|
|
12 Aralık 2020, 12:27
|
#1 |
  |
Radyasyonun Bitkiler Uzerindeki Etkileri Nelerdir?
Iyonlastirici ve iyonlastirici olmayan radyasyon olmak uzere iki tur radyasyon vardir, bunlardan ilki atomlar veya molekuller ile etkilesime girerken ikincisi girmez. Insanligin gelismesiyle birlikte gelisen teknolojik gelismeler, giderek artan radyasyona maruz kalmaya yol acmistir. Radyasyona bagli etkiler, organizmalari olusturan hucreleri farkli sekillerde etkiler. Bu da etkilenen organizmada cesitli etkilere neden olduklari anlamina gelir. Radyasyonla degistirilen DNA metilasyonu, bu baglamda etkilenen hucresel sistemlerden biridir. DNA metilasyonu, ozellikle hucresel radyosensitivite ile iliskili olan onemli bir epigenetik mekanizmadir ve ayrica radyoterapi veya kemoterapiye karsi artan direncle de iliskili olabilir. Bitkileri icerenlerden insan deneklerle yurutulenlere kadar cesitli calisma turlerinde bu fikri destekleyen bilimsel kanitlar artmaktadir. Bu alanda artan egilimli son sonuclar mevcuttur.
Radyasyonun Bitkiler Uzerindeki EtkileriRadyasyonun Bitkiler Uzerindeki Etkileri Nelerdir? Genellikle dusuk molekuler agirliga sahip olan flavonoidler, ureme ve sinyal yollari, UV korumasi, UV korumasi uzerinde cok cesitli etkiler gosterebilir. Fitopatojenlere karsi koruma ve sinyal yollarinin yani sira farkli fizyolojik alanlarda belirli roller oynayabilen ikincil metabolitler grubudur. Genellikle bitkiler tarafindan sentezlenen bu molekullerin sentezi, biyosentetik yollarin temelini olusturan fenilpropanoid yolla gerceklesir. Bu molekuller, fenilpropanoid yolla p-Coumaroyl-CoA olusumuna yol acan shikimik asit yolu ile sentezlenir. Bu sentez metabolizmasi, fenilalanin amonyak liyaz (PAL), sinamat 4-hidroksilaz (C4H) ve 4 kumarat-CoA (4CL) olmak uzere uc enzim tarafindan gerceklestirilir. Coumaroyl-CoA ayrica kalkon sentaz (CHS) ve kalkon izomeraz (CHI) ile etkilesime girerek farkli flavonoid molekullerinden naringenin’e donusturulur. Bir tur iyonize olmayan radyasyon olan ultraviyole-B (UV-B) radyasyonu, genellikle bitkilerde flavonoid biyosentezi uzerinde olumlu bir etki gosterir. Ultraviyole-B isinlari genellikle flavonoid sentezini guclendirir ve flavonoid sentezinde artisa neden olan tek turdur. Bununla birlikte, ultraviyole-B disinda, daha genis bir bant araliginda gunes enerjisi veya gunes disi kaynaklarin ROS’u hemostazi etkiler. Mevcut stres kosullari, birkac enzimatik antioksidani notralize edebilirken, flavonoidler ikincil bir savunma sistemi gorevi gorebilir. Son yillarda epigenetik mekanizmalarin gen ekspresyonu uzerindeki etkilerine dair artan bilgiler nedeniyle bu alanda da etkili mekanizmalar ortaya cikmistir. Ozellikle, metillenmis sitozinler tarafindan gen ekspresyonundaki artis veya azalmanin hucre ici duzenlenmesinin bitkilerde de gecerli oldugu gosterilmistir. Ayrica DNA metilasyon dinamikleri uzerinde bir dizi abiyotik stres faktorunun etkili oldugu bulunmustur. DBR2 geninin demetilasyonu ve artemisinin biyosentezi icin sitozin metilasyonu ile ultraviyole-B isinlari arasinda bir iliski gosterilmistir. Uzay Radyasyonu Son yillarda, Ulusal Havacilik ve Uzay Dairesi (NASA) ve diger ulkelerin uzay ajanslari, meteorlar arasinda, Ay ve Mars’a veya Dunya’ya yakin asteroitler uzerinde insanli uzay gorevleri ve teknolojileri gelistirmek icin politikalar izlemeye baslamislardir. Baska bir deyisle, Dunya’nin azalan kaynaklarinin yerini alabilmek icin bu tur politikalari baslatmak zorunda kalmislardir. Beklendigi gibi, bu gorevlerle ilgili en buyuk sorun, astronotlarin derin uzay ortaminda karsilasabilecekleri birkac tehlikeli durumdur. Bunlardan bazilari tahmin edilebilirken digerleri tahmin edilemez olma egilimindedir. Bu tehlikeli durumlar arasinda en onemlileri protonlari, yuksek enerjili (H) veya yuksek atom numarali radyasyonu (HZE; yuksek atom numarasi (Z) ve enerji) ve galaktik kozmik radyasyonu (GCR) icerir. HZE’ler, elektrik yuklerinin +2 olmasi nedeniyle, iyonlasma yoluyla karsilastiklari hucre veya dokularda hasara neden olur. Mars’a seyahat gibi derin uzay gorevleri sirasinda astronotlarin maruz kalacagi bu tur radyasyonun ciddi bilissel bozukluklara neden oldugu gosterilmistir. Uzay gorevlerinde radyasyona bagli diger etkiler arasinda beyinde artmis oksidatif stres, noroinflamasyon, noronal yapilarin bozulmasi ve sinaptik butunlugun bozulmasi gibi diger fonksiyonel ve yapisal degisIklikler yer alir. Uzay radyasyonunun bu etkilere neden olabilecegi mekanizmalarla ilgili oldukca az sayida calisma vardir. Bununla birlikte, merkezi sinir sistemi (CNS) islevlerinde bu dramatik degisIklikleri meydana getirmesi muhtemel molekuler mekanizmalar nispeten acikliga kavusturulmustur. Beynin biyolojik islevleri cok katmanli, cok islevlidir ve epigenetik mekanizmalar, ozellikle DNA metilasyonu ve histon modifikasyonlari, bilis icin kritik olan duzgun isleyis icin oldukca onemlidir. Son gelismeler, ozellikle noroepigenetik alaninda olanlar, DNA metilasyonundaki kalici degisIkliklerin ogrenme becerilerini ve hafizayi onemli olcude etkileyebilecegini gostermistir. Radyasyonun Bitkiler Uzerindeki Etkileri Nelerdir?DNA metilasyonunun manipulasyonu icin bir metil grubu donor diyetine maruz kalan hayvanlarda calismalar yapilmistir. Bu calismalarda glutamat reseptoru ile iliskili genlerde ekspresyon degisIklikleri, yeni nesne tanima ve korkusuzluk gostermistir. Toksisite ve kimyasal stabilite yoklugunda, bazi DNA metilasyon enzimlerinin ogrenme ve hafizasinin DNA metilasyon mekanizmalari yoluyla genetik olarak degistirilebilecegi gosterilmistir. Bazi calismalar, hafiza organizasyonunun ve bagimlilik gibi davranislarin, virusler yoluyla metil grubu ekleyen veya cikaran belirli DNMT’lerin aktivitesini azatligi bulunmustur. Ve 10-11 translokasyon metilsitozin dioksijenaz (TET) enzimlerinin ekspresyonundaki degisIklikler yoluyla degistirilebilecegini gostermistir. Birkac epigenetik modifikasyondan en cok arastirilan, sitozinin DNMT’deki 5-metilsitozin (5mC) modifikasyonudur. Bu tur modifikasyonlar, cogunlukla genlerin transkripsiyonunu etkileyen promoter bolgelerinde yogunlasmistir. Bununla birlikte, bilimsel arastirmalar, 5mC’nin dinamik oldugunu ve ayrica tum DNA zinciri boyunca veya X kromozomu gibi belirli bir kromozom uzerinde yogunlasabilecegini gostermektedir. Bolunen hucrelerde DNMT enzim grubunun (ozellikle DNMT1) DNA metilasyonu, hucre farklilasmasi icin oldukca onemlidir. Bir yetiskin beynini olusturan terminal olarak farklilasmis noronlarda, DNMT enzimleri (ozellikle DNMT3a ve 3b) ozellikle onemlidir. Cunku de novo metiltransferaz aktivitesi, genomu olusturan DNA’daki onceden belirlenmis sitozinlere metil gruplari ekler. Ozellikle mitotik noronlarda DNMT3a ekspresyonu miktari yuksek oldugunda yetiskin beyni icin onemlidir. Ek olarak, 5mC ortam oksijeni ile oksitlenebilir veya TET enzimleri ile modifiye edilebilir. TET enzim grubundan TET3, CNS’deki en yaygin enzimdir, ogrenme ve hafiza islevi ile yakindan iliskili oldugu bilinmektedir. Benzer sekilde, TET1’in potansiyel onemi, noronal aktiviteye gore degisebilen DNA metilasyon motifleriyle ilgilidir. 5mC’nin oldukca kararli, modifiye edilmis ve oksitlenmis bir formu olan 5-hidroksimetilsitozin (5hmC), beyinde vucudun diger organlarindan daha yuksek seviyelerde bulunur. Ek olarak, 5hmC, gerektiginde DNA onarim mekanizmalari ile aktif olarak deamine edilebilir ve stabilitesine ragmen, etiketlenmemis sitozinlere geri dondurulebilir. Dusuk Doz Iyonlastirici Radyasyon ve Oksidatif Stres Iyonlastirici radyasyon, karsilastigi maddelerin atomlari uzerinde dogrudan veya dolayli olarak iyonlastirici etkiler gosterebilir. Pozitif yuklu parcaciklar, karsilastiklari maddelerin atomik yapisini bozmaya yetecek kadar enerji icerdiklerinden dogrudan iyonlastiricilardir. Bu yuklu parcaciklar nispeten buyuk kutlelidir ve kisa mesafelerde oldukca etkilidir. Ancak gama gibi kutlesiz ve dalga benzeri radyasyon hizin isiginda hareket ettigi ve iyonlastirici radyasyon elektronlarda oldugu gibi hizli hareket ederler. Bu nedenle enerjilerini karsilastiklari atomlarda birakarak yuklu parcaciklar uretirler. Bu hizli hareketin bir sonucu olarak, biyolojik organizmalarla karsilasmalari halinde, canli hucrelerdeki DNA, RNA ve proteinler gibi biyomolekullere dogrudan zarar verebilir. Ayrica yuksek derecede reaktif oksijen turleri (ROS) olusturabilirler. Iyonlastirici radyasyon, amino asitler gibi biyolojik maddelerin varliginda nitrik oksit sentaz (NO) olusumuna neden olarak ROS uretimini de uyarabilir. Bu NO molekulu, peroksinitrit (ONOO-) uretmek icin superoksit radikali (O 2 -) ile etkilesime girebilir. Peroksinitrit, DNA bazlari, proteinler ve lipidler gibi biyomolekullerle etkilesime girebilen guclu bir oksidan radikaldir. Nikotinamid adenin dinukleotid fosfat (NADPH) oksidaz, hucre ici ROS uretimine neden olan bir baska onemli molekuler kaynaktir. NADPH oksidaz, aktive edilmis ve fagositik olmayan hucrelerin zarinda bulunan cok sayida alt birimi olan karmasIk bir enzimdir. NADPH oksidaz, elektronlari hucre zarindan hucre disi molekuler oksijene sitoplazmik NADPH yoluyla tasiyarak superoksit anyonlari uretir. NADPH oksidaz ailesinin uyeleri olan NOX4 ve NOX5’in LDIR hizlandirici tarafindan aktivasyonu, potansiyel DNA hasari ile iliskilendirilmistir. LDIR gibi uyaranlarin mitokondri uzerindeki etkisi hemen hemen ayni yolla gerceklesir. Mitokondri, bir grup enzim iceren organellerdir. Mitokondride meydana gelen bir dizi reaksiyon, elektronlarin mitokondriden kacmasi nedeniyle serbest radikal yan urunlerinin olusumuna da yol acabilir. Bu kacan elektronlar bazal seviyede superoksit olusumuna katkida bulunur. Yuksek enerjili radyasyon, mitokondriden elektron salinimini artirarak elektron akisini etkiler ve bu da asiri superoksit uretimine neden olur. Ayrica, iyonlastirici radyasyon, aconitase dahil mitokondriyal proteinlerden elektron tasima zinciri (ETC) enzimlerini inhibe ederek mitokondrinin islevini bozar. Bu tur LDIR aracili mitokondriyal etkiler, hucre ici oksidatif stres seviyelerini arttirir ve yuksek ROS sinyallemesine yol acar. Bu programlanmis hucresel degisIklikler, ilk maruziyetin ardindan hucre bolunmelerinden sonra olusan yavru hucrelerde meydana gelir. Radyasyonun Bitkiler Uzerindeki Etkileri Nelerdir?Genomik istikrarsizlik ve LDIR kaynakli degisIkliklerden sonra Mendel olmayan mekanizmalardaki artan degisIklikler, LDIR’nin epigenetik tabanli mekanizmalar araciligiyla hareket ettigini dusundurmektedir. Yapilan calismalar, radyasyona bagli DNA metilasyonunun RNA ekspresyonu gibi hucresel degisIklikler gostermistir. Histon modifikasyonu ve gen dizilerinin sacma donusumu, genellikle kanser modellerinde, bu calismalardan elde edilen molekuler ve mekanik bilgiler, cesitli biyolojik hucresel sistemlere oldukca uygulanabilir. Son calismalar, LDIR maruziyetinin hucre ici DNA metilasyon profilini degistirebilecegini gostermistir. Hayvan modelleri kullanilarak, LDIR maruziyetinin global metilasyonun azalmasi uzerinde farkli doza, cinsiyete ve dokuya ozgu etkilere sahip oldugu gosterilmistir. LDIR tipi radyasyonun meme kanseri hucrelerinde TRAPC1, FOXC1 ve LINE1 (Uzun Serpistirilmis Nukleer Element-1) genlerinde lokusa ozgu DNA hipometilasyonuna neden oldugu gosterilmistir. Bu tur hipometilasyonun bir sonucu olarak, DNA metiltransferaz enzimlerinin yani sira metillenmis CpG baglayici proteinlerin ekspresyon seviyelerinde bir dusus gozlenmistir. Benzer sekilde, LDIR, LINE-1’in hipometilasyonu ve aktivasyonu ile iliskilendirilmistir. Ayrica artmis artmis LINE-1 ekspresyon seviyelerine ve artmis genomik duzensizliklere yol acmistir. LDIR’nin azaltilmis kuresel DNA metilasyonu uzerindeki etkileri, nukleer endustride calisanlara kiyasla kontrol gruplarinda daha olumlu gorunmektedir. Bu nedenle dogal olarak radyasyona maruz kalmaktadir. Ilgili calismalarda, LINE-1 metilasyon miktari, kontrollere kiyasla isinlanmis iscilerde daha yuksektir. Bu calisanlarda, azalmis global metilasyonun, hucresel kromozom anomalilerinde onemli olcude daha yuksek oldugu gozlemlenmektedir. Bu nedenle, LDIR aracili azaltilmis global metilasyon modelleri, radyasyona maruz kalma ile artan genomik duzensizlik arasinda bir baglanti oldugunu gosterir. LDIR enerjisine maruz kalmanin global metilasyonda azalmaya neden olmasina ragmen, promoter hipermetilasyonlarinin global hipometilasyona kiyasla daha stabil oldugu gosterilmistir.
________________
Bizde Mutsuz Olalim ~
|
|
|
| Konuyu Toplam 1 Üye okuyor. (0 Kayıtlı üye ve 1 Misafir) | |
|
|
Normal
