GBM112-TEMEL GENETİK Allel olmayan geneler arası ilişkiler Yrd Doç Dr Necmi BEŞER
Allel olmayan geneler arası ilişkiler Canlılarda karakterlerin ortaya çıkışına, sadece allel genler arasındaki etkileşim etkili olmaz, bazı karakterlerin ortaya çıkışında, allel olmayan genler arasındaki etkileşimde etkili olur. Örneğin bir A geninin, diğer bir lokusta bulunan bir B geninin etkisini değiştirmesi gibi.
Allel olmayan geneler arası ilişkiler Allel olmayan genler arasındaki etkileşimler sonucu bir genin çalışması engellenebilir, etkisi değiştirilebilir veya birlikte yeni bir karakterin ortaya çıkışına neden olabilirler.
Allel olmayan geneler arası ilişkiler Epistasi Birbirinden farklı iki veya daha fazla değişik lokusta olan genlerin fenotipin oluşumunu kontrol etmek için etkileşime (interaksiyona) girmesine EPİSTASİ denir. Eğer bir gen ( örnek a geni) diğer bir genin ( örnek b geni) etkisini göstermesini engellerse birinci gen ( a geni) 2. gene epistatik, diğer 2. gen (b geni) de 1. gene (a genine) hipostatiktir.
EPİSTASİ Buradan da anlaşılacağı gibi, eğer 2 gen çifti için ele aldığımızda, F2 generasyonunda, dihibrid Mendel kalıtımda olduğu gibi, allel olmayan genler aarasında 16 genetik kombinasyon oluşur. Fakat genlerin kombinasyonunda aralarında etkileşim sonucu fenotipik oran mendel kurallarına uymaz.
EPİSTATİK ORANLAR Bir dihibrit melezleme (iki gen lokusu) de epistasi işe karıştığında 9:3:3:1 şeklinde olan mendel oranı değişime uğrayarak farklı grupları oluştururlar. Bunlardan altı adedi epistatik oranlar dır. Genetik Etkileşim Fenotipik Oran Mendel kalıtımı 9:3:3:1 Dominant epistasi 12:3:1 Resesif epistasi 9:3:4 Çift interaksiyon 9:6:1 Çift Dominant gen Epistasi 15:1 Resesif çift gen 9:7 Dominant ve resesif Epistasi 13:3
ÇİFT DOMİNANT EPİSTASİ (AYNI YÖNDE ETKİLİ GENLER) (15:1) Çobançantası (Caspella bursa pastoris) üçgen ve yumurta şeklinde meyve oluşturabilir. Aynı yönde etkili A ve B dominant genleri, tek başlarına veya birlikte olduklarında da üçgen meyve oluştururlar. Sadece bir gen resesif homozigot olduğunda yumurta şeklinde meyve oluşur.
ÇİFT DOMİNANT GEN EPİSTASİ (AYNI YÖNDE ETKİLİ GENLER) (15:1) AB Ab ab ab AB AABB AABb AaBB AaBb Ab AABb AAbb AaBb Aabb ab AaBB AaBb aabb aabb ab AaBb Aabb aabb aabb F1 AABB (üçgen x aabb (yumurta) = AaBb üçgen meyve F2 AaBb x AaBb A ve B dominant genlerinin sadece biri veya ikisi birlikte varsa üçgen meyve, Homozigot resesif genler birarada olduğunda aabb, yumurta meyve
ÇİFT RESESİF EPİSTASİ (9:7 oranı) Bezelyede bakla rengi için değişik lokusta iki gen etkili A dominant geni bakla rengi oluşumu için gerekli (AA, Aa mor aa beyaz) B dominant geni de aynı etki şeklinde bakla rengi oluşumu için gerekli (BB, Bb mor bb beyaz) Renkli bakla için A ve B dominat genlerden en az 1 tane birlikte bulunmalı Beyaz baklalı iki homozigot hat melezlendiğinde beyaz baklalı elde edilir mi? AAbb X aabb F1 beklenmedik bir şekilde mor olur (AaBb) ( Hem A hemde B dominat var) F2 de (AaBb x AaBb) 9/16 A-B- Mor 3/16 A-bb Beyaz 3/16 aab- Beyaz 1/16 aabb Beyaz Bu nedenle 9/16 Mor 7/16 Beyaz Bunun açıklaması farklı lokuslardaki 2 farklı genin homozigot resesiv allelerin beyaz çiçek oluşturması
ÇİFT RESESİF EPİSTASİ (9:7 ORANI) AB Ab ab ab AB AABB AABb AaBB AaBb Ab AABb AAbb AaBb Aabb ab AaBB AaBb aabb aabb ab AaBb Aabb aabb aabb Beyaz baklalı iki homozigot hat melezlendiğinde beyaz baklalı elde edilir mi? AAbb X aabb F1 beklenmedik bir şekilde mor olur (AaBb) ( Hem A hemde B dominat var) F1 kendilendiğinde (AaBb x AaBb) F2 ise 9/16 A-B- Mor : 9/16 3/16 A-bb, 3/16 aab-, ve1/16 aabb Beyaz : 7/16 F2 de 9 mor 7 beyaz Dominant A ve Dominant B genlerinden en az birer tanesi birlikte bulunduğunda renk mor, RESESİF GENLER DEN BİRİ HOMOZİGOT OLDUĞUNDA BEYAZ
RESESİF EPİSTASİ (MODİFİKATÖR GEN ETKİSİ (9:3:4) Resesif gen homozigot olduğunda dominant gen etkili olmaz, ancak resesif gen homozigot değilse bir dominant gen diğer dominat genin etkisini değiştirir (modifikatör gen etkisi). Keten otunda(linaria) dominat bir B geni diğer bir lokusta bulunan dominant A geni üzerine etki yaparak onun etkisini değiştir. A geni kırmızı renk oluşumunu determine eder, Ancak dominat A geni B dominat geni ile birlikte olursa renk maviye dönüşür.
RESESİF EPİSTASİ (MODİFİKATÖR GEN ETKİSİ (9:3:4) AB Ab ab ab AB AABB AABb AaBB AaBb Ab AABb AAbb AaBb Aabb ab AaBB AaBb aabb aabb ab AaBb Aabb aabb aabb Keten otunda A geni kırmızı renk oluşturur Ancak A genini B geni maviye dönüştürür bb geni olduğunda ise A genini değiştirememektedir. Burada resesif homozigot aab- genotipinde B- genininin bir etkisi olmadığından aa allelleri, B- genine karşı epistatik kabul edilir. (Resesif epistasi)
DOMİNANT EPİSTASİ (ÖRTÜCÜ GENLER) (12:3:1 ORANI) Yazlık kabakta meyve rengi: İki lokus beraber meyve rengini kontrol ediyor ve bir lokustaki A dominant allel ikinci lokustaki allel genlerin etkisini örtmektedir. A--- Beyaz (AABB, AABb, AaBB, Aabb) (A geni renk çıkmasını engelliyor ( aa renk oluşumuna etki yapmıyor) aab- Sarı (aabb ve aabb) Sarı ( aa etkisiz olduğu için B sarı rengi ortaya çıkıyor) aabb yeşil ( aa etkisiz olduğu için bb yeşil renk ortaya çıkyor) A (renk engelleyici- beyaz) alleli a genine dominant (renge etki yapmayan), ve a lokus b lokusuna epistatik A dominant geni B geninin (sarı renk) etkisini örtüyor B dominant, B dominant (sarı renk) geni A resesif olduğunda etkisini gösterebiliyor Eğer AABB (Beyaz) ile aabb (yeşil) melezlendiğinde F1 Beyaz F2 (AaBb X AaBb) ise aşağıdaki şekilde olur A-B- beyaz 9/16 A-bb beyaz 3/16 aab- Sarı 3/16 aabb yeşil 1/16 12/16 Beyaz 3/16 Sarı 1/16 yeşil
DOMİNANT EPİSTASİ (ÖRTÜCÜ GENLER) (12:3:1 ORANI) AB Ab ab ab AB AABB AABb AaBB AaBb Ab AABb AAbb AaBb Aabb ab AaBB AaBb aabb aabb ab AaBb Aabb aabb aabb Yazlık kabakta kabuk rengi A dominant allel ikinci lokustaki allel genlerin etkisini örtmektedir AABB (Beyaz) ile aabb (yeşil) melezlendiğinde F1 (AaBb) Beyaz F2 (AaBb X AaBb) ise aşağıdaki şekilde olur A- --dominant gen bulunduğunda renk beyaz: 12/16 A dominat gen yok aab- renk sarı :3/16 A dominat ve B dominant yok renk yeşil :1/16
DOMİNANT VE RESESİF EPİSTASİ (ENGELLEYİCİ GENLER) (13:3) Leghorn tavuklarında engelleyici bir gen (A) pigment oluşum geninin (B) etkisini ortadan kaldırmaktadır. Homozigot aa resesif genide homozigot resesif bb geninin etkisini ortadan kaldırmaktadır. Bu kalıtım biçiminde dominant A geni diğer dominat B geni üzerine, aa ise bb üzerine epistatik etkili olduğundan dominant ve resesif epistasi den söz edilir.
DOMİNANT VE RESESİF EPİSTASİ (ENGELLEYİCİ GENLER) (13:3) AB Ab ab ab AB AABB AABb AaBB AaBb Ab AABb AAbb AaBb Aabb ab AaBB AaBb aabb aabb ab AaBb Aabb aabb aabb AABB x aabb (beyaz x beyaz) F1 = AaBb beyaz F2 A dominat geni homozigot veya heterozigot olduğunda B pigment oluşum geninin etkisini kaldırıyor. AA ve Aa olan genotipler beyaz. BB homozigot ve heterozigot olduğunda aa resesif homozigot ise tavuklar renkli pigmentli Fakat aa homozigot geni bb homozigot resesis pigmentli geninin etkisini göstermesini engelliyor. Dolayısıyla A- dominat geni B genine epistatik Aa resesif geni bb resesif genine epistatik
ÇİFT İNTERAKSİYON (KÜMÜLATİF = BİRİKİMLİ) (9:6:1) Kabaklarda disk, küre ve uzun olmak üzere üç meyve şekli görülmektedir. A ve B dominant genleri ayrı ayrı bulunduklarında her biri küre şeklini oluşturur Her iki dominant gen bir arada bulunduklarında yeni bir fenotip olarak disk şeklinde kabak oluşur. Her iki genin resesifinde kabak uzun meyve şeklini alır.
ÇİFT İNTERAKSİYON (KÜMÜLATİF = BİRİKİMLİ) (9:6:1) AB Ab ab ab AB AABB AABb AaBB AaBb Ab AABb AAbb AaBb Aabb ab AaBB AaBb aabb aabb ab AaBb Aabb aabb aabb (Disk) AABBxaabb (uzun) F1 = AaBb (Disk) F2 AaBb x AaBb A ve B dominant genleri birlikte bulunuyorsa Disk (9/16) A veya B dominat genlerinden birisi bulunuyorsa küre (6/16) Her iki genin resesif homozigotunda uzun (1/16)
PENETRANS Bazı durumlarda heterozigot bireylerden bazılarında, dominant genin idare ettiği özellik yerine resesif genin fenotipik görüntüsü ortaya çıkar. Bu durumda heterozigot allel çiftinin içinde bulunduğu genotipik ortam dominant genin etkisini engellemiştir. Herhangi bir gen etkisinin iç (genotipik) ve dış çevre koşulları altında fenotipik olarak ortaya çıkma oranı penetrans olarak ifade edilir.
PENETRANS Penetrans terimi hem dominant hem resesif genler için kullanılır. Drosophila da yuvarlak göz şekli dominanttır. Fakat heterozigot geneotiplerin ancak %75 inde yuvarlak göz görülür, % 25 inde ise dominant genin etkisi görülmez. İnsanlarda çok parmaklılık (polidaktili) kalıtımı eksik penetrans a diğer bir örnektir. Araştırmalar sonucu çok parmaklılık geninin %50 ile %80 arasında penetrans gösterdiği bildirilmektedir.
EKSPRESİVİTE Penetrasyonda bir genin fenotipik görüntüsünün olması veya olmaması söz konusudur. Buna karşılık bazı genlerin etki derecesinde farklılık (fenotipik varyasyon) görülür. Bu gen bakımından aynı genotipte olan bireyler arasında fenotipik farklılık olmasına, genin etki derecesinde farklılık olması ekspresivite olarak tanımlanr.
EKSPRESİVİTE Aynı genin değişik bireylerde farklı etki derecesinde gözükmesi bireydeki genotipik ortam ve çevre koşullarıdır. Örneğin X kromozomun uzun kolunda bulunan manik depresyon geninin etkisi, çevre koşullarından etkilenerek çok değişik hastalık düzeylerinde ortaya çıkmasına neden olur.
EKSPRESİVİTE Benzer şekilde aşırı kemik kırılıcılığı (osteogenesis imperfecta), erkeklerde dazlaklık gibi birçok genetik rahatsızlık önemli ölçüde ekspresive gösteren genlere örnek olarak verilebilir.
PENETRANS VE EKSPRESİTİVE Özet olarak bir gen, değişik geneotipik ortamlarda fenotipik görüntü vermeyebilir (penetrans) Veya Bir gen değişik düzeylerde fenotipik görüntü ortaya koyabilir (ekspresivite)
PLEİOTROPİ Bir genin birçok karakter üzerine etki etmesine Peliotropi denir. Öenek: Mafran sendromu pleiotropik bir gen tarafından idare edilen genetik bir hastalıktır. Marfan sendromunda uzun boy, uzun bacak ve kollar, örümcek parmaklılık, uzun yüz, huni şeklinde göğüs oluşumu, kardiovasküler sistem hataları ve göz bozuklukları birlikte veya birkaçının kombinasyonu şeklinde ortaya çıkar ve bütün bunların nedeni 15. kromozomda (15q21) yer alan tek bir genin (Fibrillin geni) etkisine dayanır.
PLEİOTROPİ Ayrıca 5. kromozomun uzun kolunda (5q23) yer alan ikinci bir fibrilin geni vardır. Bu ikinci gende oluşan bir mutasyon Beals-Hecht sendromuna neden olur. Beals-Hecht sendromu Marfan sendromuna çok benzer, ancak burda farklı olarak kardiovasküler sistem ve göz ile ilgili sorunlar ortaya çımaz.
PLEİOTROPİ Diğer bir örnek olarak galaktosemide, karaciğer sirozu, göz bebeği bulanıklığı, adale krampları birlikte görülmesidir. Bu belirtiler yine bir gen tarafından kodlanan galaktoz-1-fosfat uridil-transferaz enziminin eksikliğine dayanır. Çok parmaklılık, şişmanlık, hipogenitalizm ve mental geriliğin birlikte görüldüğü Bardel- Biedl sendromu pleiotropiye diğer bir örnektir.
PLEİOTROPİ Bitki ıslahından bir örnek verecek olursak, Çavdarda koyu tane rengini idare eden gen aynı zamanda kırmızı koleoptil rengini oluşturur. Koleoptili renksiz olan bitkilerin daneleri açık renkli olur. Dane rengi için seleksiyon yapmak istenirse bitkinin dane tutmasını beklemeden çimlendikten sonra koleoptiline bakarak seleksiyon yapılabilir.
POLİGENİ (KANTİTATİF KARAKTERLER) ÇOK GENLE İDARE EDİLEN KARAKTERLER Pleiotropinin tam tersi bazı özellikler birçok gen tarafından belirlenir. 20. yüzyılın başlarında Mendel yasalarının yeniden keşfinden sonra birçok karakterin bir gen değil birçok gen tarafından idare edildiği anlaşılmıştır. Çok genli kalıtıma (kantitatif) verim, boy, ağırlık v.b örnekler verilebilir. Bir iki genle idare edilen kalıtımlar (kalitatif) aksine bu kalıtımlar çevreden çok etkilenir.
LATELİTE Kalıtsal yapıda bireyin ergenlik çağına gelmeden önce ölümüne neden olan faktörlere letal faktörler denir. Bu tanımlamaya göre letal faktörler ancak heterozigot durumda ve resesif allel olarak kalıtılabilirler. Dominant letal faktörler ise bireyin ergenlik çağından önce ölümüne neden olduğundan kalıtımla ileriki döllere geçemezler. Dominant letal faktörler ancak mutasyonla ortaya çıkıp ölüme neden olabilirler.