Hücrede hangi proteinlerin, enzimlerin ne miktarda ne zaman sentezleneceği, hangi metabolik reaksiyonların olacağı, epigenetik değişimler, yani gıda, su, spor, uyku, içki, sigara, iklim koşulları, stres, çevre kirliliği, ilaç ve kozmetik kirliliği gibi insanın tüm çevre koşulları tarafından belirlenmektedir.
Epigenetik Nedir?
Epigenetik ve nütriepigenomik; genlerin fonksiyonlarına başla ve dur komutlarını veren metabolik ve biyolojik mekanizmaları ifade etmektedir. Yani, epigenetik; hücre, doku ve organlarda fenotipik değişimlere neden olmakta, nesilden nesile geçebilmekte, geri dönüşü olan fakat genotipde değişim olmamaktadır1. DNA’nın sadece fiziksel yapısı değişmektedir. Nesiller arası değişimler genetik, çevre ve epigenetik faktörlere bağlı olarak gelişmektedir. Hücrede hangi proteinlerin, enzimlerin ne miktarda ne zaman sentezleneceği, hangi metabolik reaksiyonların olacağı, epigenetik değişimler, yani gıda, su, spor, uyku, içki, sigara, iklim koşulları, stres, çevre kirliliği, ilaç ve kozmetik kirliliği gibi insanın tüm çevre koşulları tarafından belirlenmektedir. Genetik yapı değişmez tek belirleyici değil, çevre koşulları ve epigenetik değişimler de önemli olmaktadır. Sağlıklı yaşam sürecinde, embriyonun farklılaşmaya başladığı andan, yaşlılık, kanser, kalp damar hastalıkları, doğuştan veya doğum sonrası oluşan hastalıklarda, nörodejeneratif hastalıklarda, şişmanlıkta, epigenetik ve nütriepigenomik faktörler önemli rol oynamaktadır2. Şekil 1 Epigenetik değişimleri ve etkilerini göstermektedir1.
Epigenetik değişimlerin en önemli reaksiyonları metilasyon, demetilasyon, histon metilasyonu, histon asetilasyonu, histon fosforilasyonu, mikro RNA gen susturucuları (MiRNA) sentezi gibi metabolik değişimlerdir. Birçok gen DNA metilasyonu ile aktif hale gelmekte, dimetilasyon ile inaktif hale geçmektedir. En önemli genetik değişimler ise mutasyonlardır.
Nütriepigenomik Nedir?
Nütriepigenetik tek bir genin başla ve dur komutunu veren gıdaları, Nütriepigenomik ise çok sayıda genin başla ve dur komutunu veren gıdaların metabolik araştırılması konularını kapsayan bilimsel çalışmaların tanımıdır. Besinlerin genlerle ve epigenetik değişimle olan ilişkilerinin araştırılması tüm hastalık ve sağlık çalışmalarının konusunu oluşturmaktadır. Epigenetik değişimler, kanser, kalp-damar, yaşlılık, otoimmün hastalıklar, bağışıklığın zayıflaması, Tip 1 şeker hastalığı, nörodejeneratif hastalıklar başta olmak üzere pek çok metabolik hastalığa neden olmaktadır. Epigenetik olarak, insanlar yaşamlarının başlangıcında ve sonunda en aktif devrelerini görmektedir. Bağışıklık sistemi epigenetik etkileşmede önemli rol oynamaktadır. Tablo-1 Nutriepigenomik ilişkileri özetle vermektedir6.
Hastalıkların önlenmesi ve yaşlılığın geciktirilmesinde Nütriepigenomik Gıdalar
Henüz yeni olan nütriepigenomik araştırmalar, oldukça hızlı bir şekilde devam etmektedir. Genetik yapı kalıtsal olarak devam ettiği halde, epigenomik yapı, çevre koşularına bağlı olarak değişmekte ve kişisel olarak kontrol edilmesinin ve geri dönüşümünün mümkün olduğu değerlendirilmektedir. Besinler epigenomik kontrolde önemli bir araç olmaktadır. Yeterli ve uygun besinlerin ve biyoaktif bileşiklerin bulunması, Histon metil transferaz (HMT), DNA metiltransferaz (DNMT), Histon asetiltransferaz (HAT), Histon diasetilaz (HDAC) gibi epigenomik enzimlerin aktif çalışmasını sağlamaktadır.
Tablo-2 Son yıllarda yapılan araştırmaları, insan sağlığı ile epigenomik etkileşimi ve kontrol mekanizmalarını özetlemektedir.
Nutriepigenomik olarak genlerin regülasyonunda DNA metilasyonu çok önemli olmaktadır. Metilasyon derecesine göre; normal metilasyon, hipometilasyon (metilasyonun azalması), hipermetilasyon (metilasyonun artması) hastalık ve sağlık durumlarını belirlemektedir. Embriyonun gelişiminde organogenez evresinde metilasyon derecesi en yüksek (hipermetilasyon) düzeydedir. Yaşlılıkta ve kronik hastalıklarda genel olarak hipometilasyon olmakta, bunun sonucu genomda instabilite ve pek çok gende yetersiz aktivite olmaktadır. Diğer taraftan yaşlılıkta DNA’nın bazı bölgelerinde ise hipermetilasyon olmaktadır. Bu ise kontrol enzimlerinin azalmasına neden olmaktadır. Hipo ve hipermetilasyon dengesi gıdalarda bulunan biyoaktif bileşenler tarafından embriyo döneminden başlayarak yaşlılık ve kronik hastalıklarda epigenetik değişimlerle sağlık açısından yararlı veya zararlı olmaktadır. DNA metilasyonu zigot oluşumunda baskılanmakta (hipometilasyon), embriyo döneminde artmakta (hipermetilasyon), yaşlılıkta ise tekrar azalmaktadır (hipometilasyon). Uygun zamanda uygun genlerin aktive olması ve uygun proteinlerin sentezlenebilmesi, geri dönüşümlü ve nesiller arası aktarılabilen, bir şekilde epigenetik mekanizmalarla gerçekleşmektedir. Kanser, kalp-damar ve diğer metabolik hastalıklarda, hastalığın teşhis, tanı ve tedavisinde hipo ve hiper metilasyon araştırmaları yapılmaktadır8. Şekil 3 nutriepigenetik regülasyonda fonksiyonel olan enzimleri, nütriepigenomik mekanizmaları, gıdaları ve gıdalarda bulunan biyoaktif bileşenleri göstermektedir.
Kaynaklar: 1-Feinberg AP.(2018) The Key Role of Epigenetics in Human Disease Prevention and Mitigati- on. N Engl J Med 2018; 378:1323. 2-Céline Tiffon(2018) Review: The Impact of Nutrition and Enviro- mental Epigenetics Human Health. International J.of Molecular Scien- ces. 19, 3425. MDPI Publications. 3- S. Malireddy, Sainath R. K, Jordan, D. Secor,T. O. Gurney, J. L. Abbott, G. Maulik, K. R. Mad- dipati and N. L. Parinandi(2012) Phytochemical Antioxidants Modulate Mammalian Cellular Epigenome: Implications in He- alth and Disease. ANTIOXIDANTS & REDOX SIGNALING Volu-
me 17, Number 2 p:327-340. 4-F. Zehra Kadayifci, S. Zheng, Y. Xiang Pan (2018) Molecular mechanisms underlying the link between diet and DNA meth- ylation. Int J Mol Sci. 2018 Dec; 19(12): 4055.MPDI publication. 5-Paluch BE, Naqash AR, Brumberger Z, et al. (2016) Epigenetics: A primer for clini- cians. Blood Rev 2016; 30:285. 6-Oliveira PH, Ribis JW, Garrett EM, Trzilova D, Kim A, Sekulovic O, et al. (January 2020). “Epige- nomic characterization of Clostri- dioides difficile finds a conserved DNA methyltransferase that mediates sporulation and patho- genesis”. Nature Microbiology. 5(1): 166–180. doi:10.1038/s41564- 019-0613-4. PMC 6925328. PMID 31768029 7- Oliveira PH, Fang G (2020) Conserved DNA Methyltrans- ferases: A Window into Fun- damental Mechanisms of Epi- genetic Regulation in Bacteria. Trends Microbiol. 2020 May 13:S0966-842X(20)30100-1. doi: 10.1016/j.tim.2020.04.007. Online 8-A. A. Johnson, K. Akman, S. R.G. Calimport, D. Wuttke, A. Stolzing, J. P. de Magalhães(2012) The Role of DNA Methylation in Aging, Rejuvenation, and Age-Related Disease Rejuvenation Res. 15(5): 483–494. PMID Publication.
PROF. DR. FATİH YILDIZ-TUĞBA ÖKSÜZ
ODTÜ, ULUSLARASI MOGAN ARAŞTIRMA MERKEZİ,ANKARA
Comments