Genetik Kodun Gizemi Çözüldü: Türlere Özgü Beyin Yapısını Belirleyen Genler Keşfedildi

Bilim insanları, insan ve fare beyinleri arasındaki yapısal ve işlevsel farklılıkların temelinde yatan genetik mekanizmaları aydınlatan çığır açıcı bir araştırma gerçekleştirdi. Nature dergisinde yayımlanan çalışma, serebral korteksteki türlere özgü boyut ve organizasyon farklılıklarının, ortak genlerin gelişimsel ifade biçimlerindeki evrimsel değişimlerden kaynaklandığını ortaya koydu.

Araştırma kapsamında makine öğrenimi ve bilgisayarlı görü teknolojileri kullanılarak; gelişmekte olan fare ve insan neokorteksi ile insan kortikal organoidlerindeki hücre tipine özgü gen ekspresyon modelleri karşılaştırıldı. Bu yöntem sayesinde, evrimsel olarak korunan ve farklılaşan transkripsiyonel düzenlemeler tespit edilerek, türlere özgü "sito-temporal" (hücre ve zaman odaklı) gen ifade kalıpları belirlendi.

Çalışmanın en dikkat çekici bulgularından biri, JUNB adlı transkripsiyon faktör geninin davranış biçimi oldu. JUNB geninin, insanlarda öncül hücrelerde (progenitors) aktifken, farelerde nöronlarda ifade edildiği, yani iki tür arasında birbirini dışlayan tamamen farklı çalışma modellerine sahip olduğu gözlemlendi. Fareler ve insan kortikal organoidleri üzerinde yapılan fonksiyon kaybı ve kazanımı deneyleri, JUNB'nin öncül hücrelerin çoğalma hızını, nöron üretim zamanlamasını ve toplam nöron çıktısını çift yönlü olarak kontrol ettiğini kanıtladı.

Ek olarak araştırmacılar, insan radial glia hücrelerine özgü bir düzenleyici olan IRF1'i tanımladı. IRF1'in fare radial glia hücrelerinde ifade edildiğinde JUNB'yi aktive ettiği ve insan benzeri gen düzenleyici ağları harekete geçirdiği görüldü. Bu durum, farklı türler arasında uyuyan gelişimsel programların çapraz aktivasyonunun mümkün olduğunu gösteriyor.

Elde edilen bu sonuçlar, ortak genlerin zamanlama ve hücre bazlı düzenlemelerinin nasıl türlere özgü kortikal özellikler yarattığını ortaya koyarken, evrimsel süreçlerin moleküler düzeyde anlaşılması ve manipüle edilmesi için kritik bir çerçeve sunuyor.