Çok hücreli bir organizmanın hemen hemen her hücresi aynı türde genetik materyali, yani genomunu içerir. Bir organizmanın genetik bilgisinin deposu olan nükleik asit molekülleri olan kromozomlar, bir hücredeki en büyük moleküllerdir ve binlerce genin yanı sıra önemli intergenik DNA yolları içerebilir. Bu genom, gelişim sırasında cenin ve yetişkin bir aşamaya kadar milyonlarca kez ve sonrasında milyonlarca kez ölü hücreleri ve eksfoliyasyon sonucu kaybolan hücreleri yenilemek için yüksek doğrulukla çoğaltılmalıdır.
DNA replikasyonu ve DNA onarımı için birçok kofaktör ve substrat gereklidir. DNA’nın prova okuması sırasındaki herhangi bir hata, hatalı replikasyona neden olabilir, bu tür hataların birikmesi apoptoz yoluyla hücre ölümünü daha da tetikleyebilir. Sonuç olarak, endojen ve eksojen faktörlere bağlı genotoksik hakaretlerin bir sonucu olarak baz diziliminde veya kromozomal seviyede bir mutasyon birikimi vardır. Artık gelişimsel kusurların ve hızlandırılmış yaşlanmanın yanı sıra artan dejeneratif riskin altında yatan temel bir neden olarak kabul edilmektedir. Bunlar; infertilite, immün disfonksiyon, kanser ve kardiyovasküler ve nörodejeneratif hastalıklar gibi durumlardır.
Diyet referans değerleri (DRV’ler), eksiklik (örn., C vitamini eksikliği durumunda iskorbüt) veya fazlalığın (örn. hücre sisteminde fazla demir) tespiti günümüzde beslenme bozuklukları ile ilişkili bu aşırı koşulları belirlemek önemlidir. Ve en büyük zorluk, gıda, güçlendirilmiş gıda veya takviyeden yoksun olmayan ancak müdahale gerektiren popülasyonlarda bu tür gelişimsel ve dejeneratif hastalıkların önlenmesinde yatmaktadır. Farklı yaşam evrelerinde hem kişisel hem de genetik alt grup düzeyinde hücresel ve organizma performansını optimize etmek için tek tek veya kombinasyon halinde (besinler) uygun mikro besin alımı yoluyla değişir. Hücresel fonksiyonun optimizasyonu, nihayetinde nükleer ve mitokondriyal genomun zarar görmesinin önlenmesine bağlıdır.
Nutrigenomik Nedir?
Nutrigenomik, diyete yanıt olarak genetik varyasyonun etkisini gösteren, küresel olarak ortaya çıkan yüksek verimli bir bilimdir. “Nutrigenomik” terimi ilk olarak Peregrin tarafından verilmiş ve bir yıl sonra Van Ommen ve Stierum tarafından gözden geçirilmiştir. Moleküler bir çağda, Wellen ve Hotamışlıgil, besinleri, diyet sinyallerini hücreye ileten ve çeviren “sinyal molekülleri” olarak kabul eder ve hücresel sistem içinde çekirdekteki genlerin ekspresyonunu değiştirir, protein ve metabolit ekspresyonunda değişikliklere yol açar. Burada sorulması gereken soru şudur; yemekler az veya çok miktarda yenildiği zaman hücre sisteminde neler oluyor? Bu sorunun cevabını almak için, nutrigenomiklerin arkasındaki bilim olan gıda-gen bağlantılı sinyal mekanizmasını detaylı olarak incelemek gerekir.
Nutrigenetik ve nutrigenomik bilimleri üç temel faktöre dayanmaktadır. Bu faktörler;
• İlk olarak, etnik gruplar ve besinlerin biyoyararlanımından ve metabolizmasından etkilenen bireyler arasında büyük bir kalıtsal genomik çeşitlilik vardır.
• İkinci olarak, insanlar kültürel, coğrafi, ekonomik ve tat algısı farklılıklarına bağlı olarak yiyecek alışkanlıkları/besin mevcudiyeti ve seçimlerinde büyük farklılıklar gösterebilir.
• Üçüncüsü, yetersiz beslenmenin (eksiklik veya fazlalık) kendisi gen ekspresyonunu ve genom stabilitesini etkileyebilir.
Nutrigenomik alanı, DNA hasarını, epigenom değişikliklerini (DNA metilasyonu), transkriptomik (yani RNA ve mikro-RNA ekspresyonu), proteomik (örn. protein ekspresyonu) ve son olarak metabolomik, yani kontrollü metabolit değişiklikleri. Tüm alanın bireysel olarak incelenmesi ve hepsinin birbiriyle bağlantılı olması çok önemlidir.
Nutrigenomik içinde, besin-gen etkileşimi ve bunun hem nesiller arası hem de nesiller arası etkiler potansiyeli ile ilgili çalışmalar epigenetiktir. Genetikte, epigenetik, DNA dizisini değiştirmeden yukarı/aşağı regüle ederek belirli genlerin ekspresyonunu kontrol eden süreçlerdir, buna karşın epigenetikte gen ekspresyonunun geri dönüşümlü değişiklikleri, DNA metilasyonu, histon modifikasyonu ve kontrol eden kromatin ile ilişkili proteinlerden kaynaklanır ve tutma genlerinin ekspresyonu ve transpozonlar gibi parazitik DNA’nın ekspresyonunu bastırır. Bununla birlikte, epigenomik, bir hücrede/tüm organizmada bir genom üzerinde meydana gelen tam epigenetik değişikliklerin analitik kısmıyla ilgilenen çalışmadır. Epigenetik süreçler, bir organizmanın normal büyümesini ve gelişimini güçlü bir şekilde etkilemektedir. Epigenomik değişiklikler, diyetle değiştirilen 2 ila 3 nesile kadar kalıtsal olabilir.
Özetle, nutrigenomik çalışma, genetik ve halk sağlığı, gıda bilimi ve mutfak endüstrilerindeki dengeyi koruyarak insan popülasyonunu tehlike altındaki hastalıklardan korumak için ortak bir çaba gerektirir. İçine biraz domuz yağı veya tereyağı koyarak lezzetli bir yemek yapmak çok kolay ve lezzetli olabilir. Ancak tüm nüfus, çok fazla yağ veya tereyağı, ghee veya sağlık için iyi olmayan herhangi bir sağlıksız gıda ürünü kullanmadan iyi lezzetli sağlıklı yiyeceklerin nasıl hazırlanacağını kabul etmek zorundadır. Artan yaşam tarzı hastalıklarının mevcut eğilimini gözlemleyerek, beslenme uzmanı tarafından bireylerin genomik yapısına dayalı kişiselleştirilmiş beslenme diyet çizelgesi oluşturulmalıdır ve bu, nutrigenomiklerin gelecekteki yönü olacaktır.
Diyet Sinyalleri ve Besin Sensörleri
Karmaşık insan genomu ile ilgilenen nutrigenomik, spesifik diyet sinyali, sinyal algılayan veya algılayan reseptörleri tanımlayarak çok çeşitli besin konsantrasyonu ve çeşitli gıda beslenmesi açısından genom değişkenliğini deşifre etme yeteneğine sahiptir. Ruden ve diğer araştırmacılar bir nutrigenomik araştırmada model organizma olan Drosophila ile bir deney yaptı ve her besinin çeşitli afiniteler ve özgünlüklere sahip çok sayıda hedef bölgeye sahip olduğunu tasvir etmişlerdir. Drosophila’nın yağ benzeri dokulara ve diğer model organizmalara göre obezite ve ilişkili hastalıklar açısından insanlarla benzerlik gösteren bir lipid taşıma sistemine sahip olduğu bulunmuştur.
Ayrıca Müller ve Kersten özel hücresel algılama mekanizmalarını tanımışlar, bu mekanizmaların sinyal öğeleri olarak kabul edilen besin maddeleri ve diyet metabolitleri olduğunu belirlemişlerdir. Besinlerin moleküler yapısı, hedef bölgeye ulaşmak için belirli bir sinyal yolunun nasıl etkinleştirileceği bilgisini taşıyacak şekilde doğal olarak tasarlanmıştır. Yapıdaki küçük değişiklikler (örneğin, doymuş ve doymamış yağ asitleri veya kolesterole karşı bitki sterolleri), hangi sensör yollarının etkinleştirildiği üzerinde derin bir etkiye sahip olabilir. Bilim adamının moleküler yolları ve her bir besin maddesi tarafından yukarı/aşağı akış düzenlemesini tanımlaması büyük bir zorluktur.
Nutrigenomik çalışmaları, besinsel hedef genlerin genom çapında karakterizasyonu ile moleküler yolların tanımlanmasına izin verebilir. Bu tür bilgiler, araştırmacıların bireysel besin maddesinin eylem planını ve bunun sağlık ve hastalıklarda önemli bir rolü olan diyetle nasıl bağlantılı olduğunu anlamalarına yardımcı olabilir. Nihayetinde, nutrigenomik araştırma, çağdaş insanlar için kanıta dayalı sağlıklı gıda ve yaşam tarzı tavsiyelerinin ve diyet müdahalelerinin geliştirilmesine yol açacaktır.
Örneğin, Patsouris ve diğer araştırmacılar, PPARa’nın obezite üzerindeki rolü belirsiz olsa da , PPARa’nın tip 2 diyabetin obezite bağlantılı patofizyolojisinde nerede önemli bir işlevi olduğu konusunda bazı ipuçları olduğunu ortaya koymuştur. Son zamanlarda, PPARα’nın hepatik glukoneogenez ve gliserol metabolizmasında yer alan genlerin ekspresyonunu doğrudan düzenlediği gösterilmiştir. Viseral obezite, artan serbest yağ asidi seviyeleri ile bağlantılıdır. Sitozoldeki yüksek serbest yağ asitleri seviyeleri, plazma serbest yağ asitlerinin PPARa’ya bağlanmasını teşvik eder ve bu moleküller karaciğer tarafından “açlık” veya “glikoz ihtiyacı” sinyalleri olarak tanınabilir. Bu da artan glukoneogenez ile sonuçlanırken, PPARa’ya bağımlı şekilde, özellikle hepatik insülin direnci koşulları altında gerçekleşir. Ayrıca aç bırakılmış PPARa null fare mutantının (fonksiyonel PPARa eksikliği), hipotermi, hipoglisemi, hipoketonemi ve yüksek plazma içermeyen çeşitli metabolik kusurlardan muzdarip olduğunu belirlenmiştir.
Kaynakça:
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC4414021/
https://www.researchgate.net/publication/263156969_Nutrigenomic_foods_What_will_we_be_eating_tomorrow
https://www.eatingwell.com/article/2052292/what-is-nutrigenetics-and-should-you-be-eating-especially-for-your-genes/
Yazar: Özlem Güvenç Ağaoğlu