hayvanlardan ilk olarak 1981 yılında elde edilen bu tür kök hücreler yaklaşık 15 yıl sonra insanlardan da elde edildi. Hücrelerin bölünme kapasitesini, yani bir bakıma ömrünü belirleyen faktörlerden biri, kromozomların ucunda bulunan ve "telomer" denilen DNA zincirleridir. Bu zincirlerin uzun kalmasını sağlayan ise telomeraz enzimidir. Bir hücrede telomeraz ne kadar aktifse telomer uzunluğu da o kadar korunabiliyor demektir.
Telomerler ne kadar uzun olursa hücrelerin bölünme kapasitesi de o kadar fazla olur. Kök hücrelerde de çok aktif telomeraz faaliyeti ve buna bağlı uzun telomer zinciri vardır. Bu nedenle kök hücreler çok uzun sürelerle bölünerek kendilerini kopyalayabiliyorlar. Anne karnındaki organizmanın daha sonraki gelişim aşamalarında hücreler biraz daha özel görevlere sahip oluyor ve erişkin kök hücrelerine dönüşüyorlar. Bu erişkin kök hücreleri de belirli hücre türlerini meydana getiriyor. Örneğin kan kök hücresi kemik iliğinde bulunuyor ve gerektiğinde beyaz kan hücreleri, kırmızı kan hücreleri ve kanın pıhtılaşmasında görev alan trombositlere dönüşüyor. Aynı şekilde deri kök hücreleri de değişik deri hücrelerine dönüşebiliyorlar. Biraz daha özelleşmiş olan bu kök hücrelere "multipotent" (çok yetili) hücre deniliyor. Tüm organizmayı oluşturma gücüne sahip olan veya tüm hücre türlerine dönüşebilen kök hücreler, insan gelişiminin ilk aşamalarında, yani embriyo aşamasında bulunuyor. Ancak biraz daha özelleşmiş kök hücreleri çocuklarda ve hatta erişkinlerde bulunabiliyor. Buna en iyi örnek kemik iliğindeki kan kök hücreleri. Bu hücreler hem çocuk hem de erişkin kemik iliğinde bulunuyorlar. İnsan vücudunda ancak belirli birkaç hücre türüne dönüşebilen erişkin kök hücreleri, laboratuvar koşullarında gerekli ortam ve sinyaller sağlandığında çok daha fazla hücre türüne dönüşebilmektedirler. Örneğin, normal koşullarda sadece kan hücrelerine dönüşen kan kök hücreleri, istenildiğinde sinir hücresine dönüşebiliyorlar.
Kök Hücrelerin Kaynağı:
Kök hücreler üç kaynaktan elde ediliyor. Bunlardan ilki insan veya hayvan embriyosu. Yani daha anne karnında 5-6 hücre aşamasındaki organizmadan kök hücre elde edilebiliyor. Buna embriyonel kök hücre deniliyor. İnsan embriyonel kök hücresi ilk olarak 1994 yılında elde edildi, 1998 yılındaysa laboratuvarlarda üretilmeye başlandı. Anne karnında büyüyerek fetus haline gelen organizmanın ileride sperm veya yumurta olacak üreme hücreleri de kök hücre kaynağı olarak kullanılabiliyor. Kök hücrelerin diğer bir kaynağıysa erişkinlerde bulunan ve birkaç hücre türüne dönüşebilen "erişkin kök hücre" leridir. Hücrelerin duvarındaki belirli işaretleri tespit ederek, yani bir bakıma bar kodunu okuyarak hangi hücrenin kök hücre, hangisinin farklılaşmış hücre olduğunu anlamak mümkündür. Erişkin kök hücrelere en iyi örnek, her insanda kemik iliğinde bulunan kan kök hücreleridir. Deneysel çalışmalarda her iki kaynaktan elde edilen kök hücreler kullanılmaktadır. Hangi kaynaktan alınırsa alınsın elde edilen kök hücrelerin laboratuvarda çoğaltılmasıyla yeni kök hücre elde edilmesi veya farklı hücre elde edilmesi mümkündür,. ancak embriyodan elde edilen kök hücreler ahlaki açıdan oldukça tartışmalıdır. Bu hücreleri elde etmek için embriyonun hayatına son vermek gerekiyor ve bu da özellikle toplumun tutucu kesiminin tepkisine yol açmaktadır.
Telomerler ve Telomeraz:
Telomerler, ökaryotik kromozomların uçlarında yer alan ve çok sayıda "TTAGGG" dizi tekrarı içeren heterokromatik yapılar olup kromozom stabilitesinde, gen ekspresyonunda, kromozomal replikasyonda, tümör oluşumunda, yaşlanmada ve hücre bölünmesinde rol aldıkları bilinmektedir. Ökaryotik hücrelerdeki DNA replikasyonunda, kalıp DNA'nın 3' ucunun normal replikasyon mekanizmasıyla kopyalanamamasına "replikasyon sonu problemi" denmektedir ve bunu kompanse edecek moleküler mekanizmaların yokluğunda, her hücre bölünmesinde kromozomal DNA'nın 3' ucunda, yaklaşık 50-200 nükleotidlik kayıp olmakta ve sonuçta "hücresel yaşlanma" gelişmektedir.
Telomeraz (telomer terminal transferaz), kromozomal uçlardaki "TTAGGG" tekrarlarının sentezinden sorumlu olan ribonükleoprotein yapıda özel bir DNA polimerazdır. Embriyonik hücreler ve erişkin kök hücrelerinde aktif olan bu enzim, normal somatik hücrelerde saptanmamakta, immortal kanser hücrelerinde ise yeniden aktive olmaktadır. İnsan telomeraz enziminin bilinen 3 komponenti mevcuttur:
1) İnsan telomerazı RNA komponenti (hTR)
2) İnsan telomerazı reverse transkriptazı (hTERT)
3) İnsan telomerazı protein komponenti (TP 1)
"hTR"nin, telomer DNA'sına komplementer olan ve 5'-CCCUAAA-3' tekrarlarını içeren 8-30 bazlık bir bölümü sentezde kalıp olarak kullanılmaktadır. Telomerazın katalitik altbirimi olan "hTERT" ise bu diziye komplementer olan "GGTTAG" dizi tekrarlarını sentezlemekte ve "G"den zengin olan 3' ucuna eklemektedir. RNA kalıbının, yeni sentezlenen telomerik dizinin 3'ucuna doğru kaymasıyla, DNA polimeraz bu diziyi kalıp olarak kullanarak karşı komplementer zinciri tamamlar. Telomerazın RNA altbirimine bağlanan "TP1"in, enzimatik aktivitenin regülasyonunda rolü olabileceğini ileri sürmektedir.
Mesut Darendeli
