T.C. FIRAT ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ BİYOLOJİ BÖLÜMÜ DNA PARMAKİZİ YÜKSEK LİSANS SEMİNERİ HAZIRLAYAN Bünyamin ATMIŞ DANIŞMAN Yrd. Doç. Dr. Dilek TURGUT BALIK
1. PARMAKİZİ 2. DNA PARMAKİZİ 3. DNA PARMAKİZİ ANALİZ YÖNTEMLERİ 4. DNA PARMAKİZİ ANALİZİNİN KULLANIM ALANLARI
1. PARMAKİZİ Aslında insanların kimliklendirilmesi kavramı hemen hemen insanlık tarihiyle başlamıştır. Bilimsel anlamda parmakiziyle ilk olarak 17.yy da İtalya daki Bolonga Üniversitesinden Prof. Marcello Malpighi uğraşmıştır. Prof. Malpighi yaptığı çalışmalar sonucunda parmakizlerini; çıkıntılar, spiraller ve halkalar şeklinde sınıflandırmıştır. Günümüzde ise parmakizleri temiz, nokta, hat, ada, çatal, kesik ve nedbe gibi yedi temel özellik altında sınıflandırılmaktadır. Bu özelliklerden en çok görülen çatal, ada ve hattır.
Parmakizi
Ancak parmakizinin de bazı dezavantajları vardır. Bunlardan bazıları; Islak ve pürüzlü zeminlerden parmakizi alınamamaktadır. Özellikle profesyonel suçluların, olayı gerçekleştirmeden önce eldiven giymeleri, parmakizlerini yakmaları, parmakizlerini törpülemeleri gibi durumlarda olay mahalinden parmakizi alınamamaktadır. Ayrıca parmakizi olay mahalinde suçlunun ne zaman ve ne kadar süre bulunduğu hakkında bilgi vermemektedir.
2. DNA PARMAKİZİ 1900 lü yılların başlarında Landsteiner tarafından ABO kan grubu sisteminin keşfinden sonra kan, tükrük gibi çeşitli biyolojik materyaller de kişilerin ayırdedilmesi amacıyla kullanılmaya başlanmıştır. Başlangıçta genetik polimorfizmlerin belirlenmesinde izozim denilen elektroforetik yöntemlerle ayrılabilen farklı yüklere sahip protein molekülleri kullanılmıştır. Ancak gerek izozim genlerinin azlığı gerekse bunların çok kolay değişime uğramaları yararlılıklarını sınırlandırmıştır. DNA nın keşfedilmesi ve genetik bilgilerin DNA tarafından taşındığının anlaşılmasıyla DNA markırlarına dayanan DNA parmakizi analiz yöntemi geliştirilmiştir.
DNA parmakizi 1984 yılında Prof. Sir Alec Jeffreys tarafından keşfedilmiştir.
Prof. Sir Alec Jeffreys tarafından yapılmış ilk DNA Parmakizinin Jel Görüntüsü
Bu uydu DNA dizileri 2 ile 100 nükleotid uzunluğundaki DNA bölgeleridir. Örneğin; GGAAGGGAAGGGAAGGGAAG gibi bir baz dizisi, aslında beş nükleotidden meydana gelmiş olan GGAAG gibi bir dizinin dört tekrarından oluşmuştur. Bunun gibi diziler insan genomunda yaygın olarak bulunmaktadır. Bu bölgeler, değişken sayıdaki ardışık tekrarlar (variable number of tandem repeats) kısaca VNTR olarak bilinir. VNTR dizileri restriksiyon enzimleri denilen ve DNA dizilerini belirli bir yerden tanıyıp kesme özelliğine sahip olan enzimlerle ile kesilip Southern Blotlama yöntemiyle görüntülendiği zaman ortaya bir bant profili çıkar. Bu profile DNA parmakizi denir.
VNTR bölgesi ve DNA parmakizi
Bu yöntemin dezavantajları; DNA örneklerinin titiz bir çalışma ile toplanamaması ve çevresel faktörler, Çok küçük DNA örnekleri kanıt olarak kullanılabileceğinden, DNA kanıtları toplanırken ve muhafaza edilirken bulaştırma riskine çok dikkat edilmelidir.
Bu yöntem tek yumurta ikizlerini ayırmada kullanılamamaktadır.
2.DNA PARMAKİZİ ANALİZ YÖNTEMLERi 2.1.Restriksiyon Parça Uzunluk Polimorfizm (RFLP) 2.2. Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PCR)
2.1. Restriksiyon Parça Uzunluk Polimorfizm (RFLP) Bu yöntemin en önemli bileşeni ilk defa Hamilton Smith tarafından keşfedilen restriksiyon endonükleaz enzimleridir. Kullanılan ana yöntem Southern Blotlamadır.
Southern Blotlama
RFLP kantitatif özelliklerin haritalanmasına yeni bir yaklaşım getirmiştir. RFLP yönteminin bu avantajı yanında dikkat edilmesi gereken nokta her ne kadar her bir lokus bir özellikle ilgili tek bir geni taşıyorsa da RLFP, bireysel olarak genlerin değil kromozomal bölgelerin yerinin saptanmasını sağlayan metottur.
2.2. Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PCR) 1985 yılında K.Mullis ve arkadaşları tarafından keşfedilmiştir. PCR, DNA molekülleri topluluğunda, özgül hedef DNA dizilerinin doğrudan çoğaltılması esasına dayanır. PCR da üç temel basamak vardır; Denatürasyon Bağlanma ( Annealing ) Uzama ( Extension )
Bu üç basamaktan oluşan bir reaksiyon seti, bir döngü olarak ifade edilmektedir. Ortalama olarak bir döngü 4 5 dakika sürmektedir. Yirmibeş - otuz döngü sonunda, DNA nın yaklaşık bir milyon kopyası meydana gelmiş olur. Elde edilen ürün elektroforezetabii tutularak ultraviyole ışıkta bantlar görüntülenir.
PCR ın bazı dezavantajları; Hedef DNA nın nükleotid dizisi hakkında bazı bilgilerin gerekli olmasıdır. DNA kaynaklarından çok küçük bir miktar bulaştırma dahi yanlış sonuca yol açabilmektedir.
PCR la Çoğaltılmış DNA nın elektroforez sonrası Jel Görüntüsü
3. DNA PARMAKİZİ ANALİZİNİN KULLANIM ALANLARI 3.1.DNA Parmakizi Analizinin Kriminal Amaçlı Kullanılması 20. yy ın başında parmakizi, 20 yy ın sonunda ise DNA teknolojileri adalete hizmette devrim olarak nitelendirilen bilimsel uygulamalardır. Günümüzde tükrük, deri parçası, kan, saç teli, kemik, idrar ve sperm gibi her türlü biyolojik materyalden elde edilebilen DNA parmakizleri çeşitli kriminal olayların aydınlatılmasında kullanılmaktadır.
Ülkemizde DNA parmakizi analizine dayalı kimlik tespiti 90 lı yılların ancak ikinci yarısında yapılmaya başlanmıştır. 1992 yılında Amerika da yaşanan bir olayda, bir kadın boğularak öldürülmüş ve boş bir fabrikanın yanına atılmıştır. Bu olayı ilginç kılan ise olayın çözümlenmesinde şüphelinin DNA sının değil olay yerinde yetişen bir bitkinin DNA sının kullanılmasıdır.
Şüpheli şahısa ait kamyonette yapılan inceleme sonucunda, şüphelinin fabrika yakınında olduğunu gösteren kritik bir ipucu ortaya çıkarılmıştır. Kamyonetin koltuğunda palo verde (Cercidium floridum) ağacına ait iki adet tohum bulunmuştur.
Palo verde ağacı Güneybatı çöllerinin doğal bir bitkisidir. Tohumlarını zarflar içinde geliştirir ve olgunlaşan tohumları daha sonra toprağa düşer.
Arizona Üniversitesinde çalışan laboratuvar görevlilerine şüphelinin kamyonetinde bulunan iki tohumun da aralarında bulunduğu toplam 12 ayrı palo verde ağacı tohumları verilmiştir. Görevliler, 12 ağaçtan hangisinin suç mahalindeki ağaçtan alınan tohum olduğunu söylememişlerdir.
3.2. DNA Parmakizi Analizinin Babalık Testinde Kullanılması Babalık testi kavramı çok uzun zamandan beri bilinmektedir. Her yeni bireyde yarısı annesinden, diğer yarısı babasından olmak üzere yeni bir DNA karışımı ortaya çıkmaktadır. Baba adayından ya kan örneği ya da ağızdan bir pamuklu çubuk yardımıyla svap, eğer şahıs yaşamıyorsa kemiklerinden örnek alınmaktadır.
Daha sonra hücre kimyasal işleme tabii tutularak hücre zarı çözülür ve hücrenin DNA sının serbest kalması sağlanmaktadır. Elde edilen bu DNA, PCR yöntemiyle çoğaltılarak elektroforeze tabii tutulmakta bu işlem sonrası ultraviyole ışıkta bantlar görüntülenmektedir. Daha sonra çocuğun babasından gelen gen bölgeleri ile babanın ve şüphelinin gen bölgeleri karşılaştırılmaktadır.
Babalık testinin jel görüntüsü
Bu testin sonucu her zaman % 99.99 oranında doğru sonuç vermektedir. Buradaki binde birlik bir yanılma payı ise bir kimsenin DNA sının diğer bir kimsenin DNA sına, trilyonda birde olsa benzeme olasılığından dolayıdır.
3.3. DNA Parmakizi Analizinin Moleküler Arkeoloji Araştırmalarında Kullanılması Araştırmacılar 1985 yılında Brezilya da küçük bir kasaba mezarlığında yaptıkları incelemelerde Wolfgang Gerhard a ait mezarla karşılaşmışlardır. Bu durumun aydınlatılması için araştırmacılar DNA parmak izi uzmanlarından yardım istemişlerdir.
Dr. Josef MENGELE
3.4. DNA Parmakizi Analizinin Kalıtsal Hastalıkların Tanısında Kullanılması Genlerde meydana gelen nükleotid değişiklikleri mutasyon olarak tanımlanmaktadır. Bu mutasyonların yansıması sonucunda çeşitli kalıtsal hastalıklar ortaya çıkabilmektedir. DNA teknolojisindeki ilerlemeler hassas, ucuz ve kısa sürede sonuç veren yeni metotların gelişmesine ve kalıtsal hastalıklara neden olan mutasyonların tanımlanmasına imkan tanımaktadır. Bugün DNA parmakizi bu amaçla hem doğum öncesi hem de doğum sonrası genetik bozuklukların tanısında bütün dünyada kullanılmaktadır.
Bu genetik bozukluklardan bazıları; Cystic fibrosis, hemofili, Hungtington s hastalığı, Ailesel Alzheimer, orak hücre anemisi gibi hastalıklardır. Orak hücre anemisi, ailesel kökeni Batı Afrika, Akdeniz, Orta Doğu ve Hindistan ın belli bir bölgesinden olan insanlarda görülen otozomal resesif bir hastalıktır.
Mutant allelde ise enzimin kesim noktası mutasyon nedeniyle ortadan kalktığı için tek bir DNA parçası ortaya çıkar. Restriksiyon enzimi kesim parçaları elektroforeze tabii tutulduktan sonra Southern Blotlama ile görüntülenir.
Normal Orak hücrenin elektroforez ve Southern blotlama jel görüntüsü
3.5. DNA Parmakizi Analizinin Genetik Çeşitlilik Belirlemede Kullanılması Bitki türlerinin çeşitliliğinin belirlenmesi, genetik araştırmalar ve yetiştiricilik için önemli olmaktadır. Genetik haritalamadan önce fenotipe dayalı markırlar kullanılıyordu. Ekmeklik buğday (Triticum aestivum) dünya nüfusu için en önemli besin kaynaklarından biridir. Bu kadar çok ekonomik önemi olan buğdayın en zayıf özelliği ise kuraklığa dirençliliğinin az olmasıdır.
SONUÇ DNA parmakizinin keşfedilmesi başta adli tıp alanı olmak üzere kullanıldığı alanlarda devrim niteliğinde çok önemli bir değişime yol açmıştır. Özellikle kriminal anlamda suçlu, suçsuz ayrımı oldukça kolaylaşmıştır. Ancak DNA parmakizi analiz yöntemi toplumda bazı sosyal ve etik yönden kaygıların oluşmasına da neden olmuştur.
T.C. FIRAT ÜNİVERSİTESİ FEN BİLİMLERİ ENSTİTÜSÜ BİYOLOJİ BÖLÜMÜ DNA PARMAKİZİ YÜKSEK LİSANS SEMİNERİ HAZIRLAYAN Bünyamin ATMIŞ DANIŞMAN Yrd. Doç. Dr. Dilek TURGUT BALIK