Mikrobiyomlu ya da mikrobiyomsuz

Konak-mikrobiyom etkileşimleri son yılların en popüler konularından biri. Canlıların mikrobiyomlarının organizmasağlığı ve hastalıklarla ilişkilendirildiği, çeşitli hastalıkların tedavisinde mikrobiyom transferi denemelerinin yapıldığı bir dönemi yaşıyoruz. Mikrobiyom ile canlı arasında olan karmaşık evrimsel ilişkiler ağını henüz tam anlamıyla çözebilmiş değiliz. Ancak bu alandaki yeni yayınlar ve araştırmalar, hastalıkların oluşum mekanizmalarına mikrobiyomumuzun katkılarını yavaş yavaş ortaya çıkarıyor. Genome Research dergisinde geçtiğimiz ay yayınlanan araştırma da bunlardan biri1. Duke Üniversitesinden araştırmacılar mikrobiyomun farelerde ve zebra balıklarında gen ifadesini değiştirdiğini göstermeyi başardılar. Genom üzerindeki gen bölgeleri çeşitli düzenleyici bölgelere de sahiptir. Bu bölgelere bağlanan transkripsiyon faktörü adı verilen özel proteinler, bir genin aktif ya da pasif hale gelmesini sağlarlar. Aktif hale gelen genin kodu kalıp olarak kullanılır ve genin protein ürünü hücrede üretilir. Transkripsiyon faktörlerini bu özel bölgelere ise bazı kolaylaştırıcı proteinler taşır. Mikrobiyomdan arındırılmış model fareler ile mikrobiyoma sahip fareleri karşılaştıran araştırmacılar, mikroorganizmaların varlığında bazı kolaylaştırıcıların farklı hareketettiğini gözledi. Bu kolaylaştırıcıları daha derinlemesine inceleyen araştırmacılar bunların antik bir transkripsiyon faktörü olan Hnf4a’ya (Hepatocyte nuclear factor alpha 4, hepatosit çekirdek faktörü alfa 4) bağlandığını ortaya çıkardı. Hnf4a ‘nın Crohn’s hastalığı (bir tür inflamatuvar bağırsak hastalığı), obezite ve diyabet gibi hastalıklarla ilintili olduğu daha önce yapılmış çalışmalardan bilinmekteydi.  Bu protein inflamatuvar bağırsak hastalıklarında mikropların etkisine karşı koruyucu bir rol oynamakta idi. Araştırmacılar model fare ve balıklarda mikrobiyomun Hnf4a’yı kısmen pasif hale getirebildiğini gösterdi. Hnf4a tamamen pasifleştirildiğinde mikrobiyoma sahip model fare ve balıklarda, inflamatuvar bağırsak hastalıklarının gen ifadesine benzer şekilde gen ifadesinin değiştiği gösterildi.  Araştırmacılar mikrobiyomdaki mikropların hangilerinin, hangi yolla bu proteini etkisiz hale getirdiklerini henüz bilmese de, fare ve balık gibi iki omurgalıda da benzer olayların gözlenmesi, bu mekanizmanın omurgalıların evrimsel akrabaları için de yüksek ihtimalle geçerli olduğunu göstermekte. 

Bütün bu çalışmalar mikrobiyom-canlı ilişkilerinin evrenselliğinin altını çizerken, geçtiğimiz hafta Bio RXivön baskı sunucusunda (Hakemli bir dergide yayınlanmadan önce) bilim kamuoyuna sunulan bir araştırma bazı tür tırtılların sindirim sistemlerinin beklenenin tersine mikrobiyomsuz olduğunu ortaya koydu2. Çalışma on altı familyadan 124 çeşit tırtılla yapıldı. Benzer sonuçların bazı böcek türlerinde de geçerli olduğu biliniyor. Araştırmacılar kendileriyle yapılan röportajda3 bu tür bir çalışmayı (Ana akım çalışmaların tersine negatif sonuçlar içeren) ana akım dergilerde yayımlamanın, hakemleri ikna etmenin zorluğunu da dile getirdi. Henüz bu istisnai durumların (İstisna olup olmadıklarını da aslında henüz bilmiyoruz) canlılar dünyasında neden görüldüğüne ilişkin çok fazla bir fikrimiz olmasa da yukarı da aktardığım her iki çalışma da hem pozitif hem de negatif sonuçların öneminin altını bir kezdaha çizmekte.

1 Davison et al. Microbiota regulate intestinal epithelial gene expression by suppressing the transcription factor Hepatocyte nuclear factor 4 alpha. Genome Research, 2017; gr.220111.116 DOI: 10.1101/gr.220111.116 

2 Hammeret al. Caterpillars lack a resident gut microbiome , doi: https://doi.org/10.1101/132522

3 Erin Ross, The curious case of the caterpillar’s missing microbes, Nature, 2017 doi:10.1038/nature.2017.21955