Ailevi Akdeniz Ateşi, Kara Vebaya Direnç Kazandırdığı İçin Pozitif Seçilime Uğrayarak Yaygınlaşmış Olabilir!

Bu yazıda, 2020 yılında Nature Immunology dergisinde yayımlanan bir makaleyi^[1] inceleyeceğiz. İncelediğimiz bu çalışma, Doğu Akdeniz kökenli popülasyonlarda Ailevi Akdeniz ateşi görülme sıklığının, tarih boyunca süregelen veba salgınlarının kurmuş olduğu seçilimsel baskıyla ilişkisini irdelemektedir. Gelin şimdi bu tarihsel sürecin kalabalık insan nüfuslarının genetiğini şekillendirmesi nasıl incelenmiş adım adım konuşalım. Önce Ailevi Akdeniz ateşi ve vebada rol oynayan hücresel mekanizmaları ele alalım.

Pek çok bakteri, salgıladıkları toksinler aracılığıyla RhoA adı verilen bir hücre içi proteini etkisiz hale getirir. Bu proteinin aktif halde bulunması, akyuvarların hücre iskeletinin bir arada durması için elzemdir. Dolayısıyla bahsettiğimiz bakteriler bu proteini etkisiz hale getirerek bağışıklık sistemimizi bastırmış olurlar. Buna karşı bağışıklık sistemimizin de bir cevabı vardır. RhoA’nın etkisiz hale getirilmesiyle pirin inflamazomu aktif hale getirilir ve bu durum pro-inflamatuar sitokinlerin salınımı ve piroptozla sonuçlanır.

Vebaya sebep olan Yersinia pestis ve yakın kuzenleri olan Yersinia pseudotuberculosis ve Yersinia enterocolitica, az önce bahsettiğimiz RhoA proteinini etkisizleştiren bakterilerden bir noktada ayrılır: YopM adı verilen, pirin inflamazomunu etkisiz hale getiren bir virülans faktörüne sahiptirler. Ailevi Akdeniz ateşi görülen bireylerde pirin proteininde meydana gelen mutasyon, pirin inflamazomunun YopM tarafından etkisiz hale getirilmesini etkileyeceği için Ailevi Akdeniz ateşinin vebaya karşı direnç kazandırdığı düşünülmüştür.

İncelediğimiz makalede bu düşünce, genetik veritabanı analiziyle, fareler üzerinde yapılan analizlerle ve biyokimyasal analizlerle desteklenmiş, ayrıca günümüzde yaşayan Ailevi Akdeniz ateşi taşıyıcılarının tarihsel veba salgınlarından önce Orta Doğu civarında yaşayan ortak atalarla bağlantılı olduğu sonucuna ulaşılmıştır.

Familial Mediterranean Fever Foundation

Yersinia Virülans Faktörü YopM’nin Pirin İnflamazomunu Baskılaması

Araştırmacılar, söz konusu mekanizmada rol alan proteinlerin birbirleriyle etkileşimini immünoblot yöntemiyle incelediler. YopM virülans faktörünün pirin proteininin yapısında 208'inci ve 242'inci sıralarda bulunan serin aminoasitlerini fosforile ederek 14-3-3 zeta adlı proteinin pirine bağlanmasını sağladığını ve bu bağlanmanın pirinin işlevini baskıladığını tespit ettiler.

Peki YopM bu fosforilasyon işlemini nasıl sağlıyordu?

YopM’nin PKN ve RSK adı verilen iki serin/treonin protein kinaz enzim ailesinin üyeleriyle etkileşime girdiğini biliyorlardı. Daha önceki çalışmalarında ise PKN kaynaklı pirin fosforilasyonunun YopM varlığında arttığını in vitro gözlemlemişlerdi. Bunun üzerine RSK kaynaklı pirin fosforilasyonunun da YopM varlığında nasıl etkilendiğini analiz ettiler ve fosforilasyonun sadece YopM ortamda varken gerçekleştiğini ve yüksek derecede gerçekleştiğini tespit ettiler.

Fosforilasyonun mekanizmasını anlamak için ise yine bir protein etkileşim analizi gerçekleştirdiler. Sonuçlara göre YopM, pirinin N-ucu ile doğrudan etkileşime giriyordu. Literatürdeki YopM-RSK etkileşimi çalışmalarını da inceleyince, YopM’nin RSKları pirine bağlayan bir adaptör protein olarak işlev gördüğü sonucuna vardılar. Sonuçlara göre hem pirin-YopM etkileşiminin hem de YopM-RSK etkileşiminin sağlanması ve ayrıca pirin proteininin PYRIN adı verilen spesifik bir bölgesinin var olması, pirin inflamazomunun işlevinin baskılanması için gereklidir.

Öte yandan Ailevi Akdeniz ateşine sebep olan pirin mutasyonlarının, YopM’nin pirine bağlanmasını ve dolayısıyla pirin fosforilasyonunu azalttığını tespit ettiler. Fosforilasyonun pirinin işlevini baskıladığını hatırlarsak, bu demektir ki pirinin daha az fosforile olması vebanın virülans faktörü YopM’ye karşı, dolayısıyla da vebaya karşı bir çeşit direnç kazandırmış olacaktır.

Nature

Ailevi Akdeniz Ateşi ile Kara Veba İlişkili Olabilir mi?

Tüm bu bulgulardan sonra araştırmacıların hipotezi, Ailevi Akdeniz ateşi hastaları ve taşıyıcılarında pirin inflamazomunun Y.pestis’e diğer insanlardakine göre daha yüksek ölçüde tepki vereceğiydi.

Bu hipotezi test etmek için yaptıkları deneyler sonucunda, pirin proteinini sentezleyen tüm hücrelerden IL-1β salındığını fakat Ailevi Akdeniz ateşi ile ilişkili pirin mutasyonlarına sahip hücrelerden, normal hücrelere ve Ailevi Akdeniz ateşiyle ilişkili olmayan pirin mutasyonlarına sahip hücrelere kıyasla önemli ölçüde daha fazla IL-1β salındığını tespit ettiler. Hücreler Y. pestis ile enfekte edildiğinde ise Ailevi Akdeniz ateşi ile ilişkili pirin mutasyonlarının sebep olduğu IL-1β salınımının Y. pestis tarafından etkisiz hale getirilemediğini hatta IL-1β salınımının arttığını gördüler. Öte yandan normal hücrelerde IL-1β salınımı bundan çok daha düşük seviyelerdeydi. Yani kısaca, veba bakterisi normal hücrelerin sitokin salınımını engelleyebilirken, Ailevi Akdeniz ateşine sahip bireylerin hücrelerinde bu salınımı engelleyemez.

Aynı deney, Y.pestis gibi pirin baskılayıcı bir özelliğe sahip olmayan, yazımızın başında anlatıldığı gibi RhoA’yı etkisiz hale getirerek pirin inflamazomunun aktifleştirilmesine sebep olan bakterilerden birisi olan Burkholderia cenocepacia kullanılarak yapılmış ve IL-1β salınımının Ailevi Akdeniz ateşi hastalarında sağlıklı insanlarla aynı olacağı tespit edilmiş. Yani buradan açıkça görülüyor ki, Ailevi Akdeniz ateşi özellikle Yersinia virülans faktörü YopM’ye karşı spesifik bir bağışıklık sağlıyor, genel olarak bakteriyel enfeksiyonlara karşı değil. Ailevi Akdeniz ateşinin vebaya karşı sağladığı direnç, Ailevi Akdeniz ateşine sahip fareler üretip bu fareleri sağlıklı farelerle birlikte Y. pestis ile enfekte ederek gözlemlenmiş ve Ailevi Akdeniz ateşinin Y. pestis’e karşı direnç sağladığı hipotezi bir kez daha doğrulanmıştır.

Daha önce de bahsedildiği gibi Y. pestis’e karşı direnç sadece Ailevi Akdeniz ateşi hastalarıyla sınırlı değildir, taşıyıcılar da kapsam dahilindedir. Örneğin şu mutasyonların asemptomatik heterozigot taşıyıcılarında da monositlerinin sağlıklı bireylerinkilere göre daha fazla IL-1β salgıladığı tespit edilmiştir:

• MEFV_p.M694V,
• MEFV_p.M680I,
• MEFV_p.V726A.

Bu mutasyonlar ne anlama geliyor? MEFV söz konusu gen, yani pirin proteinini ifade eden gen. Sonrasında gelen “p” harfi bu genin kodladığı “protein”den bahsedildiği anlamına geliyor. Sonrasında gelen M694V gibi X###Y formatındaki kodlamada ise ### pozisyonundaki X aminoasidinin mutasyon sonucu Y aminoasidine dönüştüğü ifade ediliyor. Yani MEFV_p.M694V notasyonunun anlamı: MEFV geninin kodladığı proteinin 694üncü pozisyonundaki metiyonin aminoasidi, valin aminoasidine dönüşmüştür.

Sonuç

Sonuç olarak bu çalışmanın sunduğu güçlü kanıtlar neticesinde denebilir ki, tarih boyunca süregelen veba salgınlarının, evrimsel süreçte çok yeni sayılan bir dönemde, Ailevi Akdeniz ateşiyle ilişkili MEFV mutasyonlarının pozitif seçilimini sağlamış olması muhtemeldir.

Yürütülen genetik veri analizleri neticesinde ise MEFV_p.M694V ve MEFV_p.V726A mutasyonlarına sahip bireylerin son ortak atalarının en az ~1800 yıl önce, yani Birinci Veba Pandemisinin başlangıcı olarak kabul edilen MS 541 senesindeki Justinian veba salgınından çok önce yaşadığı hesaplanmıştır. Her ne kadar tarihsel kayıtlara geçmiş olmasa da yakın tarihli biyoarkeoloji ve paleogenetik çalışmaları Y. pestis kaynaklı veba salgınlarının Geç Neolitik dönemden beri Avrasya'nın çeşitli bölgelerinde görüldüğünü gösteriyor.

Yakın Doğu ve Doğu Akdeniz'i yüzyıllarca etkilemiş olan veba salgınlarının sonucu olarak bu mutasyonlara sahip bireylerin, yüksek oranda ölüme yol açan bu salgınlarda hayatta kalarak genlerini gelecek nesillere aktarabilmesi için uygun koşulları sağlamıştır.