GENLER ARASINDAKİ ETKİLEŞİMLER

Transkript

1 GENLER ARASINDAKİ ETKİLEŞİMLER

2 Rh ve AB0 uyuşmazlıkları AB0 sisteminde A ve B antikorları doğal olarak bulunmaz Rh sisteminde Rh antijeni doğal olarak bulunmaz

3 rh İlk aktarımda Alıcıda kuvvetli bir reaksiyon görülmez Rh Tekrarında rh Daha önce oluşan anti-rh antikoru Rh antijenine sahip alyuvarlarını aglütinasyon ve hemoliz

4 Annesinden farklı tipte antijene sahip embriyonun kanında aglütinasyon reaksiyonları Eritroblastosis fetalis (ya da yenidoğanın hemolitik hastalığı, HDN) eşler arasında Rh uyuşmazlığı yenidoğanda veya henüz dölyatağındaki (uterus) bebekte (fetus) görülür fetusun alyuvarlarının devamlı bozulmasından (hemoliz) ileri gelen bir çeşit anemi (kansızlık) ve tıpta büyük önem taşır

5 Fetusun kanında azalan eritrositler retikülositlerle ve daha genç hücrelerle eritroblastlarla. Bozulan eritrositlere ait hemoglobinin parçalanma ürünü biluribin kanda birikir Bebekler sarı düşükler veya ölü doğumlar Eşler arasında Rh uyuşmazlığının varlığı önceden bilinirse Çocuğun kanını kısmen veya tamamen değiştirme Rh antikoru oluşmamış Rh kanın verilmesi. Bu tip evliliklerde ilk çocuklar çoğu kez sağlıklı doğar. anne kanına az miktarda antijen geçer ve Rh antikoru da az olur. Daha sonraki her gebelikte anne kanında Rh antikoru giderek çoğaldığından sonraki çocuklar için tehlike artar.

6 Tersi olursa?

7 Diğer kan gruplarında anne çocuk arasındaki uyuşmazlıklar genelde çok etkili değil. AB0 sisteminde IgM antikorların plasentadan geçemeyecek kadar büyük Bazı durumlarda AB0 sistemine ait IgG antijenler anne ve çocuk arasında kan uyuşmazlıklarına P: 00 x F 1 :A/B Annenin serumundan (IgG cinsi) anti-a veya anti-b plasentadan fetusa geçer ve eritrositlerini parçalar ve düşük Japonya'da yapılan bir araştırmada 00 x A0 A grubundan olanlarda yaşam süreleri kısa, 0 grubundan olanlarda yaşam süreleri uzun A0 fetusların çoğunda düşük

8 Çeşitli kan grubu sistemlerine ait uyuşmazlık beklenen değerlerden çok daha düşüktür. Rh uyuşmazlığının tüm gebeliklerin ~% 10'unda meydana gelmesi beklenirken, bu genotipteki çocukların ancak 1/10-1/50'sinde belirgin hemolitik anemi fetusun antijenlerine karşı annede üretilen antikor miktarının az olmasıdır. AB0 kan grupları arasındaki uyuşmazlık olabilir. A veya B grubu embriyonik eritrositler 0 grubundan annenin kanına plasenta yoluyla geçer geçmez, anti-rh antikorları meydana gelmeden önce var olan, anti-a veya anti-b antikorları tarafından parçalanabilir. Bu da anti-rh oluşumunu engelleyebilir.

9 MHC ( Major Histocompatibility Complex, majör doku uygunluğu kompleksi) Genetik açıdan, aktarılan dokuların kabul edilmesi veya reddedilmesiyle ilişkili hücre-yüzey antijenlerini belirleyen genler doku uygunluğu ( histocompatibility ) genleri Bu gen ailesindeki lokuslarının çoğunda antijen oluşumuyla ilişkili allellerin etkisi kodominant Bireyler kendilerinde bulunmayan allelleri taşıyan (uyuşmazlık gösteren) vericilerin doku ya da organlarını reddederler.

10 Farede doku uygunluğuyla ilişkili en azından 50 gen bazıları katallel serisine Bu genlerden H-2 sistemi sadece üç gen (A, B ve C) değerlendirildiğinde A 1 A 1 B 1,B 1,C 2 C 2 aynı genotipteki fare dokusu A 2 A 2 B 2 B 2 C 1 C 1 genotipindekini reddeder. F 1 (A 1 A 2 B 1 B 2 C 1 C 2 ) ana ve babanın dokularını kabul onun dokuları ana ve babası reddeder. Bu farelerde, F 2 dölünde çok çeşitli genetik kombinasyon olacaktır ve bunların birçoğunda F 1 de var olan bir veya daha fazla allel bulunmayacaktır. Bu tip F 2 bireyleri de genellikle F 1 dekilerin dokularını reddederler; F 2 nin dokuları F 1 bireyleri tarafından kabul edilir. Gerçekte farede doku uyuşumuyla ilişkili gen sayısının fazlalığı ve katallelliğin varlığı düşünülecek olursa, bu olaydaki genetik karmaşıklığın nedeni daha iyi anlaşılabilir.

11 HLA ( Human Lymphocyte Antigens, insan lenfosit antijenleri) sistemi insanda doku uygunluğunun belirlenmesinde iş gören temel genler HLA sistemiyle ilişkili çok sayıda gen ve 6. kromozomda Genlerin hepsi çok sayıda allele sahiptir ve allellerin çoğu farklı bir antijeni belirler. şimdiye kadar HLA-A da yaklaşık 650, HLA-B de ve HLA-C de 350 allel HLA-A, HLA-B ve HL-C genlerine ait allellerin 650 x x x10 7 kadar farklı genetik kombinasyon yapabilme olasılığı vardır. Diploid durumda ise bu olasılık çok daha yüksek değerlere ulaşmaktadır. Bu çeşitlilik, organ ve doku aktarımlarında karşılaşılan zorlukların nedenini açıklayabilir.

12 Bir bireyin HLA tipi (serolojik lenfositotoksisite testi) O bireyin nin HLA tipi bilinen bir vericiden elde edilmiş standart antikor serisi ile araştırılan bireyin lenfositleri karşılaştırılır. HLA testleri genetikle ilişkili sorunlarda (babalık tayini gibi) antropolojik (Asyadaki topluluklarda HLA- A1 allelinin hemen hiç bulunmaması gibi)

13

14 Hücre-yüzey antijenlerini tayin eden genlerle ilişki özbağışıklık (otoimmün) hastalıkları için de söz konusudur birey kendi doku veya organları reddedilmekte ve sonuçta hücreleri bozularak parçalanmaktadır. özel organların (Hashimoto hastalığında tiroidin, Addison hastalığında böbrek üstü bezinin) reddedilmesi, çok sayıda dokunun (sistemik lupus eritematozus, romatoid artrit) reddi

15 FARKLI GENLERİN ALLELLERİ ARASINDAKİ ETKİLEŞİMLER Bir karakterin fenotipte ortaya çıkmasından birden fazla gen sorumlu Biyokimyasal düzeyde genler arası etkileşim, aynı karaktere etki eden iki veya daha fazla sayıdaki genin ürünlerinin bir karakterin oluşumunu etkilemesi Mendel kurallarına göre beklenen ayrışım oranlarından da sapmalar Epistasi bir fenotipik karakterin ortaya çıkmasından sorumlu olan birden fazla gen arasındaki etkileşimlerin tümü Epistasi, bir genin etkisinin diğerlerine göre daha baskın olması

16 Epistasi Bir karakterin ortaya çıkmasından sorumlu olan farklı genler arasında baskılayıcı etkilerin olması bir genin fenotipteki etkisi diğerlerinden daha baskındır. AABB de, A nın B nin etkisini örtmesi aabb durumunda aa nın B nin etkisini örtmesi bir genin dominant alleli heterozigot durumda bile başka genlere ait allellerin etkilerinden üstün olabilir. epistat gen: baskın etkili, hipostat gen çekilgen kalan

17 Yulafta tohum rengini tayin eden genler

18 Kabaklarda meyve rengini belirleyen genler. Kabaklarda meyve rengi beyaz, sarı veya yeşil olmaktadır. beyaz x sarı beyaz x yeşil sarı x yeşil beyaz beyaz sarı Beyaz renk, sarı ve yeşile karşı epistat dominant allel (W) beyaz, diğer gendeki dominant allel (Y) sarı W(W veya w) Y(Y veya y) genotipindekiler beyaz, wwy(y veya y) genotipindekiler sarı, resesif homozigotlar (ww yy) yeşil

19 Bombay fenotipinde hh I A I B genotipindeki bireylerde hh resesif homozigotluğun diğer gendeki A ve B allellerinin etkisinin örtmesi

20 Tamamlayıcılık Bir karakterin fenotipte belirmesinde farklı genlere ait allellerin birbirleri üzerinde tamamlayıcı etki yapmaları Böyle genler, tek başına bulunduklarında etkilerini gösteremezler. Lathyrus odoratus'da çiçeklerin erguvan renkli olmasında iki farklı gene ait iki dominant allelin (A ve B) genotipte birlikte bulunması gereklidir.

21

22 Engelleyicilik Bir genin dominant allelinin başka genlerin allellerinin fenotipte etkilerini göstermelerini engellemesi

23

24 Kabaklarda meyve rengiyle ilgili bir lokustaki dominant allel (Y) rengin sarı olmasına, resesif allel (y) ise yeşil olmasına yol açmaktadır. Fakat genotipte farklı bir gene ait bir dominant allelin (A) bulunması meyvelerin renkli olmasını engeller. AaYy x AaYy (beyaz) (beyaz) 12 (beyaz): 3 (sarı): 1 (yeşil)

25 Eklenme (Additivite) Bir karakteri tayin eden farklı genlerin allellerinin her birinin karakterin ortaya çıkmasında ölçülebilen bir katılımının olmasıdır (a = 0, A = 3, b = 0, B = 2 gibi). Bu şekilde katılımlar eklemeli etkiler Aa Bb genotipi için, = 5 Bitki ve hayvanlarda birçok karakterin eklemeli etkiye sahip çok sayıda gen tarafından tayin edilir. Böyle karakterlere kantitatif (nicel) karakterler

26 Yeni Fenotiplerin Ortaya Çıkması Aynı karakteri belirleyen farklı genlerin allelleri arasındaki etkileşimler döldeki dağılım oranını değiştirir. yeni fenotiplerin ortaya çıkmasına yol açar. Tavuk ve horozlardaki ibik biçimleri gül, bezelye, ceviz, balta ibik

27

28 kabak bitkisinin meyve biçimi

29 Aynı karakteri etkileyen çok sayıda gen bulunduğunda, bu genlerin allelleri arasında yukarıda bazıları açıklanan çeşitli etkileşimler bir arada meydana gelebilir. Farelerde tüylerin rengini belirleyen en az 5 temel gen (A, B, C, D ve S) A geni: Yabani tip alleli (A) "agouti" gri (veya siyah) renkli tüylerin uçlarında sarımtırak bir bölgenin bulunması (kırçıllı bir fenotipi) a allelinde tüyler siyah renkte olur. A y sarı renkli tüy oluşturur ve ölüme yol açar a t allelleri orta kısmı krem renkli diğer tarafları koyu renkli tüy oluşturur B geni: B alleli A ile birlikte bulunduğunda agouti karakteri, aa ile birlikte ise siyah renk A bb genotipleri tarçın renkli, aabb genotipi düz kahverengi tüy

30

31 C geni: C alleli renk oluşumu, c alleli ise renk oluşumunu engeller. cc genotipi, diğer renk genlerine karşı epistat etkilidir ve cc allellerini taşıyan fareler albino olurlar.

32 hepsinde aa allelleri

33 D geni: Diğer renk genlerinin belirlediği pigmentlerin yoğunluğunu kontrol eder. DD veya Dd genotiplerinde tüylerin rengi tam olarak meydana gelir, dd açık renkli pigmentler meydana getirir ve açık kahverengi bir görünüm ortaya çıkarır. D geni bir değiştirici gendir.

34 ana ve babayı aa CC kabul edersek

35 S geni: Vücutta beneklerin (lekelerin) oluşumunu kontrol eder. SS ve Ss genotiplerinde benek yoktur, ss de benekli Bu benekler (albino hariç) tüm renklerle birlikte

36 PLEİOTROPİ Bir gen birden fazla karakteri belirleyebilir. Bir genin hücre metabolizmasında birden fazla olayı etkilemesi Aquilegia vulgaris bitkisindeki tek bir gen, yapraklarda antosiyan pigmentinin oluşumunu, çiçeklerin kırmızı renkte, gövdenin uzun, tohum testasının berrak, endosperminin koyu renkli olmasını ve tohum ağırlığının artmasını sağlar. Domuzda resesif bir allel homozigot halde kulakların yarık olmasına ve arka ayaklarda anormalliğe yol açar. yavrunun ölü doğmasına neden olur. Drosophila da yabani tipinde baş ve toraksta uzun ve hafif kıvrık kıllar vardır. Dominat allel uzun kıllı sağlıklı ve verimli yumurtaların gelişimi Resesif homozigot allel kısa kıllı kısır dişiler

37 Fenilketonuria hastalığına yol açan resesif allel özellikle zihinsel gelişimi engelleyici toksik maddelerin vücutta birikmesi saçın renginden sorumlu melanin pigmentinin sentezini de etkiler ve bu hastalar çok açık beyazımsı sarı saçlıdır. Kan grubu genlerini A grubundaki bireylerin mide kanserine, 0 grubundan olanların da duodenum (oniki parmak bağırsağı) kanserine Kan grubu genleri, erkek ve kadında farklı derecede olmakla beraber yaşam yeteneği ve döl verme üzerine etkili

38 Marfan sendromu bir dominant allel kolların, bacakların ve parmakların çok uzun olmasına (örümcek parmaklılık) ve aynı zamanda göz merceğinin tam yerinde olmamasına (ectopia lentis) yol açar

39 ETKİNLİK ve ETKİNLİK DERECESİ Bir genin fenotipteki etkisi çoğu kez başka genlerle ve ortam koşullarıyla bağlantılıdır Bir karakterden temelde sorumlu olduğu kabul edilen bir genin etkisi dominant bile olsa, bulunduğu bireylerin hepsinin fenotipinde ortaya çıkmayabilir, çıksa bile etkisinin derecesi farklı olabilir.

40 Etkinlik (penetrans) Bir genin (bir dominant allelin veya homozigot resesif allelin) ya da gen kombinasyonunun fenotipte kendini gösterme sıklığı Bir genin etkinliği, bu genin belirlediği karaktere sahip bireylerin sayısının populasyondaki o geni taşıyan birey sayısına oranlanmasıyla hesaplanır. Bir populasyonda genotiplerinde bir tane A alleli taşıyanların (Aa heterozigotlarının) sayısı 100 ise ve bunların 70 i bu allele ait karakteri fenotiplerinde gösteriyorsa, A allelinin etkinliği % 70 dir. (tam etkinlik) Tüm resesif homozigotların ve tüm heterozigotların bir fenotipi tüm dominant homozigotların başka bir fenotipi gösterdiği genin etkinliğinin % 100 olduğu Etkinliği tam olan genler (Mendel in bezelyelerdeki yedi karaktere ait genler)

41 tam olmayan etkinlik bir genin, dominant etkili bile olsa, her zaman fenotipte ortaya çıkmaması Çok parmaklılık (polidaktili). Dominant allel. El ve/veya ayakta dominant alleli taşıyan bireylerin normal sayıda parmak taşıyabildiği izlenmektedir.

42

43 RETİNOBLASTOMA HASTALIĞI Bu hastalığa neden olan ve otozomlarda bulunan dominant allelin de etkinliği tam değildir. Bu nedenle bu alleli taşıyan insanların ahepsinde hastalık ortaya çıkmaz.

44 Etkinlik Derecesi (ekspresivite) Bir karakterin bireylerde benzer şekilde ortaya çıkmadığı durumları Bir genin etkinlik derecesi, etkin bir genin fenotipte meydana getirdiği etkinin derecesidir. Bu özellik genin sorumlu olduğu karakterin bireylerde ortaya çıkma dereceleriyle belirlenir. Etkinlik derecesi nitel veya nicel değerlerle ifade edilebilir. etkinlik derecesinin şiddetli, orta derecede ya da hafif

45 Çok parmaklılıkta P alleli etkin olsa bile, parmak sayısı beşten fazla olan bireylerde bu anormalliğin boyutu çok değişkenlik gösterebilmektedir. Çok parmaklılık el ve ayakların her ikisinde veya sadece birinde, parmak sayısındaki artış ve fazla parmakların gelişim derecesi farklı, hatta bazen gözle görülmeyen bu fazlalık ancak röntgen

46 Drosophila'da dominant yuvarlak ( lobe ) göz allelinin heterozigot koşullarda etkinliği tam değildir. Bir populasyondaki heterozigot sineklerin ancak yaklaşık a%75 inde gözün yuvarlak olmasına yol açabilir. Etkinlik gösterdiği bireylerde de gözlerin boyutu (faset sayısı) çok değişken olabilmekte, hiç göz bulunmamasıyla normal boyuttaki yuvarlak göz arasında birçok ara durumlar ortaya çıkabilmektedir Drosophila da resesif gözsüzlük alleli homozigot olarak bulunduğunda, normalden biraz daha küçük göz oluşumu ile gözün hiç oluşmamış fenotipleri arasında çeşitli ara durumlar

47

48 Aynı saf soya ait farelerde bazı karakterlerin fenotipte belirme dereceleri fark gösterebilmektedir. Tüylerde beyaz lekelerin oluşumuna yol açan bir resesif allel için homozigotlarda lekelerin boyutunun son derece farklı olduğu izlenmektedir. Hiç lekesizlerle tamamen beyazların arasında geçiş tipleri bulunmaktadır. Farelerde kısa kuyrukluluğa yol açan dominant bir allel bakımından heterozigot farelerde kuyruklar değişik uzunluklarda olabilir

49

50 Düşük etkinlik ya da değişken etkinlik derecesi, özellikle insanlarda ender olarak ortaya çıkan karakterlerin genotipik olarak tanısının tam olarak konulmasında ve genetik danışmanlık yapılmasında sorun yaratabilir. Etkinlik ve etkinlik derecesi kavramları da, bir genin fenotipteki etkisinin sadece onun allelleri arasındaki ilişkilere değil aynı zamanda genomdaki diğer genlerle ve ortam koşullarıyla olan etkileşimlerine bağlı olduğunu kesin biçimde ortaya koymaktadır.