Ekmek Mayası Ekstraktı

Giriş

Fırıncı mayası özütü, fırıncılık ve biracılıkta kullanılan aynı maya olan Saccharomyces cerevisiae’den elde edilen yaygın bir gıda bileşenidir. Maya hücrelerinin parçalanması ve hücre duvarlarının çıkarılmasıyla elde edilir; bu işlem sonucunda çözünür hücre içi bileşenler geride kalır. Bu süreç, proteinler, amino asitler, B vitaminleri ve nükleotitler açısından zengin konsantre bir ürün ortaya çıkarır; bu da onun kendine özgü lezzetli tadına (umami) ve besin profiline katkıda bulunur.

Biyolojik Temel

Biyolojik olarak, fırıncı mayası özütü, insan metabolik yollarıyla etkileşime girebilen bileşiklerin karmaşık bir karışımıdır. Serbest amino asitler ve nükleotidler açısından zengin içeriği, onu vücuttaki çeşitli biyokimyasal süreçler için bir öncü kaynağı haline getirir. Vücut sıvılarındaki metabolitleri kapsamlı bir şekilde ölçmeyi amaçlayan metabolomik alanı, insan vücudunun fizyolojik durumu hakkında işlevsel bir gösterge sunar.^[1] Genetik varyantlar, anahtar lipidlerin, karbonhidratların ve amino asitlerin homeostazını etkileyebilir.^[1] Bu nedenle, bu bileşikler açısından zengin olan maya özütü gibi besin bileşenlerinin tüketimi, teorik olarak bir bireyin genetikleri tarafından etkilenen kendine özgü metabolik profilini modüle edebilir veya onunla etkileşime girebilir.

Klinik Önemi

Klinik olarak, fırıncı mayası özütü, B vitamini içeriği sayesinde bir besin takviyesi olarak işlev görebilir. Ancak, bazı formülasyonlardaki yüksek sodyum içeriği, sodyum alımını izleyen bireyler için dikkate alınması gereken bir husustur. Genetik araştırmalar, özellikle genom çapında ilişkilendirme çalışmaları (GWAS), genetik varyantların çeşitli sağlık sonuçları ve biyobelirteç düzeyleriyle nasıl ilişkili olduğunu incelemektedir. Örneğin, çalışmalar, diyabetik olmayan popülasyonlarda glikozile hemoglobin düzeyleri^[2] ve LDL kolesterol ile trigliseritler gibi lipid konsantrasyonları^[3]gibi metabolik özelliklerle ilişkili genetik lokuslar tanımlamıştır. Diğer araştırmalar, plazma lipoprotein(a) düzeyleri^[4] ve kohortlardaki daha geniş metabolik özellikler üzerindeki genetik etkileri incelemiştir.^[5] Fırıncı mayası özütü tüketimi ile doğrudan genetik ilişkiler evrensel olarak kanıtlanmamış olsa da, bu tür çalışmalar aracılığıyla bireysel genetik yatkınlıkları anlamak, beslenme bileşenlerinin bir bireyin sağlığıyla nasıl etkileşimde bulunduğuna dair anlayış sağlayabilir.

Sosyal Önem

Fırıncı mayası özütü, başlıca yaygın olarak kullanılan bir gıda katkı maddesi ve aroma verici madde olarak önemli sosyal öneme sahiptir. Birçok işlenmiş gıda, atıştırmalık, sos ve hazır yemekte temel bir bileşen olup, lezzetli tatlarını artırır ve zengin bir lezzet profiline katkıda bulunur. Aroma artırıcı rolünün ötesinde, özellikle bazı kültürlerde doğrudan sürülebilir bir ürün olarak da tüketilmektedir. Gıda endüstrisindeki kullanımı, çok yönlülüğünü ve hayvansal ürünler eklemeden umami tadı verme yeteneğini yansıtmakta, bu da onu vejetaryen ve vegan diyetler için uygun kılmaktadır.

Metodolojik ve İstatistiksel Sınırlamalar

Genetik ilişkilendirme çalışmaları, titiz tasarımlarına rağmen, bulgularının yorumlanmasını ve genellenebilirliğini etkileyebilecek doğuştan gelen metodolojik ve istatistiksel sınırlamalarla sıkça karşılaşır. Önemli bir zorluk, yeterli istatistiksel güce ulaşmaktır; daha küçük örneklem büyüklükleri, ılımlı etkiye sahip gerçek ilişkilendirmelerin tespit edilemediği yanlış negatif bulgulara yol açabilir.^[6] Tersine, genom çapında ilişkilendirme çalışmalarında (GWAS) gerçekleştirilen kapsamlı sayıda istatistiksel test, yanlış pozitif sonuçlara karşı duyarlılığı artırır ve katı anlamlılık eşikleri ile bağımsız replikasyonu zorunlu kılar.^[6] Kompleks özelliklerle genetik ilişkilendirmelerin gözlemlenen etki büyüklükleri genellikle küçüktür ve yeni varyant keşfi için yeterli gücü elde etmek amacıyla çok büyük popülasyonlar gerektirir.^[1] Ayrıca, bulguların sağlamlığı, bağımsız kohortlarda başarılı replikasyona büyük ölçüde bağlıdır. Ancak, bildirilen birçok ilişkilendirme tutarlı bir şekilde replike olmaz; bu durum, başlangıçtaki yanlış pozitif keşiflerden, çalışma popülasyonlarındaki farklılıklardan veya replikasyon denemelerindeki yetersiz istatistiksel güçten kaynaklanabilir.^[6] Farklı popülasyonlarda replikasyon, yeni ilişkilendirmeleri doğrulamak için altın standart olarak kabul edilir.^[1] Etki büyüklüklerinin tahmini, çalışma tasarımından da etkilenebilir; ilk keşif aşamaları gerçek etkiyi potansiyel olarak fazla tahmin edebilir, bu da replikasyon kohortlarından elde edilen tahminlerin dikkatli bir şekilde değerlendirilmesini gerektirir.^[7]

Genellenebilirlik ve Fenotip Karakterizasyonu

Bulguların genellenebilirliği kritik bir husustur, zira birçok geniş ölçekli genetik çalışma ağırlıklı olarak belirli bir kökene sahip kohortlarda, genellikle beyaz Avrupalı kökenli bireylerde yürütülmektedir.^[6] Bu demografik sınırlama, tanımlanan genetik ilişkilendirmelerin farklı etnik veya ırksal kökenlere sahip popülasyonlarda doğrudan aktarılabilir olmayabileceği veya aynı etki büyüklüklerine sahip olmayabileceği anlamına gelmekte, bu da çeşitli çalışma popülasyonlarına duyulan ihtiyacın altını çizmektedir. Ayrıca, bir çalışma kohortunun yaş dağılımı (örn., ağırlıklı olarak orta yaşlıdan yaşlıya bireyler) veya biyolojik örnek toplama zamanlaması gibi özellikleri, sağkalım yanlılığı gibi yanlılıklara yol açarak gözlemlenen ilişkilendirmeleri potansiyel olarak çarpıtabilir.^[6] Fenotip ölçümü ve karakterizasyonu da zorluklar teşkil etmektedir; birçok biyolojik özellik normal dağılım göstermez ve bu nedenle genetik etkilerin yorumlanmasını etkileyebilecek uygun istatistiksel dönüşümler gerektirir.^[8] Birey başına gözlem sayısındaki veya fenotip birleştirme yöntemindeki (örn., tekrarlanan ölçümlerin ortalaması veya monozigotik ikiz çiftlerinin ortalaması) değişkenlik, verilerde heterojenite de oluşturabilir.^[9] Dahası, genetik ilişkilendirmeler, analizler cinsiyetler arasında birleştirildiğinde gözden kaçırılabilecek, sadece erkeklerde veya kadınlarda ilgili olan tespit edilmemiş ilişkilendirmelere yol açan cinsiyete özgü etkiler gösterebilir.^[10]

Açıklanamayan Değişkenlik ve Genetik Karmaşıklık

Karmaşık özelliklere genetik katkıların kapsamlı bir şekilde anlaşılması, genellikle ilgili tüm genetik varyasyonun tam olarak belirlenememesi ve çevresel faktörlerle olan karmaşık etkileşim nedeniyle sınırlıdır. Birçok özellik için kalıtsallık iyi belirlenmiş olsa da, gözlemlenen tüm fenotipik değişkenliği açıklayan spesifik genler ve varyantlar eksik anlaşılmış durumda kalmakta ve “eksik kalıtsallık” fenomenine işaret etmektedir.^[6]Genom çapında ilişkilendirme çalışması (GWAS) platformları, geniş kapsamlarına rağmen, mevcut tüm tek nükleotid polimorfizmlerini (SNP’leri) test edemeyebilir veya tüm aday genleri yeterince kapsamayabilir; bu da önemli nedensel varyantların gözden kaçmasına veya kapsamlı gen çalışmalarının engellenmesine neden olabilir.^[10] Örneğin, UGT1A1’deki gibi SNP olmayan varyantlar standart çiplerde yer almayabilir, bu da daha önce bildirilen ilişkilendirmelerin değerlendirilmesini zorlaştırır.^[6] Ayrıca, çevresel faktörler biyolojik özelliklerdeki bireylerarası değişkenliğe önemli ölçüde katkıda bulunmakta ve gen-çevre etkileşimlerinin tam kapsamı mevcut çalışma tasarımlarında genellikle kapsamlı bir şekilde hesaba katılmamaktadır.^[6] Bu eksiklik, bazı gözlemlenen genetik etkilerin çevresel bağlamlar tarafından değiştirilebileceği veya tam tersine, çevresel karıştırıcı faktörler dikkate alınmadan genetik faktörlerin etkisinin maskelenebileceği anlamına gelir. Son olarak, GWAS’lar genetik varyantlar ve fenotipler arasındaki istatistiksel ilişkilendirmeleri belirlemede etkili olsa da, bu varyantların etkilerini gösterdiği altta yatan biyolojik mekanizmaları veya yolları genellikle doğrudan aydınlatmazlar, bu da mekanistik anlayışta önemli bir boşluk bırakır.^[1]

Varyantlar

Genetik varyasyonlar, bireylerin fırıncı mayası özütünde bulunanlar da dahil olmak üzere diyet bileşenlerine nasıl tepki verdiğinde çok önemli bir rol oynar. İltihaplanma, metabolizma ve bağışıklık yanıtında yer alan genlerdeki polimorfizmler, bir bireyin maya özütünde bulunan çeşitli bileşiklerle fizyolojik etkileşimlerini önemli ölçüde etkileyebilir. Glutamatlar, nükleotidler ve B vitaminleri gibi bu bileşikler, çeşitli biyolojik yolları modüle edebilir ve bu modülasyonların etkisi, bireyin genetik yapısından etkilenebilir.

HNF1A(Hepatocyte nuclear factor-1 alpha) geni, karaciğer ve pankreasta gen ekspresyonunu düzenleyen kritik bir transkripsiyon faktörünü kodlar; glikoz metabolizması ve çeşitli proteinlerin üretiminde anahtar bir rol oynar.HNF1A geni içindeki polimorfizmler, önemli bir iltihaplanma belirteci olan C-reaktif proteinin değişmiş seviyeleriyle ilişkilidir.^[11] C-reaktif proteini kodlayan CRPgenindeki genetik varyasyonlar, temel iltihaplanma durumunu doğrudan etkileyebilir; bu, bir bireyin vücudunun, diyet yoluyla potansiyel olarak alınanlar da dahil olmak üzere, iltihaplanma uyaranlarına nasıl tepki verdiğini etkiler. Benzer şekilde, majör bir pro-inflamatuar sitokin olan İnterlökin-6’yı kodlayanIL6 genindeki polimorfizmler, bağışıklık yanıtlarının yoğunluğunu ve süresini modüle edebilir. Beta-glukanlar ve nükleotidler gibi immünomodülatör bileşikler açısından zengin fırıncı mayası özütü tüketimi, bu genetik yatkınlıklarla etkileşime girerek bir bireyin iltihaplanma profilini ve genel metabolik sağlığını etkileyebilir.^[11] APOEgeni, vücutta yağların, özellikle de kolesterolün metabolizması ve taşınması için gerekli olan bir lipid bağlayıcı protein olan Apolipoprotein E’yi kodlar.APOE’deki bazı genetik varyasyonların lipid profillerini etkilediği ve kardiyovasküler sağlığı etkileyebileceği iyi bilinmektedir.^[11]Bu varyasyonlar, vücudun diyet yağlarını ve fırıncı mayası özütünde bulunan diğer bileşenleri nasıl işlediğini etkileyerek, potansiyel olarak besin emilimini ve metabolik yanıtları etkileyebilir.TIRAP (Toll-interleukin 1 receptor domain containing adaptor protein), mikrobiyal bileşenleri tanıyan Toll benzeri reseptörlerden sinyal iletimine aracılık ederek doğuştan gelen bağışıklık sisteminde çok önemli bir rol oynar. TIRAP’taki polimorfizmler, bağışıklık sisteminin maya kaynaklı bileşenler de dahil olmak üzere çeşitli uyaranlara karşı hassasiyetini değiştirebilir, potansiyel olarak bağırsak bağışıklık yanıtlarını ve sistemik iltihaplanmayı etkileyebilir. Ayrıca, HMOX1 (hem oksijenaz (dekiklik) 1), anti-inflamatuar ve antioksidan özelliklere sahip moleküller üreten bir süreç olan hemin parçalanmasında rol oynar ve HMOX1’deki genetik varyasyonlar, oksidatif stres ve iltihaplanmaya karşı hücresel savunma mekanizmalarını etkileyebilir; bu, diyet mayası özütünün genel fizyolojik etkileri göz önünde bulundurulduğunda ilgili olabilir.^[11] F2 (Pıhtılaşma faktörü II öncüsü), F7 (Pıhtılaşma faktörü VII) ve PROZ (protein Z, K vitaminine bağlı plazma glikoproteini) gibi genler, kan pıhtılaşmasının karmaşık sürecinin ayrılmaz bir parçasıdır. Bu genlerdeki genetik varyasyonlar, pıhtı oluşumunun etkinliğini ve genel tromboz riskini etkileyebilir.^[11]Fırıncı mayası özütü doğrudan pıhtılaşma ile bağlantılı olmasa da, maya özütündeki gibi diyet bileşenleri tarafından modüle edilebilen sistemik iltihaplanmanın bu yolları etkilediği bilinmektedir. Ek olarak,SP1 (Sp1 transkripsiyon faktörü), ATF3 (Aktive edici transkripsiyon faktörü 3) ve CEBPD(CCAAT/enhancer bağlayıcı protein delta) dahil olmak üzere çeşitli transkripsiyon faktörleri, stres, iltihaplanma ve besin bulunabilirliği gibi çok çeşitli hücresel sinyallere yanıt olarak gen ekspresyonunu düzenlemede hayati roller oynar. Bu düzenleyici genlerdeki polimorfizmler, vücudun diyet değişikliklerine ve çevresel stresörlere uyum sağlama yeteneğini etkileyerek, fırıncı mayası özütünde bulunan bileşenlere verilen fizyolojik yanıtı dolaylı olarak etkileyebilir.^[11]

Önemli Varyantlar

RS ID	Gen	İlişkili Özellikler
chr3:137492417	N/A	bakers yeast extract measurement

Metabolik Regülasyonun Genetik Temeli

Genom çapında ilişkilendirme çalışmaları (GWAS), insan serumu veya vücut sıvılarındaki endojen metabolitlerin konsantrasyonlarını etkileyen genetik polimorfizmleri tanımlamak için güçlü bir araç olarak ortaya çıkmıştır.^[1] Bu çalışmalar, genetik varyantları anahtar lipitlerin, karbonhidratların ve amino asitlerin homeostazındaki değişikliklerle ilişkilendirerek fizyolojik durumun fonksiyonel bir çıktısını sunar.^[1] Bu tür genetik varyantların, metabolit dönüşümü veya modifikasyonundaki doğrudan rolleri nedeniyle genellikle daha büyük etki büyüklükleri sergilemesi beklenir ve böylece hastalığın altında yatan moleküler mekanizmalara dair çok önemli bilgiler sunar.^[1] Örneğin, MLXIPL gibi genlerdeki spesifik genetik varyasyonlar plazma trigliserit seviyeleriyle doğrudan ilişkilendirilmiş olup, lipit metabolizması üzerindeki net bir genetik etkiyi vurgulamaktadır.^[12] Benzer şekilde, FADS1 geni, linoleik asit gibi esansiyel yağ asitlerinden üretilen uzun zincirli çoklu doymamış yağ asitlerinin sentezinde kritik bir rol oynar ve işlevi fosfatidilkolin gibi lipitlerin bileşimini doğrudan etkiler.^[1]

Metabolizmadaki Moleküler Yollar ve Temel Biyomoleküller

Metabolik süreçlerin düzenlenmesi, spesifik enzimler ve proteinler arasında karmaşık bir etkileşimi içerir. Hücresel işlev için temel bir yol olan kolesterol biyosentezi, 3-hidroksi-3-metilglutaril koenzim A redüktaz (HMGCR) enzimi tarafından önemli ölçüde etkilenir. Genetik varyasyonlar, özellikle HMGCRgenindeki tek nükleotid polimorfizmleri (SNP’ler),LDL-kolesterol seviyeleriyle ilişkilendirilmiştir.^[13] Lipid metabolizmasının ötesinde, böbrek ve sistemik sağlığın korunmasında kritik bir bileşen olan ürik asidin taşınması, spesifik taşıyıcılar tarafından aracılık edilir. SLC2A9, serum ürat konsantrasyonunu ve ürat atılımını önemli ölçüde etkileyen, dikkate değer cinsiyete özgü etkileri olan yeni tanımlanmış bir ürat taşıyıcısıdır.^[14] Bu temel biyomoleküller, enzimatik aktiviteleri veya taşıma fonksiyonları aracılığıyla metabolik dengenin korunmasında merkezi bir rol oynar ve fizyolojik durumları değiştirebilecek genetik varyasyonlar için doğrudan hedeflerdir.

Hücresel Mekanizmalar ve Düzenleyici Ağlar

Hücresel düzeyde, genetik varyantlar, alternatif ekleme ve transkripsiyonel kontrol dahil olmak üzere çeşitli düzenleyici mekanizmalar aracılığıyla etkilerini gösterebilirler. Örneğin, diğer genotiplenmiş varyantlarla bağlantı dengesizliği içinde bulunan yaygın bir intronik varyant olan rs3846662 ’ın, HMGCR ekson13 alternatif eklemesinin verimliliğini değiştirdiği gösterilmiştir.^[13] Bu spesifik genetik değişiklik, minör allel için homozigot bireylerin hücrelerinde alternatif olarak eklenmiş Δekson13 HMGCR mRNA’sının ekspresyon seviyelerinin önemli ölçüde daha düşük olmasına yol açarak, kolesterol biyosentezi üzerinde transkripsiyon sonrası düzenleyici bir etki olduğunu düşündürmektedir.^[13] Dahası, hücresel adezyon ve enflamatuar yanıtlarda rol oynayan genlerin, örneğin interselüler adezyon molekül-1 (ICAM-1) gibi, ekspresyonu, varyant bir NF-kappa B bölgesi ve p65 homodimerleri gibi kritik elementleri içeren, enflamatuar sitokinler tarafından transkripsiyonel düzenlemeye tabidir.^[2] Bu karmaşık hücresel düzenleyici ağlar, ince genetik farklılıkların değişmiş protein fonksiyonlarına ve metabolik profillere nasıl dönüşebileceğinin altını çizmektedir.

Sistemik Homeostazi ve Hastalık İlişkileri

Metabolik homeostazdaki bozulmalar, genellikle genetik yatkınlıklar tarafından etkilenerek, geniş sistemik etkilere sahiptir ve çeşitli yaygın hastalıkların riskine katkıda bulunur.^[1]GWAS aracılığıyla tanımlanan genetik polimorfizmler, diyabet, koroner arter hastalığı ve romatoid artrit gibi durumlar için artan bir risk taşır. Genetik varyantların metabolit konsantrasyonları üzerindeki etkisi, bu değişiklikler vücudun fizyolojik durumundaki fonksiyonel değişiklikleri yansıttığı için, bu hastalıkların etiyolojisine daha doğrudan bir bağlantı sağlar.^[1] Örneğin, SLC2A9varyantlarının serum ürat seviyeleriyle ilişkisi, genetik faktörleri doğrudan gut gelişimine bağlar.^[14] Benzer şekilde, ABO histo-kan grubu antijeni çözünür ICAM-1 seviyeleriyle ilişkilendirilmiştir ve ICAM-1geninin kendisi tip 1 diyabet ile bağlantılıdır, bu da genetik varyasyonların sistemik etkileşimleri ve hastalık duyarlılığını nasıl etkileyebileceğini göstermektedir.^[2]

References

[1] Gieger, C., et al. “Genetics meets metabolomics: a genome-wide association study of metabolite profiles in human serum.”PLoS Genet, 2008.

[2] Pare, G., et al. “Novel association of HK1with glycated hemoglobin in a non-diabetic population: a genome-wide evaluation of 14,618 participants in the Women’s Genome Health Study.”PLoS Genet, vol. 4, no. 12, 2008, e1000312.

[3] Kathiresan, S., et al. “Common variants at 30 loci contribute to polygenic dyslipidemia.” Nat Genet, 2008.

[4] Ober, C., et al. “Genome-wide association study of plasma lipoprotein(a) levels identifies multiple genes on chromosome 6q.”J Lipid Res, vol. 50, no. 7, 2009, pp. 1319-1328.

[5] Sabatti, C., et al. “Genome-wide association analysis of metabolic traits in a birth cohort from a founder population.”Nat Genet, vol. 41, no. 1, 2009, pp. 35-46.

[6] Benjamin, E. J., et al. “Genome-wide association with select biomarker traits in the Framingham Heart Study.” BMC Med Genet, 2007.

[7] Willer, C. J., et al. “Newly identified loci that influence lipid concentrations and risk of coronary artery disease.”Nat Genet, 2008.

[8] Melzer, D., et al. “A genome-wide association study identifies protein quantitative trait loci (pQTLs).” PLoS Genet, 2008.

[9] Benyamin, B. “Variants in TF and HFE explain approximately 40% of genetic variation in serum-transferrin levels.”Am J Hum Genet, 2008.

[10] Yang, Q., et al. “Genome-wide association and linkage analyses of hemostatic factors and hematological phenotypes in the Framingham Heart Study.”BMC Med Genet, 2007.

[11] Reiner AP. Polymorphisms of the HNF1A gene encoding hepatocyte nuclear factor-1 alpha are associated with C-reactive protein. Am J Hum Genet. 2008;82(5):1193-201.

[12] Kooner, Jaspal S., et al. “Genome-Wide Scan Identifies Variation in MLXIPL Associated with Plasma Triglycerides.” Nat Genet, vol. 40, no. 2, 2008, pp. 149-151.

[13] Burkhardt, Ralf, et al. “Common SNPs in HMGCR in Micronesians and Whites Associated with LDL-Cholesterol Levels Affect Alternative Splicing of Exon13.” Arterioscler Thromb Vasc Biol, vol. 29, no. 1, 2009, pp. 200-206.

[14] Vitart, Veronique, et al. “SLC2A9Is a Newly Identified Urate Transporter Influencing Serum Urate Concentration, Urate Excretion and Gout.”Nat Genet, vol. 40, no. 4, 2008, pp. 437-442.