ArticlePDF Available

Derleme Makale / Review Paper Diyetle İlişkili Hastalıkların Önlenmesi ve Hayat Kalitesinin İyileştirilmesi İçin Genotiplemeye Dayalı Kişiye Özel Beslenme Genotype-Based Nutrition: Personalizing Diet to Improve Life Quality and Prevent Diet-Related Diseases

Authors:

Abstract

The science of nutrition aims to improve human health by a preventive approach, to slow down illnesses or even decrease their occurrence. The focus is on chronic diseases such as cardiovascular diseases, diabetes, obesity and some types of cancer. Human health is affected by a variety of environmental factors as well as the individual's hereditary background. Due to its progression in the last decades, molecular biology studies have become abundant in many health branches including nutrition science. Nutrigenomics is a field that studies the interaction of nutrients with genome and gene expression. Nutrigenetics is another field that examines the effects of genetic differences on diet-disease relation. The human genome project has brought in the concept of personalized nutrition, pointing out the individual differences between humans. Personalized nutrition tries to achieve health through genotype-based dietary interventions to prevent diet-related diseases and improve life quality. The reasons of genetic differences leading to the necessity of personalized nutrition are as genetic polymorphisms, epigenetic and epistatic interactions. Current techniques used in nutritional genomics; proteomics, metabolics and transcriptomics help to reveal genetic differences. In this review, we provide an overview of personalized nutrition from our point of view by describing the causes leading to this concept and the current techniques used in this field.
51
Akademik Gıda® / Academic Food Journal
ISSN Print: 1304-7582
http://www.academicfoodjournal.com
Akademik Gıda 9(4) (2011) 51-59
Derleme Makale / Review Paper
Diyetle İlişkili Hastalıkların Önlenmesi ve Hayat Kalitesinin İyileştirilmesi
İçin Genotiplemeye Dayalı Kişiye Özel Beslenme
Sevinç Seçer1, Adife Özden1, Şükrü Güllüoğlu1, Fatma Yeşim Ekinci1,2
1Yeditepe Üniversitesi, Genetik ve Biyomühendislik Bölümü, İstanbul
2Yeditepe Üniversitesi, Gıda Mühendisliği Bölümü, İstanbul
Geliş Tarihi (Received): 23.08.2011, Kabul Tarihi (Accepted): 22.09.2011
Yazışmalardan Sorumlu Yazar (Corresponding author): yekinci@yeditepe.edu.tr (F.Y. Ekinci)
0 216 578 0000-3187 0 216 578 0400
ÖZET
Günümüzde beslenme bilimi, kardiyovasküler, diyabet, obezite ve bazı kanser çeşitleri gibi kronik hastalıkların
oluşumunu durdurma ya da yavaşlatma yoluyla insan sağğını koruma ve iyileştirme üzerine yoğunlaşştır. İnsan
sağğı üzerinde çevresel etmenlerle birlikte kalıtsal etmenlerin de etkisi vardır. Bu gerçek Nütrigenomik ve
Nütrigenetik adı verilen iki yeni bilim dalını ortaya çıkarştır. Nütrigenomik, besinlerin genom ve gen ekspresyonuna
etkisini incelerken, nutrigenetik, genetik farklılıkların beslenme-hastalık ilişkisine etkisini araştırır. İnsan Genom
Projesinin tamamlanması ve bireyler arasındaki genetik farklılıkların ortaya çıkması ile nütrigenetiğin günlük yaşamda
kullanılması mümkün hale gelmiş, bu da “kişiye özel beslenme” kavramını gündeme getirmiştir. Kişiye özel beslenme,
genotip temelli beslenme müdahaleleriyle diyet bağlantılı hastalıkları önlemeyi ve yaşam kalitesini artırmayı amaçlar.
Kişiye özel beslenmeyi gerekli kılan genetik farklılıkların nedeni, bireylerdeki genetik polimorfizmler ile epigenetik ve
epistatik etkileşimlerdir. Nütrisyonel genomikte kullanılmakta olan güncel proteomik, metabolomik ve transkriptomik
teknikler, genetik farklılıkları ortaya koymaktadır. Bu derlemede, kişiye özel beslenmeyi gerekli kılan sebeplerin ve bu
alanda kullanılan güncel tekniklerin anlatımı amaçlanmıştır.
Anahtar Kelimeler: Kişiye özel beslenme, nütrigenetik, nütrigenomik
Genotype-Based Nutrition: Personalizing Diet to Improve Life Quality and Prevent Diet-Related
Diseases
ABSTRACT
The science of nutrition aims to improve human health by a preventive approach, to slow down illnesses or even
decrease their occurrence. The focus is on chronic diseases such as cardiovascular diseases, diabetes, obesity and
some types of cancer. Human health is affected by a variety of environmental factors as well as the individual’s
hereditary background. Due to its progression in the last decades, molecular biology studies have become abundant
in many health branches including nutrition science. Nutrigenomics is a field that studies the interaction of nutrients
with genome and gene expression. Nutrigenetics is another field that examines the effects of genetic differences on
diet-disease relation. The human genome project has brought in the concept of personalized nutrition, pointing out the
individual differences between humans. Personalized nutrition tries to achieve health through genotype-based dietary
interventions to prevent diet-related diseases and improve life quality. The reasons of genetic differences leading to
the necessity of personalized nutrition are as genetic polymorphisms, epigenetic and epistatic interactions. Current
techniques used in nutritional genomics; proteomics, metabolics and transcriptomics help to reveal genetic
differences. In this review, we provide an overview of personalized nutrition from our point of view by describing the
causes leading to this concept and the current techniques used in this field.
Key Words: Personalized nutrition, Nutrigenomic, Nutrigenetic
S. Seçer, A. Özden, S. Güllüoğlu, F.Y. Ekinci Akademik Gıda 9(4) (2011) 51-59
52
BESLENME ve SAĞLIK
Beslenme insan sağğı üzerinde etkisi olan en önemli
faktörlerden biridir. Günümüzde beslenme ve sağlık
üzerine yapılan araştırmalar sağlık durumunu koruma ve
iyileştirmeye yönelik olup hastalıkların ortaya çıkmasını
engellemeyi veya yavaşlatmayı hedeflemektedir [1, 2].
Gıda bileşenleri genetik ve epigenetik olayları (DNA
dizisinden bağımsız olarak gen ifadesinde meydana
gelen kalıtsal değişiklikler) değiştirebileceği için sağğı
etkilemektedir. Kalsiyum, çinko, folik asitler, vitamin C ve
E gibi elzem besin öğelerinin yanı sıra kolesterol gibi
elzem olmayan besin öğelerinin de insan sağğı üzerine
etkisi vardır. Yapılan çalışmalarda gıda bileşenlerinin
karsinojen metabolizması, hormonal denge, hücre
döngüsü kontrolü, apoptoz ve anjiyogenez gibi bir takım
hücresel süreçlerde değişiklik meydana getirdiği
belirlenmiştir [3].
Çevresel etmen olarak değerlendirilen beslenmenin yanı
sıra genetik etmenlerin de sağlık üzerinde etkili olduğu
görülmüştür. Bireylerin yüzyıllardır değişmeyen genetik
profiline karşın beslenme alışkanlıkları ve fiziksel
aktivitelerinde büyük değişiklikler olmuştur [4]. Bu
değişimler genetik yapı ve beslenmeyi bir arada
inceleyen yeni bilim dallarının ortaya çıkmasına katkıda
bulunmuştur.
NÜTRİGENETİK ve NÜTRİGENOMİK: TANIMLAR
ve FARKLILIKLAR
İnsan Genom Projesinin tamamlanmasıyla birlikte tek
nükleotid polimorfizmlerinin (Single Nucleotide
Polymorphism, SNP) tanımlanmaya başlanması
nütrisyonel genomik kavramının ortaya çıkmasını
sağlamıştır [5, 6]. Nütrisyonel genomik, diyet ve yaşam
tarzı seçimlerinin bireylerin işlevlerini hücre, doku ve
moleküler düzeyde ve toplum düzeyinde nasıl
etkilediğini inceler [7, 8]. Nütrisyonel genomik,
nutrigenomik ve nutrigenetik dallarının her ikisini de
içerir. Nütrigenomik besin maddelerinin genom ile
etkileşimini, besinlerin metabolik yolları ve gen
ekspresyonunu nasıl etkilediğini inceler ve beslenme ile
ilişkili hastalıklarda bu süreçlerde nelerin yanlış gittiğini
belirlemeye yardımcı olur. Nütrigenetik ise bireylerin
besin maddelerine verdikleri tepkiyi etkileyen bireysel
genetik farklılıkların incelenmesidir [9, 10, 11, 12].
Nütrigenetik, bireyler arasındaki genetik farklılıkların
diyet-hastalık etkileşimi üzerindeki etkisini araştırır ve
bireyselleştirilmiş beslenme danışmanlığının
oluşmasında öncü olmuştur. Farklı besin bileşenlerinin
bireylere vereceği zarar ya da yarar bireyin kalıtsal
yapısı göz önünde bulundurularak hazırlanan kişiye özel
beslenme (personalized nutrition) listeleri [13], son
yıllarda pek çok kronik hastalığın önlenmesi ve
iyileştirilmesinde umut vaat etmektedir.
NEDEN KİŞİYE ÖZEL BESLENME?
İnsanlar fenotipik özellikler açısından büyük farklılıklar
gösterebilirler. Sağlıklı bireylerin boy, kilo, aktivite,
algılama, güç, dayanıklılık esneklik ve yemek tercihleri
çeşitlilik gösterir [14]. Bireylerin boy, kilo vb. özellikleri
hem kalıtsal hem çevresel faktörlerden etkilenirken,
yemek tercihleri sosyal, ekonomik ve kültürel faktörlerin
de etkisinde kalır. Yapılan araştırmalar, bireylerin
sağlıklarını, yemek tercihlerinin yüksek oranda
etkilediğini göstermiştir. İnsan vücudu ve beslenme
arasındaki etkileşim birden fazla organın dâhil olduğu
karmaşık fizyolojik bir süreçtir [15,16]. Besinlerin içinde
barındırdıkları pek çok makronutrient ve biyoreaktif
madde insan vücudunda dengeyi sağlayan metabolik
reaksiyonlara doğrudan katılabilir. Yapılan çalışmalar bu
makronutrient ve biyoreaktif maddelerin gen
ekspresyonunu çeşitli şekillerde etkilediğini
göstermektedir [17]. Besinlerin gen ekspresyonunu
etkilemesi ya da bireyin genotipine bağlı olarak besin
öğelerinin metabolizmasının değişmesi kişilerin sağlık
durumu üzerinde etkin bir rol oynamakta ve farklı sağlık
durumlarının ortaya çıkmasına sebep olmaktadır [15].
Her bireyin genotipinin farklı olduğu düşünüldüğünde
aynı besin maddelerinin tüketiminden farklı şekillerde
etkilenmeleri kaçınılmazdır ve herkes için olumlu ve
doğru sayılabilecek tek bir beslenme biçimi yoktur.
Buradan yola çıkarak, sağlıklı olma durumunun
sürdürülebilmesi için her bireyin genetik yapısını göz
önünde bulundurularak beslenme şekilleri
düzenlenmelidir, bu da kişiye özel beslenme kavramının
doğmasına sebep olmuştur.
Kişiselleştirilmiş beslenmenin temel amaçları; diyet ilişkili
hastalıkların engellenmesi, kompleks ve kronik
hastalıkların denetlenmesi ve yaşam kalitesini artırma
şeklinde özetlenebilir.
Beslenme ilişkili hastalıklar genler ve diyetin karmaşık
etkileşimi sonucu ortaya çıkarlar [2]. Nütrigenomik ve
nütrigenetik alanları çeşitli beslenme değişkenleri ile
bireylerin genetik yapısı arasındaki etkileşimi
açıklayarak, her birey için sağlıklı durumu sürdürmeye
ve hastalıkları engellemeye imkân verecek en uygun
diyetleri tasarlamayı hedeflemiştir [14, 18].
İnsan Genome Projesi’nin tamamlanmasıyla ortaya
çıkan bilgiler; nütrisyonel bilimlerin besin- gen
etkileşimlerinin moleküler ayrıntılarını hızla keşfetmesi;
kalıtsal değişmelerin hastalığa eğilimi nasıl etkilediği
hakkındaki bilgi birikimi ve genotipleme teknolojilerinin
gelişmesi; genotipe bağ kronik hastalıkların
engellenmesi, yönetilmesi ve insan sağğının korunması
için büyük bir potansiyel içerir. Kardiyovasküler
hastalıklar, birçok kanser türü, diyabet ve obezite dünya
nüfusunun büyük bir çoğunluğunu etkileyen beslenme
ilişkili başlıca kronik hastalıklar arasında yer almaktadır
[2, 19].
DİYET İLİŞKİLİ HASTALIKLAR
Beslenmeyle ilişkili yapılan çalışmaların odak
noktalarından bir tanesi kronik hastalıkların
önlenmesidir. Kronik hastalık, ‘normalden sapma veya
bozukluk gösteren, kalıcı yetersizlik bırakabilen, geriye
dönüşü olmayan, patolojik değişiklikler sonucu oluşan,
hastanın rehabilitasyonu için özel eğitim gerektiren,
uzun süre bakım, gözetim ve denetim gerektireceği
beklenen durum’ olarak tanımlanmaktadır [20].
S. Seçer, A. Özden, S. Güllüoğlu, F.Y. Ekinci Akademik Gıda 9(4) (2011) 51-59
53
Dünyada kardiyovasküler hastalıklar hem erkeklerde
hem kadınlarda ölümlerin %30-50 kadarının başlıca
sebebini oluşturmaktadır [21]. Avrupa’da kadın
ölümlerinin %54'ü, erkeklerde ise %43'ü kardiyovasküler
hastalıklar nedeniyle gerçekleşmiştir [22]. Dislipidemia,
hipertansiyon, insülin direnci ve enflamatuvar işaretçileri
kardiyovasküler hastalıkların prediktörleridir. Total
kolesterol ve low-density lipoprotein kolesterolündeki
(LDL-C) artışlar ve high-density lipoprotein
kolesterolündeki (HDL-C) azalışlar koroner damar
hastalıkları riskiyle ilişkilendirilmiştir [23, 24].
Dünya çapındaki ölümlerin %14’ü habis neoplasmlardan
kaynaklanmaktadır ve 2030 yılı itibariyle bu oranın
%18'e çıkmabeklenmektedir [25]. Ölüme sebebiyetin
en fazla olduğu kanser türleri ise akciğer kanseri
(342,000 ölüm, toplamın %19.9’u), kolon kanseri
(212,000 ölüm, %12.3), ğüs kanseri (129,000, %7.5)
ve mide kanseridir (117,000, %6.8) [26].
Uluslararası Diyabet Federasyonu'nun (IDF) raporlarına
göre en çok rülen kronik hastalıklardan biri olan
diabetes mellitusun görülme sıklığında dünya çapında
bir artış görülmektedir. Bu artış büyüyen bir ekonomik
külfete de neden olmaktadır. IDF'nin tahminlerine göre
diyabet, 2010 yılında yaklaşık olarak 3.9 milyon ölüme
sebep olacaktır ki bu da dünyadaki ölüm oranının
%6.8'ini oluşturmaktadır [27]. Gelişmekte olan ülkelerde
diyabet en sık 45 ile 64 yaş arasında görülmekte iken
gelişmiş ülkelerde 65 yaş ve üzerinde görülmektedir
[28].
Dünyada yaklaşık 1 milyar yetişkinin aşırı kilolu olduğu,
bunların en az 300 milyonunun da obez olduğu tahmin
edilmektedir. Özellikle gelişmekte olan ülkelerde görülen
obezite ciddi sosyal ve psikolojik boyutlarıyla her yaş ve
statüdeki insanı etkileyebilmektedir. Obezite;
atherosklerotik hastalıklar, kalp damar hastalıkları,
kolorektal kanser, hiperlipidemia, hipertansiyon ve
diabetes mellitus hastalıklarının görülme sıklığınının
artmasıyla da ilişkilendirilmektedir. Aşırı kiloluluk ve
obezite aralıkları Vücut Kütle İndeksi (BMI) denilen
ölçümle belirlenmektedir. Bu ölçüme göre Vücut Kütle
İndeksi 25 ile 30 kg/m2 arasındaki bireyle aşırı kilolu, 30
kg/m2 ve üzerindeki bireyler ise obez olarak
sınıflandırılmaktadır [29].
Kronik hastalıkların ortaya çıkmasındaki temel
sebeplerden biri bireylerin genetik yapıları arasında
görülen varyasyonlardır. Bu varyasyonların başlıca
nedenleri de genetik polimorfizmler, epigenetik ve
epistatik etkileşimlerdir.
GENETİK VARYASYONLARIN SEBEPLERİ
Genetik polimorfizmler
İnsanların diyetlere gösterdikleri tepkiler birbirinden
farklıdır ve bu farklılığın temel sebeplerinden birini
genetik polimorfizmler oluşturur [30]. Normal bir
popülasyonda bir karakter için iki veya daha fazla
fenotip bulunuyorsa ve fenotiplerden her biri
popülasyonda %1’den daha büyük sıklıkla görülüyorsa
bu duruma “genetik polimorfizm” adı verilir. Bulunma
sıklığının %1’den daha az olması durumunda “genetik
mutasyon” adı verilir. [37]
İnsan genom projesinin tamamlanmasından bu yana,
genetik çalışmalar tek nükleotid polimorfizminin
araştırılması üzerinde yoğunlaştırılmıştır [33]. SNP,
bireylerin genomlarında en sık rastlanan dizi çeşitliliğidir
ve hastalık oluşumundaki en önemli etkenlerden biri
olarak görülmektedir [38]. Aynı zamanda, gen dizilerinde
görülen bu farklılıklar bireylerin diyet gibi çevresel
faktörlere verdikleri yanıtın farklı olmasına neden olur
[31]. SNP, DNA üzerindeki bir baz çiftinde kişiden kişiye
çeşitlilik göstermek suretiyle ve DNA dizisinde bir bazın
yerini başka bir bazın almasıyla görülür [31,39]. SNP’ler
genlerin kodlama bölgeleri veya bu bölgelerin şında
bulunabilir. Kodlama bölgelerindeki SNP’ler kalp
hastalıkları ve diyabet gibi kronik hastalıklara yatkınlık
ya da dirençte rol oynar [31]. Eğer SNP küçük ve belirli
bir DNA parçası üzerinde bulunuyorsa bu hem fiziksel
hem de genetik bir işaretçi olarak kullanılabilir çünkü
ebeveynden yeni nesile aktarılması takip edilebilir [39].
DNA-tabanlı işaretçilerin ve genotipleme teknolojilerinin
gelişmesi ile birlikte SNP’ler gen haritasının belirlenmesi
ve genotipleme çalışmalarında çok tercih edilen
işaretçiler olarak kullanılmaya başlanmıştır [40]. Diyet-
SNP etkileşimi için en iyi örneklerden biri
methilentetrahidrofolat reduktaz’ın (MTHFR)C677T
polimorfizmidir. Bu değişim MTHFR enziminin aktivitesini
yavaşlatır ve sonuçta homosisteinin metionine çeviren
folik asidin kullanım kapasitesi azaltır. DNA daki sitozin
metilasyonunun sürdürülmesi ve gen ekspresyonunun
kontrolü için gerekli olan molekülün kullanım kapasitesini
etkiler. Bu değişim, DNA bazlarından biri olan timidinin
yapımında kullanılan folik asidin ise oluşumunu
artırabilir. Metilasyon durumundaki bu kayma düşük folik
asitli ortamlardaki C677T polimorfizmi taşıyan bireylerin
neden gelişimsel bozukluklara daha yatkın olduklarını
aynı zamanda da belli kanserlere karşı korunduklarını
açıklar. Buradaki önemli nokta: MTHFR geninin katalize
ettiği reaksiyonların aktivitesi iki önemli besinin miktarına
bağ olarak değişebilir: bunlardan biri MTHFR nin
substratı olan folik asit, diğeri ise MTHFR’nin kofaktörü
olan riboflavindir. Örneğin, nöral tüp bozukluklarını
engellemek için hamilelikleri süresinde yüksek dozda
folik asit alan annelerin bebeklerinde daha fazla MTHFR
C677T polimorfizmi görülür. Bu bebekler folik asidi
kullanılabilir formuna dönüştürmekte yetersiz kalırlar,
fakat diğer yandan bu bireylerin büyüdükleri besinsel
ortamda folik asit ve riboflavin miktarı azsa sağlıklı bir
yaşam sürmek için mücadele etmek zorunda kalırlar.
APOE geni belli polimorfizmlerin kronik hastalıkların
engellemede nasıl rol oynadığıyla ilgili önemli bir başka
örnektir. Genin üç fenotipi vardır, her birinin
kardiyovasküler hastalıklara yakalanma olasılığı ve farklı
yaşam tarzı ve besinsel değişkenlerin miktarı ve
besinsel yağların çeşidi gibi çevresel faktörlere verdikleri
tepkiler farklıdır. Yapılan araştırmalarda APOE3
fenotipinin düşük dozda besinsel yağ alımına ve düzenli
egzersize daha iyi tepki verdiğine, kolesterol
seviyelerinin şük olup kardiyasküler bozukluklar
yaşamadıklarını göstermiştir. APOE4 fenotipi ise total
kolesterol seviyesiyle ilgilidir ve tip 2 diyabet ve
Alzheimer hastalığı riskini artırır. Bu polimorfizmleri
S. Seçer, A. Özden, S. Güllüoğlu, F.Y. Ekinci Akademik Gıda 9(4) (2011) 51-59
54
taşıyan bireylerde alkol ve sigara tüketimine bağolarak
kardiyovasküler hastalıkların ve kalp krizi riskinin arttığı
gözlenmiştir [33].
İnsan genomu ayrıca nukleotit eklenmesi ya da
silinmesi, kromozomal parçaların yeniden düzenlenmesi
ve varyasyonları ve gen sayısının artıp azalması gibi
durumların sonucunda da yapısal çeşitliliğe uğrar [35].
Epigenetik
DNA dizisinden bağımsız olarak gen ifadesinde
meydana gelen kalıtsal değişiklikler epigenetik olarak
adlandırılmaktadır [41]. Epigenetik değişiklikler çevresel
etmenlerden etkilenerek ortaya çıkabilir ve bu
değişiklikler hem hücre bölünmesi sırasında yavru
hücrelere hem de kalıtsal olarak eşey hücrelerine
geçebilirler [42].
Epigenetik, bilgi, gelişim ve doku başkalaşımı için
fizyolojik olarak önem taşımaktadır. Anormal durumdaki
bir epigenetik bilgi aynı zamanda kanser ve diğer
hastalık durumlarının gelişiminde de büyük rol oynar
[43]. Hastalık oluşumu ve gelişiminde etkili olan
epigenetik mekanizmalar DNA metilasyonu,
kromatinlerde histon modifikasyonları ve RNA ile
indüklenen sessizleşme (RNA-induced silencing) [41,42]
olmak üzere üç ana başlıkta toplanmaktadır [34].
DNA metilasyonu, gen ifadesinin baskılanmasını
sağlamakta, embriyonik gelişim, transkripsiyon, kromatin
yapısı, X-kromozom inaktivasyonu, genomik
“imprinting”in düzenlenmesi ve kromatin kararlılığının
korunmasında fonksiyon görmektedir [41] ve özellikle
CG nükleotidlerinde gerçekleşir. DNA metilasyonunu
gerçekleştiren ve sürekliliğini sağlayan üç DNA
metiltransferaz bulunur: DNMT1, DNMT3a ve DNMT3b.
DNMT1 DNA replikasyonundan sonra metilasyonu ve bu
epigenetik kalıtımı devam ettirir [44]. Memelilerde
görülen sitozin metilasyonu gelişen embriyonun
canlılığını sürdürebilmesi için gerekli olan bir epigenetik
modifikasyondur [45]. DNA metilasyonu, besinsel
alınımın değişimiyle başkalaşabilir çünkü karbon
metabolik yolunun ürünlerinden biri olan S-
adenosilmetionin (S-AM) DNA metiltransferazın
subsratıdır. Ayrıca bu metabolik reaksiyona katılan bazı
enzimlerin kofaktörleri vitamin B-12, vitamin B-6 ve
riboflavindir. Bu besinlerin alınımındaki bozukluklar
karbon metabolizmasını etkiler, DNA metilasyonunu
bozar ve nöral tüp bozuklukları, kanser ve kalp
rahatsızlıları riskinin de artmasına sebep olurlar [32].
Ökaryotik DNA kromatin adı verilen oldukça düzenli ve
yoğun histon proteinleri ile birarada bulunur [42].
Nükleozomal histonlar 100 den farklı post-translasyonel
modifikasyona maruz kalabilirler, bunların içinde
asetilasyon, metilasyon ve fosforilasyon da vardır.
Histon modifikasyonlarından bazıları epigenetik kalıtım
gösterir [44]. Asetilasyon, lizin kısımlarında gerçekleşir,
histon asetiltransferaz (HATs) tarafından katalizlenir ve
gen transkripsiyonunun aktifleşmesi ile ilgilidir.
Deasetilasyon ise histon deasetilaz (HDACs) ile
katalizlenir ve gen transkripsiyonunun sessizleştirilmesi
ile ilgilidir. HDACs enzimleri üç sınıfa ayrılırlar. DNA
metilasyonu ve histon modifikasyonu birbiriyle
bağlantılıdır. Örneğin DNMT, HDAC ile bağlanır ve
histone deasetilaz aktivitesine bağ olarak gen
transkripsiyonunu baskılar. Metil-CpG-bağlanma
proteinleri (MBDs) olarak adlandırılan protein familyası
HDAC aracılığı ile CpG nin yoğun olduğu bölgeleri
transkripsiyonu baskılamak için metiller. Bu proteinlerde
oluşacak mutasyon metilenmiş DNA ile proteinin
etkileşimini bozabilir.
Epigenetik mekanizmaların üçüncüsü ise RNA ile
indüklenen sessizleşmedir. RNA farklı formlarda
bulunabilir, bunlar antisens transkriptler, kodlama
yapmayan RNAlar ve ya interfere RNA (RNAi) olabilirler.
Her biri histon modifikasyonunu ve DNA metilasyonunu
kolaylaştırarak genlerin transkripsiyonel sessizleşmesine
sebep olabilir [42].
Yapılan araştırmalar zayıf beslenme ya da besinlerin
ulaşılabilirliğinin zor olmasının, sonraki nesiller içinde
önemli etkiler doğurabiliceğini göstermiştir. Bu konudaki
en iyi bilinen örnek, İkinci Dünya Savaşı sırasında Batı
Hollanda da gıda kaynaklarına uygulanmış olan Nazi
ambargosunda yaşanmıştır ve besin kaynaklarında
yapılan kısıtlama özellikle hamileliklerinin üçüncü
aşamasında bulunan kadınlar ve bebeklerinde büyük
etkiler göstermiştir. Besin kısıtlamasına maruz kalan
annelerin doğurdukları bebeklerin normalin altında bir
kilo ile dünyaya geldikleri kayıtlara geçmiştir. Ayrıca bu
durum daha sonraki nesillerde de, her hangi bir besinsel
kısıtlamaya maruz kalmamış olmalarına rağmen, ortaya
çıkmıştır. Bu gözlemler beslenme ve doğum ağırlığının
transjenerasyonel bir etkisinin olduğunu ortaya koyar.
Son zamanlarda yapılan bir araştırma da baba
tarafından büyükanne ve büyükbabanın gıda desteğinin
torunlarının ölüm oranlarıyla ilgili olduğunu ortaya
çıkarmıştır. Bu gözlemler, ya büyükanne ve
büyükbabanın çocukluk dönemlerinde besin
desteklerinin yetersiz olduğu dönemde ya da sadece
büyükannenin doğum öncesi ya da doğum sonrası
döneminde yapılmıştır [46].
Epistatik etkileşimler
Gen-gen etkileşimi, besin metabolizmasında bulunan
gen varyantlarının ekspresyonunu etkileyebilir.
Proteinler ve enzimler birbirleriyle bağlantılı olduğu,
metabolitler paylaştıkları ve doğrudan fiziksel
etkileşimleri olduğu için epistatik etkileşimler meydana
gelir. Bu yüzden bir gen varyantının aktivitesi genoma
özgüdür [35, 47, 48].
Özellikle kadınlarda görülen yeme bozuklukları genler
tarafından etkilenir. Dopaminin besin alımı ve potansiyel
yeme hastalığı endofenotiplerinde yaptığı düzenlemeler,
dopaminin yeme hastalıkları araştırmaları için iyi bir
aday olduğunu göstermektedir.
Dopamini parçalayan enzimi [kateşol-o-metiltransferaz
(COMT)] kodlayan genin 158. kodonundaki polimorfizm
(Val158Met) enzimin aktivitesini şürmekte ve daha
fazla ekstrasellüler dopamin yoğunluğu olmasına neden
olmaktadır. Dopamin gerialım transporterini (DAT)
kodlayan gende birçok değişken sayıda tandem tekrar
S. Seçer, A. Özden, S. Güllüoğlu, F.Y. Ekinci Akademik Gıda 9(4) (2011) 51-59
55
(VNTR) polimorfizmleri vardır. On tekrar yapan allelin
yüksek DAT aktivitesine neden olduğu ve böylelikle
dopamin geri alınımını artırdığı şünülmektedir [49].
CAMT ve DAT’ın yeme alışkanlığı üzerindeki etkisi
henüz tam olarak anlaşılamamıştır [50, 51]. Fakat
Val158Met ve DAT1 VNTR’nin kadınlarda yeme
bozukluğu üzerinde epistatik ilişkisi olduğu öne
sürülmüştür [52]. Sonuç olarak, Met/10 ve Val/9
genotiplerinin yeme ve yeme psikopatolojisi ile bağlantılı
olduğu görülmüştür. COMT ve DAT1 genlerinin
etkileşimini açıklamak için yapılan araştırmalar, bu
genotiplerin “reward sensitivity” ve algılama
fonksiyonunda rol oynadığını göstermiştir. Yeme ve kilo
problemleri yaşayan insanlarda, normal bireylere göre
daha yüksek oranda algı bozukluğuna rastlanmıştır. Bu
çalışmalar, [53], Val158Met ve DAT1 VNTR etkileşiminin
yeme bozukluğuna yatkınlığı olan iki farklı fenotip ortaya
çıkardığı öne sürer; birincisi az uyarılmış “reward
sensitivity” algıda zorluk; ikincisi ise aşırı aktif "reward
sensitivity” ve dikkat dağınıklığıdır [52].
NÜTRİGENOMİKTE KULLANILAN GÜNCEL
TEKNİKLER
Kişiye özel beslenmenin mümkün olabilmesi için, her bir
birey arasında bulunan ve genetik farklılıklardan
kaynaklanan ve son derece karmaşık olabilen, epistatik
ve epigenetik çeşitliliğin ortaya çıkarılması gerekir. Bu
farklılıklar gen-gen etkileşimi sonucu bir SNP'den
beklenen gen ekspresyonunu etkileyebilirken (epistatik)
aynı zamanda histon modifikasyonu ve metilasyon
sonucunda da beklenen etkilerde sapmalar ortaya
çıkartabilir. Bu durumda, genetik analizlerin yanı sıra,
ciddi bir fenotipleme [54] yapılması bir gerekliliktir. Bu
fenotipleme ancak proteomik [55], metabolomik [56], ve
transkriptomik [57] teknolojileri kullanılarak gereken
ayrıntıda ve hassaslıkta yapılabilir.
Transkriptomik
Gen ekspresyonu analizleri genomik alandaki
çalışmalarda kullanılan ana araçlardan biridir. İki boyutlu
“array” teknolojileri tüm transkripte edilebilen genlerin
ekspresyon seviyelerine bakılabilmesini mümkün
kılmaktadır. Tüm ifade edilen genlerin toplamına
“transkriptom” denir [58]. DNA mikroarraylerle yapılan
çalışmalarda aynı anda 50,000'e yakın transkripte
bakılabilmektedir [58]. Yeşil çayda bulunan polifenoller
[59, 60], çoklu doymamış yağ asitleri [61-63] D ve E
vitaminlerine hücrelerin verdiği tepkiyle ilgili mikroarray
çalışmaları mevcuttur [64, 65]. İnsan adipoz hücreleri
üzerinde yapılan bir mikroarray profillemesinde
antosiyanin varlığına rastlanmıştır. Bu sonuç, yağ
metabolizmasında rol oynayan adipositokin ve diğer
bazı genlerin, verilen hücrelerde bir grup pigmentin
obezite oluşumunun gözle görülür derecede
baskılandırıldığını ortaya çıkarmıştır. Böylelikle yağ
metabolizmasında rol oynayan adipositokin ve bazı
diğer genlerin ekspresyonlarında gözle görülür
değişimler gözlenmektedir. Bu sonuç antosiyaninlerin
obezite ve diyabetle bağlantılı olduğunu ortaya
koymaktadır. Beslenme amaçlı transkriptomikte bazı
sınırlamalar da mevcuttur. RNA izolasyonu için önemli
bir miktar dokuya ihtiyaç vardır. Bireylerden birçok test
için yeterli doku alınması zordur. Kan kullanılarak
yapılacak çalışmalar bu açıdan daha mümkün
görünmektedir [66]. Bir diğer sorun da analizlerin çok
yüksek maliyetli olmasıdır. İstatistiksel açıdan yeterli bir
ölçüm yapabilmek ve hassas farklılıkları görebilmek için
birçok kere tekrar yapılması gerekmektedir. Ayrıca
ekspresyondaki küçük değişikliklerinin incelenmesinde
analiz ve yorumlamanın yapılabilmesi için çok güvenilir
algoritmalara gereksinim duyulmaktadır [67].
Proteomik
Genlerin “merkezi dogma” olarak da adlandırılan nihai
amacı protein üretimidir. Transkriptomik terimini takip
eden diğer bir terim de tüm transkripte edilmiş genlerin
sonuçta nasıl bir düzeyde proteine çevrildiklerini
inceleyen “proteomik”tir. Proteomik bir örnekte, hücrede,
doku ya da vücut sıvısındaki tüm proteinleri topyekun
incelenmesine verilen addır. İlk proteomik çalışmaları 2
boyutlu jeller (2D) kullanılarak yapılmaya başlanmıştır.
İki yöne yürütüldükten sonra proteinler bulundukları
yerden kesilerek parçalanır, sindirilir ve ardından kütle
spektroskopisinde (MS) analiz edilir. Araştırmalar yoğun
olarak hayvanlar üzerinde yapılmıştır. Nütriproteomik
çalışmaları insanlar üzerinde az sayıda yapılmıştır.
Örneğin insan endotel hücrelerinde genisteinin hedef
proteinlerinin analizi çalışması [68], bütirat verilmiş insan
kolon kanseri hücrelerinin incelenmesi [69] gibi
çalışmalar literatürde bulunmaktadır. 2D protein jelinin
ardından MS kullanılarak transgenik ve transgenik
olmayan soya fasulyelerinde yeni alerjen adayları
belirlenmiştir [70]. Ayrıca 2D jelin ardından Matriks
destekli lazer desorpsiyon iyonizasyonu (MALDI) uçuş
süresi kombinasyonu (TOF)-MS uygulanmasıyla buğday
unu alerjenleri incelenmiş ve 9 gluten altbiriminin IgE'ye
bağlanan antijenler içinde en yoğunları olduğu ortaya
çıkartılmıştır. Bunun gibi örnekler proteomiğin gıda
güvenliği konusunda ve özellikle de genetiği değiştirilmiş
gıdalarla ilgili çalışmaların önemli olabileceğini ortaya
koymaktadır. Buna karşın 2D protein elektroforezinde
bazı sorunlar mevcuttur. şük miktarda bulunan
proteinler incelenirken şük çözünürlükte sonuçlar
alınmasının yanı sıra, bazı az miktarda bulunan
proteinlerdeki çok küçük değişiklikler bile metabolik
yolaklarda yük farklılıklara yol açabilmektedir.
Ekstrem özellikteki proteinler (çok küçük, çok büyük, çok
hidrofobik vs.) bu yöntemle saptanamamaktadır.
Bunların yanı sıra, zaman ve maliyet sınırlamaları da
bulunmaktadır [71]. Bu sorunlar MS bazlı yöntemlerle
aşılabilmiştir. Bu teknolojiler ve kullanıcılara yüksek z,
duyarlılık, spesifiklik ve kitlesel çözünürlük yeteneği
sunmaktadır. Elektrosprey iyonizasyon (ESI)-MS,
MALDI-TOF-MS gibi yöntemler MS bazlı tekniklerin en
yaygın kullanılanlarındandır. Fourier dönüşümü iyon
siklotron tınlaşım MS (FTICR-MS) kullanımı da gittikçe
yaygınlaşmaktadır [72]. MS'in proteomik analiz gücü gaz
kromatografisi ya da sıvı kromatografisi gibi yöntemlerle
artabilir. 2 boyutlu DIGE (difference gel elektrophoresis),
ICAT (isotope-coded affinity tag), iTRAQ(isobaric tags
for relative and absolute quantification) ve proteolitik O-
18 etiketleme stratejileri gibi niceliksel proteomik
teknikler geliştirilmiştir [73, 74]. Bu üç yöntemin
karşılaştırıldığı bir çalışma, tümünün iyi derecede
isabetli niceliksel sonuçlar verdiğini göstermiştir.
S. Seçer, A. Özden, S. Güllüoğlu, F.Y. Ekinci Akademik Gıda 9(4) (2011) 51-59
56
iTRAQ'ın içlerindeki en duyarlı yöntem olduğu ortaya
konmuştur [75].
Tüm proteinlerin genler tarafından kodlanmasına karşın,
bir gen ekspresyonu demetinde görülen sonuçlar,
çoğunlukla protein üretimini isabetli bir şekilde niteliksel
olarak yansıtmaz. Bir örneğin proteomu,
transkriptomundan çok daha karmaşıktır. Proteinler
üzerinde yapılan kovalent modifikasyonlar ve bunların
sonucunda ortaya çıkan işlevsel çeşitlenme proteomik
çalışmaların konularındandır [76]. Protein mikroarray,
paralel bir şekilde binlerce proteini ekspresyon ve post-
translasyonel modifikasyon bakımından aynı anda
inceleyebilen bir teknolojidir. Avantajları arasında yüksek
duyarlılık, tekrarlanabilme, niceliksel isabetlilik ve
paralelizasyon bulunmaktadır [77]. Protein mikroarray
tekniklerinin besin-gen ve besin- ilaç etkileşimleriyle ilgili
yeni bir bakış açısı ortaya koyması beklenmektedir. Bu
yenilikler çoğunlukla çözülmesi ve incelenmesi zor olan
moleküler mekanizmalarla ilgilidir. Örneğin Panaroma
protein mikroarray kullanılarak kolesterolü yüksek
ağırlıklı beslenme sonucu ortaya çıkan protein
ekspresyonunun incelenmesinin yanı sıra, farklı bir
fosforilasyon paterni ortaya konabilmiştir [78].
Metabolomik
Gen ekspresyonu ya da protein derişiminin ölçülmesi
sadece fizyolojik değişim potansiyelini gösterebilir. Oysa
ancak metabolik derişimler ve hücre içi kinetik
metabolizma değişimleri gerçek anlamda fizyolojik
regülasyonu gösteren bitiş noktalarıdır.
Nutrimetabolomik, yeni bir alan olmasına karşın,
şimdiden insan ve hayvanlarda besinlere karşı verilen
metabolik yanıtların incelenmesi açısından ilgi çekici ve
umut vadeden bir çalışma alanı olmuştur.
Nutrimetabolomik çalışmalarda “Proton Nükleer
Manyetik Tınlaşım” (NMR) teknolojisi sıklıkla
kullanılmaktadır. Örneğin soya izoflavonlarının beş
sağlıklı premenopozal kadındaki biyokimyasal etkileri
[79], vejetaryan, az et ve çok et diyetlerinin etkisi farklı
[80] popülasyonlar arasında metabolik çeşitlenmenin
karakterizasyonu [81], sıçanların tam buğday ununa
verdiği metabolik yanıt [82] gibi çalışmalar NMR
kullanılarak yapılmış önemli çalışmalardır. MS temelli
metabolomik çalışmalar, bu yöntemdeki teknolojilerin
hızla ilerlemesine bakıldığında yüksek girip/çıktılı
taramalarda (high throughput screening) büyük bir
potansiyel ortaya koymaktadır. Bu tekniğin temel
avantajı çok duyarlı olması ve kütleyi ya da yapıyı çabuk
bir şekilde belirleyebilmesidir. GC, LC gibi daha
konvansiyonel kromatografi teknikleriyle birlikte
kullanılabildiği gibi, artık 2 mikrometreden küçük kolonlar
kullanılan ve çok yüksek basınçlı HPLC teknolojileri
(UPLC) ile kullanıldığında daha çabuk sonuç
alınabilmekte ve çok daha duyarlı ölçümler
yapılabilmektedir. Yüksek girip/çıktılı metabolomik
deneylerinin yapılabilmesinin önünü bu UPLC-TOF-MS
yöntemleri açmıştır. Bu yöntemle kanser biyomarkerları
bulunabilmektedir [72]. Bugüne kadar nutrimetabolomik
alanında MS temelli çalışmalar henüz çok sayıda
değildir. Bu çalışmalara bir örnek GC-MS ve LC-MS
kullanılarak yapılan sıçanlarda aristolokik asite verilen
metabolik tepkinin profillenmesi olmuştur [83].
Nütrimetabolomik çalışmalarda önemli zorluklar
bulunmaktadır. Metabolizma dinamiktir ve metabolitleri
protein ve onları üreten genlere ilişkilendirmek çok
zordur. Buna ek olarak, metabolizmadaki değişikliklerin
alınan gıdadan ve ifade edilen genlerden mi yoksa
ilaçlar, ruhsal gerilim, bedensel etkinlik, yaş, cinsiyet,
bağırsak florası gibi etmenlerden dolayı
kaynaklandığını ayırt etmek basit olmayacaktır. Mide-
bağırsak florasında yaşayan popülasyonun da etkisi
yenilen gıdaların etkisini değişken hale getirebilecektir.
SONUÇ
Gıda bilimi alanında yapılan çalışmalar sonucunda tüm
besinlerin vücuttaki işlevleri hemen hemen bilinir hale
gelmiştir. Elde edilen bu bilgi birikimi kullanılarak
bireylerin beslenme aşkanlıkları yönlendirilmeye
çalışılmasına rağmen en gelişmiş toplumlarda bile
beslenme ilişkili hastalıklar ve sorunlar çok yüksek
düzeydedir. Bunun nedeni hazırlanan bu beslenme
kalıplarının, toplum temelli olmasıdır. Günümüzde ise
her bireyin aynı besinleri aldığı bir popülasyonda ortaya
birçok farklı etkinin çıktığı görülmektedir. Buna göre
bireylerin belirli bir kısmında bu beslenme tipi olumlu
etkiler yaparken, diğer bir kısmında ise beslenme
bozukluğu ortaya çıkabilmektedir. Kardiyovasküler
hastalıklar, kanser, obezite ve şeker hastalığı gün
geçtikçe daha sık görülen beslenmeye bağ
hastalıklardır. Genomik analizler insanların %99,9’unun
DNA düzeyinde eşit olduklarını ortaya koymaktadır.
Geriye kalan bu küçük kısımda görülen SNP'ler tüm
morfolojik, fizyolojik, biyokimyasal ve moleküler
farklılıkların oluşmasından sorumludur ve bireylerin
metabolik yolaklardaki tepkime hızlarını büyük ölçüde
değiştirmektedir. Bu değişiklikler birçok vücut işlevinin
yanı sıra, beslenmede emilim, metabolizma, depolama
ve besini kullanma konularında bireyler arasında yük
farklılıklar yaratır.
Bunların ışığında beslenmenin kişiselleşmesinin
kaçınılmazlığı günümüz verilerinin ışığında ortaya
çıkmaktadır. Bazı bilim insanları kişiselleşme için
genotiplemenin gereksiz olacağı ve büyük bir çoğunluk
için pratik bir gruplamanın yeterli olacağını
savunmaktadır. Çocuklar, bebekler, aktif yetişkinler,
sporcular, hamileler, emziren annelerin yanı sıra çeşitli
hastalıkları ve sendromları olanlar bu pratik gruplama
içinde düşünülmüştür. Ancak, bu görüş bireylerin, her ne
kadar benzer şartlar altında yaşasalar da,
genotiplerindeki farklılıkların, aldıkları besinlerin
metabolizmasında neden oldukları büyük farklılıkların
olduğu yönündeki kesin bulguları göz ardı etmektedir.
Diğer bir görüş de genotiplemenin, gelişen teknikler ve
gen ürünlerine tamamen hakim olunduğunda, her birey
için kesin bir optimallikle uygulanabileceğidir. Aldığımız
besinleri nasıl metabolize ettiğimizin genomumuz
tarafından belirlenmesinin yanı sıra, zaman zaman z
ardı edilen bir diğer şey vardır ki, o da aldığımız
besinlerin genomumuzla girdiği etkileşim ve gen
yapısında ve ifadesinde ortaya çıkartabildiği
değişikliklerdir. Buna göre yalnızca bireyin genomu göz
önünde bulundurularak yapılacak tespitler genom-besin
etkileşimini tamamen kapsayamayacaktır. Bu durumda
ifade edilen genlerin takibi de gerekmektedir. Gen
S. Seçer, A. Özden, S. Güllüoğlu, F.Y. Ekinci Akademik Gıda 9(4) (2011) 51-59
57
ifadesi seviyesinde bir takip yine besin-mRNA
etkileşimini kaplamakla birlikte, besin-protein ilişkisini
kapsayamayacaktır. Tüm fikirlerin ışığında, yalnızca
genomik yaklaşımların kişiselleştirilmiş beslenmenin
sağlanmasında yeterli olmayacağı ortadadır. Bu yüzden
tüm “omik” teknolojilerin bir bütün olarak beslenme
bilimcileri tarafından algılanması ve özümsenmesi
gerekmektedir. Disiplinlerarası çalışmaya önem verme
ve eğitim müfredatına “omik” teknolojilerini anlatabilecek
eklemeler yapma eğilimi önümüzdeki yıllarda ortaya
çıkacaktır.
Günümüz bilimsel birikiminin tam anlamıyla bir
kişiselleştirilmiş beslenmenin oluşabilmesi için yeterli
olmadığı bahsetmemiz gereken bir gerçektir. Son
dönemde ortaya çıkan teknikler, her bir genin ve ortaya
çıkardığı moleküllerin ve bunlara bağlı olarak oluşan her
bir etkileşimin çalışılması ve mekanizmasının
anlaşılması yolunda önemli adımlardır. Fakat bu
çalışmaların hızlanması gereklidir. Biyoinformatik
alanındaki gelişmeler “omik” teknolojilerini doğrudan
etkilemektedir ve istenilen düzeye gelinebilmesi için bu
yöndeki teknolojilerin çok daha gelişmiş olması şarttır.
Kişiselleştirilmiş beslenmenin yaygın olarak
kullanılabilmesi ise çok daha uzak görünen bir hedeftir.
Günümüz şartlarında ortaya çıkan maliyetleri
karşılayabilecek kişi sayısı oldukça sınırlıdır. Tüm
genomu, transkriptomu, proteomu ve metabolomu
kapsayacak testlere ihtiyaç duyulmasının yanı sıra bu
testlerin belirli bir maliyette yapılabilmesi de hayati önem
taşımaktadır.
KAYNAKLAR
[1] Kussmann, M., Affolter, M., 2009. Proteomics at the
center of nutrigenomics: Comprehensive molecular
understanding of dietary health effects. Nutrition 25
(11): 1085-1093.
[2] Afman, L., Müler, M., 2006. Nutrigenomics: from
molecular nutrition to prevention of disease. Journal
of American Dietetic Assocciation 106(4): 569-576.
[3] Davis, C.D., Uthus, E.O., 2004. DNA methylation,
cancer susceptibility, and nutrient interactions.
Experimental Biology and Medicine (Maywood)
229(10): 988–995.
[4] Simopoulos, A.P., Pavlou, K.N., 2001. Nutrition and
fitness: Diet, genes, physical activity and health.
World Review of Nutrition and Dietetics 89: 1-192.
[5] Ruden, D.M., De Luca, M., Garfinkel, M.D., Bynum,
K.L., Lu, X., 2005. Drosophila nutrigenomics can
provide clues to human gene-nutrient interactions.
Annual Review of Nutrition 25: 499-522.
[6] Van Ommen, B., Stierum, R., 2002. Nutrigenomics:
Exploiting systems biology in the nutrition and
health arena. Current Opinion in Biotechnology
13(5): 517-521
[7] Ferguson, L.R., 2006. Nutrigenomics: integrating
genomic approaches into nutrition research.
Molecular Diagnosis and Therapy 10(2): 101-108.
[8] Castle, D., 2003. Clinical challenges posed by new
biotechnology. Postgraduate Medical Journal
79(928): 65-66.
[9] Ordovas, J.M., Corella, D., 2004. Nutritional
genomics. Annual Review of Genomics and Human
Genetics 5: 71-118.
[10] Kauwell, G.P.A., 2005. Emerging concepts in
nutrigenomics: a preview of what is to come.
Nutrition in Clinical Practice 20(1): 75-87.
[11] Hirsch, J.B., Evans, D., 2005. The state of
nutrigenomics: evaluating nutrition, biomarkers and
genetics you are what you eat. Nutraceutical
World 8: 56-58.
[12] Johnson, R.L., Williams, S.M., Spruill, I.J., 2006.
Genomics, nutrition, obesity, and diabetes. Journal
of Nursing Scholarship 38(1): 11-18.
[13] Ghosh, D., 2010. Personalised food: how personal
is it? Genes & Nutrition 5(1): 51-53.
[14] Wood, P.A., 2004. Genetically modified mouse
models for disorders of fatty acid metabolism:
pursuing the nutrigenomics of insulin resistance and
type 2 diabetes. Nutrition 20(1):121-126.
[15] DeBusk, R., 2009. Diet-related disease, nutritional
genomics, and food and nutrition professionals.
Journal of the American Dietetic Association 109(3):
410-413.
[16] Kaput, J., 2008. Nutrigenomics research for
personalized nutrition and medicine. Current
Opinion in Biotechnology 19(2): 110-120.
[17] Mead, M.N., 2007. Nutrigenomics: the genome-food
ınterface. Environmental Health Perspectives
115(12): A582–A589.
[18] Hussain, A., Claussen, B., Ramachandran, A.,
Williams, R., 2007. Prevention of type 2 diabetes: a
review. Diabetes Research and Clinical Practice
76(3): 317-326.
[19] Subbiah, M.T., 2007. Nutrigenetics and
nutraceuticals: the next wave riding on personalized
medicine. Translational Research 149(2): 55-61.
[20] Er, M.D., 2006. Çocuk, hastalık, anne-babalar ve
kardeşler. Çocuk Sağğı ve Hastalıkları Dergisi 49:
155-168.
[21] WHO, 2000. Health for all statistical database.
http://www.who.dk.
[22] Allender, S., Scarborough, P., Peto, V., 2008.
European cardiovascular disease statistics.
http://www.ehnheart.org/component/downloads/dow
nloads/683.html.
[23] Rosamond, W., Flegal, K., Friday, G., 2007. Heart
disease and stroke statistics-2007 update: a report
from the American Heart Association Statistics
Committee and Stroke Statistics Subcommittee.
Circulation 115(5): e69-171.
[24] Aronne, L.J., Brown, W.V., Isoldi, K.K., 2007.
Cardiovascular disease in obesity: A review of
related risk factors and risk-reduction strategies.
Journal Clinical Lipidology 1(6): 575-582.
[25] Tyrovolas, S., Panagiotakos, D.B., 2010. The role of
Mediterranean type of diet on the development of
cancer and cardiovascular disease, in the elderly: a
systematic review. Maturitas 65(2): 122-130.
[26] Ferlay, J., Parkin, D.M., Steliarova-Foucher, E.,
2010. Estimates of cancer incidence and mortality in
Europe in 2008. European Journal of Cancer 46(4):
765-781.
S. Seçer, A. Özden, S. Güllüoğlu, F.Y. Ekinci Akademik Gıda 9(4) (2011) 51-59
58
[27] International Diabetes Federation, Diabetes Atlas,
4th ed. 2009. International Diabetes Federation,
Brussels.
[28] King, H., Aubert, R.E., Herman, W.H., 1998. Global
burden of diabetes, 1995–2025: prevalence,
numerical estimates, and projections. Diabetes
Care 21(9): 1414-1431.
[29] Stice, E., Spor, S., Ng, J., Zald, D.H., 2009. Relation
of obesity to consummatory and anticipatory food
reward. Physiology & Behavior 97(5): 551-560.
[30] Laurent, B., Fay, J., German B., 2008. Personalizing
foods: is genotype necessary? Current Opinion in
Biotechnology 19(2): 121-128
[31] Coşkun, T., 2007. Nütrisyonel Genomik. Çocuk
Sağğı ve Hastalıkları Dergisi 50: 47- 66
[32] Zhang, X., Yap, Y., Wei, D., Chen, G., Chen, F.,
2008. Novel omics technologies in nutrition
research. Biotechnology Advances 26(2): 169-176
[33] Tart, J., Nyshko, L., Date, P., 2007. Nutrigenomics:
The genome-food interference. Environmental
Health Perspectives 115(12): 583- 589
[34] Cocozza, S., 2007. Methodological aspects of the
assessment of geneenutrient interactions at the
population level. Nutrition, Metabolism &
Cardiovascular Diseases 17(2): 82- 88
[35] Kaput, J., 2008. Nutrigenomics research for
personalized nutrition and medicine. Current
Opinion in Biotechnology 19(2): 110–120
[36] Lovegrove, J.A, Gitau, R., 2008. Personalized
nutrition for the prevention of cardiovascular
disease: a future perspective. Journal of Human
Nutrition and Dietetics 21(4): 306–316
[37] Emir, F., Özden, A., 2006. Genetik pollimorfizm ve
polimorfizm çalışmaları. Güncel Gastroenteroloji 03:
24-28
[38] Mohammed, M.I., Sills, G.J., Brodie, M.J., Ellis, E.,
Girkin, J.M. 2009. A complete miniaturised
genotyping system for the detection of single
nucleotide polymorphisms in human DNA samples.
Sensors and Actuators B: Chemical 139: 83–90
[39] Kwok, P., Gu, Z., 1999. Single nucleotide
polymorphism libraries: why and how are we
building them? Molecular Medicine Today 5(12):
538- 543.
[40] Sauvage, C., Bierne, N., Lapègue, S., Boudry, P.,
2007. Single Nucleotide polymorphisms and their
relationship to codon usage bias in the Pacific
oyster Crassostrea gigas. Gene 406(1-2): 13–22
[41] Bora, G., Yurder, H.E., 2007. Epigenetik hastalıklar
ve tedavi yaklaşımları. Hacettepe Tıp Dergisi 38:
48-54
[42] Peedicayil, J., 2006. Epigenetic therapy - a new
development in pharmacology. Indian Journal of
Medical Research 123(1): 17-24
[43] Ushijima, T., Nakajima, T., Maekita, T., 2006. DNA
methylation as a marker for the past and future.
Journal of Gastroenterology 41(5): 401-407
[44] Hatchwell, E., Greally, J.M., 2007. The potential role
of epigenomic dysregulation in complex human
disease. Trends in Genetics 23(11): 588- 595
[45] Turker, M.S., Bestor, T.H., 1997. Formation of
methylation patterns in the mammalian genome.
Mutation Research 386(2): 103- 105
[46] Franklin, B.T., Mansuy, M.I., 2009. Epigenetic
inheritance in mammals: Evidence for the impact of
adverse environmental effects. Neurobiology of
Disease 39(1): 61- 65
[47] Hartman, J.L., Garvik, B., Hartwell, L., 2001.
Principles for the buffering of genetic variation.
Science 291 (5506):1001-1004.
[48] Moore, J.H., 2003. The ubiquitous nature of
epistasis in determining susceptibility to common
human diseases. Human Heredity 56(1-3): 73-82.
[49] Heinz, A., Goldman, D., Jones, D.W., Palmour, R.,
Homer, D., Gorey, J.G., 2000. Genotype influences
in vivo dopamine transporter availability in human
striatum. Neuropsychopharmacology 22(2): 133-
139.
[50] Hosak, L., 2007. Role of the COMT gene Val158Met
polymorphism in mental disorders: a review.
European Psychiatry 22(5): 276−281.
[51] Shinohara, M., Mizushima, H., Hirano, M., Shioe,
K., Nakazawa, M., 2004. Eating disorders with
binge-eating behaviour are associated with the s
allele of the 3'-UTR VNTR polymorphism of the
dopamine transporter gene. Journal of Psychiatry &
Neuroscience 29(2): 134-137
[52] Hersrud, S.L., Stoltenberg, S.F., 2009. Epistatic
interaction between COMT and DAT1 genes on
eating behavior: A pilot study. Eating Behaviors
10(2): 131–133
[53] Bilder, R.M., Volavka, J., Lachman, H.M., Grace,
A.A., 2004. The catechol-o-methyltransferase
polymorphism: relations to the tonic–phasic
dopamine hypothesis and neuropsychiatric
phenotypes. Neuropsychopharmacology 29(11):
1943−1961.
[54] Tracy, R.P., 2008. 'Deep phenotyping':
characterizing populations in the era of genomics
and systems biology. Current Opinion in Lipidology
19(2): 151-7.
[55] Kussmann, M., 2007. How to comprehensively
analyse proteins and how this influences nutritional
research. Clinical Chemistry and Laboratory
Medicine 45(3): 288-300.
[56] Gibney, M.J., Walsh, M., Brennan, L., et al. 2005.
Metabolomics in human nutrition: opportunities and
challenges. American Journal of Clinical Nutrition
82(3): 497-503.
[57] Garosi, P., De Filippo, C., van Erk, M., et al. 2005.
Defining best practice for microarray analyses in
nutrigenomic studies. British Journal of Nutrition
93(4): 425-32.
[58] Zhang, X.W., Yap, Y.L., Wei, D., Chen, G., Chen, F.,
2008. Novel omics technologies in nutrition
research. Biotechnology Advances 26(2): 169-76.
[59] McLoughlin, P., Roengvoraphoj, M., Gissel, C., et al.
2004. Transcriptional responses to epigallocatechin-
3 gallate in HT 29 colon carcinoma spheroids.
Genes to Cells 9(7): 661-9.
[60] Vittal, R., Selvanayagam, Z.E., Sun, Y., et al. 2004.
Gene expression changes induced by green tea
polyphenol (-)-epigallocatechin-3-gallate in human
bronchial epithelial 21BES cells analyzed by DNA
microarray. Molecular Cancer Therapeutics 3(9):
1091-9.
S. Seçer, A. Özden, S. Güllüoğlu, F.Y. Ekinci Akademik Gıda 9(4) (2011) 51-59
59
[61] Kitajka, K., Sinclair, A.J., Weisinger, R.S., et al.
2004. Effects of dietary omega-3 polyunsaturated
fatty acids on brain gene expression. Proceedings
of the National Academy of Sciences of the United
States of America, 101(30): 10931-6.
[62] Lapillonne, A., Clarke, S.D., Heird, W.C., 2004.
Polyunsaturated fatty acids and gene expression.
Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic
Care 7(2): 151-6.
[63] Narayanan, B.A., Narayanan, N.K., Simi, B., Reddy,
B.S., 2003. Modulation of inducible nitric oxide
synthase and related proinflammatory genes by the
omega-3 fatty acid docosahexaenoic acid in human
colon cancer cells. Cancer Research 63(5): 972-9.
[64] Johnson, A., Manor, D., 2004. The transcriptional
signature of vitamin E. Vitamin and Health 1031:
337-338.
[65] Lin, R., Nagai, Y., Sladek, R., 2002. Expression
profiling in squamous carcinoma cells reveals
pleiotropic effects of vitamin D-3 analog EB1089
signaling on cell proliferation, differentiation, and
immune system regulation. Molecular
Endocrinology 16(6): 1243-56.
[66] Cobb, J.P., Mindrinos, M.N., Miller-Graziano, C,
2005. Application of genome-wide expression
analysis to human health and disease. Proceedings
of the National Academy of Sciences of the United
States of America, 102(13):4801-6.
[67] Irizarry, R.A., Warren, D., Spencer, F., et al. 2005.
Multiple-laboratory comparison of microarray
platforms. Nature Methods 2(5): 345-9.
[68] Fuchs, D., Erhard, P., Rimbach, G., Daniel, H.,
Wenzel, U., 2005. Genistein blocks homocysteine-
induced alterations in the proteome of human
endothelial cells. Proteomics 5(11): 2808-18.
[69] Tan, S., Seow, T.K., Liang, R.C.M.Y., 2002.
Proteome analysis of butyrate-treated human colon
cancer cells (HT-29). International Journal of
Cancer 98(4): 523-31.
[70] Batista, R., Martins, I., Jenoe, P., Ricardo, C.P.,
Oliveira, M.M., 2007. A proteomic study to identify
soya allergens - The human response to transgenic
versus non-transgenic soya samples. International
Archives of Allergy and Immunology 144(1): 29-38.
[71] Kussmann, M., Affolter, M., Fay, L.B., 2005.
Proteomics in nutrition and health. Combinatorial
Chemistry & High Throughput Screening 8(8): 679-
96.
[72] Zhang, X.W., Wei, D., Yap, Y., 2007. Mass
spectrometry-based "omics" technologies in cancer
diagnostics. Mass Spectrometry Reviews 26(3):
403-31.
[73] Chen, X., Sun, L.W., Yu, Y.B., Xue, Y., Yang, P.Y.,
2007. Amino acid-coded tagging approaches in
quantitative proteomics. Expert Review of
Proteomics 4(1): 25-37.
[74] Miyagi, M., Rao, K.C.S., 2007. Proteolytic O-18-
labeling strategies for quantitative proteomics. Mass
Spectrometry Reviews 26(1): 121-36.
[75] Wu, W.W., Wang, G.H., Baek, S.J., Shen, R.F.,
2006. Comparative study of three proteomic
quantitative methods, DIGE, cICAT, and iTRAQ,
using 2D gel- or LC-MALDI TOF/TOF. Journal of
Proteome Research 5(3): 651-8.
[76] German, J.B., Watkins, S.M., Fay, L.B., 2005.
Metabolomics in practice: Emerging knowledge to
guide future dietetic advice toward individualized
health. Journal of the American Dietetic Association
105(9): 1425-32.
[77] Kricka, L.J., Master, S.R., Joos, T.O., Fortina, P.,
2006. Current perspectives in protein array
technology. Annals of Clinical Biochemistry 43: 457-
67.
[78] Puskas, L.G., Menesi, D., Feher, L.Z., Kitajka, K.,
2006. High-throughput functional genomic methods
to analyze the effects of dietary lipids. Current
Pharmaceutical Biotechnology 7(6): 525-9.
[79] Solanky, K.S., Bailey, N.J.C., Beckwith-Hall, B.M.,
2003. Application of biofluid H-1 nuclear magnetic
resonance-based metabonomic techniques for the
analysis of the biochemical effects of dietary
isoflavones on human plasma profile. Analytical
Biochemistry 323(2): 197-204.
[80] Stella, C., Beckwith-Hall, B., Cloarec, O., 2006.
Susceptibility of human metabolic phenotypes to
dietary modulation. Journal of Proteome Research
5(10): 2780-8.
[81] Dumas, M.E., Maibaum, E.C., Teague, C., 2006.
Assessment of analytical reproducibility of H-1 NMR
spectroscopy based metabonomics for large-scale
epidemiological research: the INTERMAP study.
Analytical Chemistry 78(7): 2199-208.
[82] Fardet, A., Canlet, C., Gottardi, G., 2007. Whole-
grain and refined wheat flours show distinct
metabolic profiles in rats as assessed by a H-1
NMR-based metabonomic approach. Journal of
Nutrition 137(4): 923-929.
[83] Ni, Y., Su, M.M., Qiu, Y.P., 2007. Metabolic profiling
using combined GC-MS and LC-MS provides a
systems understanding of aristolochic acid-induced
nephrotoxicity in rat. Febs Letters 581(4): 707-711.
ResearchGate has not been able to resolve any citations for this publication.
Article
The active form of vitamin D3, 1α,25-dihydroxyvitamin D3 [1,25-(OH)2D3] is key mediator of calcium homeostasis and is a component of the complex homeostatic system of the skin. 1,25-(OH)2D3 regulates cellular differentiation and proliferation and has broad potential as an anticancer agent. Oligonucleotide microarrays were used to assess profiles of target gene regulation at several points over a 48 h period by the low calcemic 1,25-(OH)2D3 analog EB1089 in human SCC25 head and neck squamous carcinoma cells. One hundred fifty-two targets were identified, composed of 89 up- and 63 down-regulated genes distributed in multiple profiles of regulation. Results are consistent with EB1089 driving SCC25 cells toward a less malignant phenotype, similar to that of basal keratinocytes. Targets identified control inter- and intracellular signaling, G protein-coupled receptor function, intracellular redox balance, cell adhesion, and extracellular matrix composition, cell cycle progression, steroid metabolism, and more than 20 genes modulating immune system function. The data indicate that EB1089 performs three key functions of a cancer chemoprevention agent; it is antiproliferative, it induces cellular differentiation, and has potential genoprotective effects. While no evidence was found for gene-specific differences in efficacy of 1,25-(OH)2D3 and EB1089, gene regulation by 1,25-(OH)2D3 was generally more transient. Treatment of cells with 1,25-(OH)2D3 and the cytochrome P450 inhibitor ketoconazole produced profiles of regulation essentially identical to those observed with EB1089 alone, indicating that the more sustained regulation by EB1089 was due to its resistance to inactivation by induced 24-hydroxylase activity. This suggests that differences in action of the two compounds arise more from their relative sensitivities to metabolism than from differing effects on VDR function.
Article
We describe the design, construction and performance of a complete palm-sized device capable of rapid discrimination of a single nucleotide polymorphism in human DNA. The analysis of the DNA is achieved by means of an analysis of the temperature dependent change in fluorescence of hybridised fluorescent probes undergoing Förster resonance energy transfer. The developed device was used to accurately and reproducibly genotype the CYP3A5*3 polymorphism from nine epilepsy patient DNA samples, and provides a useful point of care assay for analyzing this gene which has been implicated in the metabolism of commonly administered antiepileptic drugs. The device gave results within 10min which is comparable to the other commercially available genotyping devices, and was found to have comparable levels of sensitivity and accuracy, validating its potential as a point of care genotyping instrument.