Genom Sayısal ve Yapısal Mutasyonlar. Prof. Dr. Fatma Savran Oğuz

Transkript

1 Genom Sayısal ve Yapısal Mutasyonlar Prof. Dr. Fatma Savran Oğuz

2 Organizmanın haploid hücredeki tüm gen ve gen dışı bölgelerinden oluşan kalıtsal maddenin tamamı Genom bir kişinin taşıdığı tüm genetik bilgidir. Bu da tüm kromozomlarındaki DNA dizilerin tümüne karşılık gelir. Genom; organizmadaki genetik materyal. Gen; özgül bir protein üretimi için gerekli bilgiyi kodlayan DNA parçasına gen denir.

3 İnsanlar arasındaki farklılıkların çoğu genomlarındaki farklılıklar ile açıklanabilir. Uluslararası İnsan Genom Projesi'nin tamamlanması sonrasında HapMap Projesi, İnsan Genomu Çeşitlilik Projesi ve nihayetinde 2500 insan genomunun dizilenmesini amaçlayan 1000 Genom Projesi başlatılarak insan genomları arasındaki farklılıkların kataloglanması amaçlanmıştır. Bunların haricinde Çin, Kore, İrlanda, Hollanda başta olmak üzere bazı ülkelerde ulusal projeler başlatılmıştır

4 İnsan Genom Projesi insan genom projesi (International Human Genome Sequencing Consortium 2001, 2004 Han Çinli genomu (Wang et al., 2008), Güney Afrika genomu (Schuster et al. 2010), Koreli genomu (Ahn et al., 2009; Kim et al., 2009), Çin, Avrupa ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki bilim adamlarının ortaklaşa başlattıkarı 1000 Genom Projesi (1000 Genomes Project Consortium, 2010)

5 İnsan Genom Projesi İnsana özel fenotiplerin (dış görünüş, davranış gibi) temelini oluşturan genetik çeşitliliğin belirlenebilmesi, insan genomunun ayrıntılı bir şekilde anlaşılmasında yatmaktadır. İnsan genotip-fenotip ilişkisinin tamamıyla anlaşılması bir insan bireyinin DNA diziliminin tamamıyla belirlenmesi ile olur.

6 Genom Varyasyonları

7 Bazı gerçekler? Herhangi iki bireyin DNA dizisi %99.9 aynıdır. %0.1= ~3x106 nükleotid farklılığı sağlar ve kalan %0.1 kişiyi farklı kılar varyasyonlar : Zararsız olabilir (fenotipte değişiklik) varyasyonlar kendisi için zararlı olmayıp bazı şartlarda kodlayan bölgei ve regülator bölgedeki ortaya çıktıklarında bazı şartlatlar altında hassasiyet yaratabilirler

8 Genetik Polimorfizm: Bireyler, gruplar veya populasyonlar arasındaki DNA dizisindeki farklılıklar Genetik Mutasyon: DNA molekülünün nükleotid dizisindeki değişiklik bir çeşit genetik polimorfizm

9 Polimorfizmler,mutasyonlardan populasyonda daha yüksek sıklıkta varyant aleller olarak bulunmalarıyla ayrılırlar. Mutasyonlar hastalık nedeni olabilir. Polimorfizmler hastalık nedeni değildir, ancak hastalığa yatkınlık nedeni olabilirler.

10 Polymorfizm DNA polimorfizm standart bir referans ile karşılaltırıldığında bir dizi farklılığıdır. Populasyonun en az % 1 2 sinde bulunur Polimorfizmler tek bir baz veya binlerce baz olabilirler. Polimorfizmler fenotipik etki gösterir veya göstermezler.

11 Polymorfik DNA Dizileri Polymorfizmler tüm genom boyunca bulunurlar Polymorfik diziler lokasyonu bilinirse diğer genlerin veya genetik bölgelerin lokasyonları için bir genetik marker olarak kullanılabilirler Her bir polimorfik markerın farklı versiyonları veya alleleri vardır

12 Polymorfik DNA Dizi Tipleri RFLP: restriction fragment length polymorphisms VNTR: variable number tandem repeats (8 ile >50 baz çifti) STR: short tandem repeats (1 8 baz çifti) SNP: single-nucleotide polymorphisms

13 Short Tandem Repeat Polymorphisms STR allelleri parça uzunlukları Southern blot ile analize edilirler. Restriction site Allele 1 One repeat unit GTTCTAGC GGCC GTGGC AGCTAGCTAGCTAGCT GCTG GGCC GTGG CAAGATCG CCGG CACCG TCGATCGATCGATCGA CGAC CCGG CACC Allele M 1 2 M Allele 2 tandem repeat GTTCTAGC GGCC GTGGC AGCTAGCTAGCT GCTG GGCC GTGG CAAGATCG CCGG CACCG TCGATCGATCGA CGAC CCGG CACC

14 SNP = Single Nucleotide Polymorphism ( SNiP)

15 SNP nedir? SNP ler DNA üzerindeki tek baz değişikliğidir geniş populasyon çalışmalarında %%1 den fazla olduğu görülmüştür.

16 SNP lerin dağılımı ~ 25,000 non-synonymous csnps ~ 50,000 synonymous csnps ~ 25,000 regulatory region SNPs ~ 50,000 intragenic non-coding SNPs ~ 50,000 distributed intergenic SNPs

17 SNP ile ilişkili databases Androgen Receptor Mutation Database Ataxia-Telangiectasia Mutation Database Breast Cancer Mutation Database Cystic Fibrosis Mutation Database Cytokine Polymorphism Database dbsnp Factor VIII Database Fanconi Anemia Mutation Database GM2 Gangliosidoses Database Human Ornithine Transcarbamylase Database Human Type I and Type III Collagen Mutation Database Hypertension Candidate Gene SNP Database

18 SNP haritaları

19 SNP Profilleri Her bir bireyin genomu farklı SNP paternleri içerir. İnsanlar SNP profillerine göre gruplandırılırlar. SNP profilleri insanların ilaç tedavisine cevabı tanımlamak için çok önemlidir. Bazı SNP ler ve tedaviye spesifik cevap arasında bir korelasyon olabilir.

20 SNP ve hastalıklar Epidemiyolojik ve biyomedikal araştırmalarda farklı populasyonlardan hasta ve sağlıklı kontrol gruplarında SNP tayini ve karşılaştırılması yapılmaktadır. Kanser türleri, kardiyovasküler hastalıklar, alzheimer, migren gibi. Çeşitli hastalıklara özgü SNP profilleri çıkarılmıştır. Bu profiller kullanılarak hastalıklara yatkınlık taraması yapmak mümkündür

21 Gen mutasyonu sadece tek bir geni etkiler Transkripsiyon Translasyon DNA dizisi mrna dizisi Polipeptid

22 DNA (antisense strand) mrna Polypeptide Normal gen GGTCTCCTCACGCCA CCAGAGGAGUGCGGU Codons Pro-Glu-Glu-Cys-Gly Amino asit antisense strand mrna transkripsiyonu için kalıp DNA yı oluşturur.

23 Mutasyon: Baz çifti değişikliği Substitisyon Normal gen GGTCTCCTCACGCCA CCAGAGGAGUGCGGU Kodon Substitisyon GGTCACCTCACGCCA CCAGUGGAGUGCGGU Pro-Glu-Glu-Cys-Gly Amino asid Pro-Arg-Glu-Cys-Gly Örn ( sickle cell anaemia) Baz çifti değişimleriyle meydana gelmiş mutasyonlar genellikle sızıntılı tipte olur. Mutant genin normal işlevi bir ölçüde devam edebilir.

24 Mutasyon: Inversion Genin çok küçük bir bölümünü etkiler Normal gene GGTCTCCTCACGCCA CCAGAGGAGUGCGGU Codons Pro-Glu-Glu-Cys-Gly Amino acids Inversion mutation GGTCCTCTCACGCCA CCAGGAGAGUGCGGU Pro-Gly-Glu-Cys-Gly

25 Mutasyon: Yeni bir çiftinin yapıya girmesi (Adisyon) frame shift mutasyon: Çerçeve kayması mutasyonu Normal gene GGTCTCCTCACGCCA CCAGAGGAGUGCGGU Codons Pro-Glu-Glu-Cys-Gly Amino asit mutasyon GGTGCTCCTCACGCCA CCACGAGGAGUGCGGU Pro-Arg-Gly-Val-Arg Mutasyonun meydana geldiği noktadan itibaren gendeki tüm okunma çerçevesi değişeceği için genin ürünündeki değişiklik çok fazla olacaktır.

26 Mutasyon: Delesyon frame shift mutasyon Normal gen GGTCTCCTCACGCCA CCAGAGGAGUGCGGU Codons Pro-Glu-Glu-Cys-Gly Amino acids Delesyon GGTC/CCTCACGCCA CCAGGGAGUGCGGU Pro-Gly-Ser-Ala-Val

27 Mutation S (sickle cell anaemia) C (cooley s syndrome) Codon Change to DNA sense strand Change in Amino Acid 6 GAG to GTG Glu to Val 6 GAG to AAG Glu to Lys G San Jose 7 GAG to GGG Glu to Gly E 26 GAG to AAG Glu to Lys M Saskatoon 63 CAT to TAT His to Tyr M Milwauki 67 GTG to GAG Val to Glu O Arabia 121 GAA to GTA Glu to Val 2010 Paul Billiet ODWS

28 Sickle Cell Anaemia Sickle cell anemia Image Credit: Blood smear (normal) Image Credit:

29 Eksilme/delesyon Kromozomda eksilme,tek bir kırılma ile ya kromozomun uç kısmında (terminal delesyon )ya da iki kırılma ile iç kısmında olabilir (interstisyel delesyon).

30 Kromozomal Hastalıklar 1.Delesyon 2. Duplikasyon 3. Inversiyon

31 İki kromozom ile ilişkili hastalıklar Insersiyon Genetik materyal diğer kromozoma eklenir Translokasyon Materyal-karşılıklı değişme olur

32 Eksilme/delesyon Bir kromozomun kopan parçasının kaybolması ile oluşan kromozom anomalisidir. DNA yapısından bir veya daha fazla nükleotid baz çiftinin eksildiği mutasyonlara delesyon adı verilir.

33 Eksilme/delesyon Delesyonda orijinal DNA dan baz ya da bazlar kaybedilir. Sentromeri olmayan kopan parça başka bir kromozoma bağlanmaz, yok olur. Hücre bölünmesine katılamaz. Sitoplazma içerisinde kalan kromozom parçası enzimlerin etkisiyle kendini oluşturan ana birimlere kadar parçalanıp, kaybolur.

34 Homolog kromozomlardan kopan parçaların birbirlerine bağlanmasına translokasyon denir. Translokasyon

35 Translokasyon/philedelphia kromozomu Kronik Miyelositer Lösemide, kan hücrelerinde Philadelphia kromozomu denilen kalıtsal olmayan bir genetik anormallik görülür.

36 Translokasyon/philadelphia kromozomu/kml 46,XY,t(9;22)(q34;q11.1)

37 Duplikasyon/artma Bir kromozomun bir parçasının o kromozomda iki veya daha fazla sayıda tekrar halinde bulunmasına duplikasyon denir.

38 Duplikasyon/artma Duplikasyon, mayoz bölünme sırasında sinaps yapan kromozomlar arasında eşit olmayan krossing over sonucunda oluşabilir. Veya mayoz bölünme öncesinde bir replikasyon hatası ile oluşabilir.

39 Anöploidinin Oluş Nedenleri Bu hatalar hem mitoz hemde mayoz bölünmede olabilir. MİTOZ BÖLÜNMEDE: MAYOZ BÖLÜNMEDE:

40 Kromozom sayısının değişmesinondisjunction