Erkek sivrisinekler yalnızca bir X kromozomuna sahip olmayı nasıl telafi ediyor

Çoğu insan sivrisineklerin gezegendeki en sinir bozucu türler arasında olduğu konusunda hemfikirdir. Bir yandan bizi ısırmanın, kanımızı emmenin bir yolunu ararken, bir yandan da sızlanan, pırpır eden kanatlarıyla bizi gece boyunca ayakta tutuyorlar. Ancak sivrisinekler sadece bir baş belası olmanın ötesinde, aynı zamanda çok sayıda ciddi, bazen ölümcül hastalıkları da taşıyabilirler. Sivrisineklerin taşıyabileceği en tehlikeli hastalıklardan biri de sıtmadır. Sıtma, başta Afrika ülkeleri olmak üzere her yıl milyonlarca insanı etkileyen ve yüzbinlerce ölüme neden olan bir hastalıktır. Sıtmaya, özellikle bataklık sivrisineklerinin (Anopheles) sivrisinek ısırıkları yoluyla yayılan Plasmodium parazitleri neden olur. Daha da önemlisi, yumurta üretmek için kandaki besinlere ihtiyaç duyduklarından yalnızca dişi sivrisinekler ısırır. Bu nedenle bilim insanları, sıtmayla mücadelede yeni yollar geliştirmemize yardımcı olabileceği için erkek ve dişi sivrisinekler arasındaki moleküler farklılıklardan sorumlu mekanizmaları anlamakla ilgileniyorlar.

Tıpkı insanlar gibi sivrisineğin cinsiyeti de cinsiyet kromozomları tarafından belirlenir: Dişilerde iki X kromozomu (XX), erkeklerde ise bir X ve bir Y kromozomu (XY) bulunur. Erkeklerin X kromozomu geni sayısı dişilerin yarısı kadar olduğundan ve dolayısıyla X kromozomundan gelen protein miktarı da yalnızca yarısı kadar olduğundan bu durum sorunlu olabilir. Bunu telafi etmek için erkeklerde X kromozomu genlerinin ifadesini arttırmanın bir yolu olmalıdır. Ancak sivrisineklerdeki bu mekanizmanın ne olabileceğini kimse bilmiyordu.

Araştırmanın ilk yazarı olan ve Boehringer Ingelheim Fonds (BIF) bursuyla finanse edilen Dr. Claudia Keller Valsecci'nin grubundan Agata Kalita, araştırmaya öncülük etti. Mainz Üniversitesi Tıp Merkezi'nden Dr. Maria Felicia Basilicata, Fransa'daki Strazburg Üniversitesi'nden Dr. Eric Marois ve Hollanda'daki Groningen Üniversitesi'nden Profesör Franjo Weissing'in gruplarıyla işbirliği yaptılar. Araştırmacılar hep birlikte, protein SOA'nın (cinsiyet kromozomu aktivasyonu), erkek sivrisineklerde X kromozomu gen ekspresyonunu dengeleyen temel düzenleyici olduğunu keşfettiler. SOA'nın X kromozomu genlerine bağlanarak ve ekspresyonlarını artırarak çalıştığını ancak yalnızca erkeklerde olduğunu buldular. Öte yandan dişi sivrisinekler yalnızca az miktarda, çok kısa, işlevsel olmayan SOA üretir.

Kalita çalışmayla ilgili şu yorumu yaptı: "Bazı türlerde gelişim için cinsiyet kromozomlarındaki gen ifadesinin dengelenmesi şart. Ancak bazı türlerde böyle bir mekanizma hiç yok. Beklenmedik bir şekilde sivrisineklerde X kromozomu ifadesinin SOA ile dengelenmesinin gerekli olmadığını keşfettik. gelişim için ama bu erkeklere bir avantaj sağlıyor." Keller Valsecci şunları ekledi: "Bu, cinsiyet kromozomları üzerindeki gen ifadesini dengeleyen mekanizmaların ilk etapta nasıl evrimleşmiş olabileceğine dair önemli bir ipucu." Ortak kıdemli yazarlardan biri olan Basilicata şunları vurguladı: "Cinsiyet kromozomları üzerinde etkili olan moleküler prensipleri anlamak, çeşitli insan patolojilerinde erkekler ve kadınlar arasındaki farklılıkları anlamamıza yardımcı olacaktır."

Grubun Nature dergisinde yayınlanan bulguları, gen ifadesinin cinsiyet kromozomları üzerinde nasıl dengelendiğine dair anlayışımızda ileriye doğru atılan büyük bir adıma işaret ediyor. Araştırmacılar, yalnızca bir cinsiyeti etkileyen genlerin genetik olarak manipüle edilmesinin, kan emen dişi sivrisineklerin sayısını azaltmak için yararlı bir strateji olabileceğini ve bunun da sıtmaya karşı mücadelede büyük bir nimet olabileceğini düşünüyor.

Çalışmadaki rolü nedeniyle Agata Kalita'ya, Moleküler Yaşam Bilimleri 2023 Uluslararası Birnstiel Doktora Araştırma Ödülü'nde mansiyon ödülü verildi.