Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER

* Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER

*Bitki nüklear, mitokondriyal ve kloroplast DNA'ları *Burada yer alan bugünkü bilgilerimizin çoğu, moleküler evrim mekanizması ve oranları kullanılarak ve büyük ölçüde hayvanlar ile yapılan karşılaştırmalı gen ve protein çalışmaları ile elde edilmiştir. *Son zamanlarda moleküler biyoloji yöntemleri bitkilerin evriminin çalışılmasında da kullanılmaya başlanmıştır. *Bu veriler ışığında bitkiler ve hayvanlar aleminin yaklaşık 1 milyar yıl önce ayrıldığı tahmin edilmektedir. *Bitkilerin evrim desenleri hayvanlardan çok farklıdır. Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER

*Gerçekten de, bitkilerde yer alan organel organizasyonunda hayvanlardan farklıdır. *Çok daha büyük ve yapısal olarak daha değişken mitokondrilere ek olarak, nüklear genom, mitokondriyal genomdan farklı bir üçüncü bağımsız genom setine, kloroplast genom setine sahiptirler (Palmer 1985). *Bitki mitokondriyal genom yapısı, hayvan mitokondriyal genom yapısından oldukça farklıdır. *Burada yer alan genom, devamlı farklılaşan farklı bölgelerin eklenip silindiği bir yapıdadır (Palmer 1985). *Onun içinde boyu 26.000 bp den 2,500,000 bp e kadar olabilir. Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER

*Linear-doğrusal veya dairesel yapıda olabilir. *Alt genomik daireler (Subgenomic circles) yardımıyla genetik bilgi birbirinden ayrılabilir. *Türlere göre değişken özellikler gösterir (Tablo 4.15). *Kızılyaprak Marchantia polymorpha ait mitokondriyal genom 186.609 bp uzunluğunda ve 30 protein tanımlayan - kodlayan geni (16 ribosomal protein, 7 tane NADH - ubiqinon oksiredüktaz alt birimi, 3 tane sitokrom c oksidaz alt birimi, 3 tane H + - ATP - sentaz altbirimi ve 1 tane sitokrom b alt birimi içerir), 3 rrna - belirleyici geni ve 29 trna -belirleyici geni ( 27 trna türü için) içerir. *Genom, ayrıca çeşitli pseudogenleri, yani yaklaşık 40 tanımlanamayan, okuma çerçevesi içeren (bazıları protein - kodlayan genler olabilir) bölgeyi içermektedir. *Ayrıca tip I ve tip II olmak üzere iki intron tespit edilmiştir (Oda ve ark. 1992).

Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER

*Bazı yapısal genler, bitki mitokondriyal genomunda birden fazla kopya halinde görülebilir. *Ancak, bugüne kadar mevcut verilere göre, genom boyutunda görülen büyük değişkenliğe rağmen genlerde tesbit edilen değişimlerin sayısı ve çeşidi, oldukça sınırlı görülmektedir. *Örneğin, mitokondriyal genom uzunluğu, bir yeşil alg (Chlorophyte alg) olan Prothoteca wickerhammi de sadece 55,328 bp uzunluktadır. *Örneğin; bu büyüklük Marchantia mitokondriyal genom büyüklüğünün yaklaşık % 30 na karşılık gelir. *Esas olarak genler dizileri benzese de sayıları farklıdır (Wolfe ve ark. 1994). Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER

*Bugüne kadar belirlenmiş en büyük mitokondriyal genomu; Arabidopsis thaliana aittir. *Uzunluğu 366,923 bp dan oluşur (Unseld et al. 1997). *Belirlenen ve tanımlanmayan protein kodlayan genlerin uzunluğu bu genomun yaklaşık %20 sini oluşturmaktadır. *Genomun kalan kısmını da ise intronlar, duplikasyonlar ve retrotransposonlar yaklaşık %20 lik bir yer alır. *Aynı zamanda içine entegre olmuş plazmit dizilerinin kalıntıları bir diğer %20 yi oluşturur. *Bu nedenle, Arabidopsis thaliana'nın mitokondriyal genomunun %60 hesaba katılmaz.

*Damarlı bitkilerde kloroplast genomu daireseldir ve boyutu çeşitlilik gösterir. *Bazı bitkilerde yaklaşık 70,000 bp iken, bazı fotosentetik olmayan bitkilerde boyu yaklaşık 220,000 bp olabilir. * Onun için ortalama, yaklaşık 150.000 bp olarak kabul edilir (Palmer 1985). *Bitki mitokondriyal genomu boyutuna göre oldukça az çeşitlilik gösteren bir yapı sergiler. *En çok protein kodlayan genlerde, trna belirleyici genlerde, pseudogenlerde ve intronlarda varyasyonlar görülür (Tablo 4.15).

*Geçmişte yapılan birkaç gen sekanslama ve enzim kesim denemeleri ile yapılan haritalama çalışmaları; kloroplast genlerinin, nükleotid oranlarının, memeli nüklear genlerinin nükleotit oranlarından daha düşük olduğunu düşündürmektedir (Curtis ve Clegg 1984, Palmer 1985; Zurawski ve Clegg 1987). *Elbette bitki mitokondriyal DNA larında bu sık sık görülen yeniden düzenlemeler, nükleotid dizisi belirleme çalışmalarını yavaşlatmaktadır. Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER

VİRÜSLERDE GÖRÜLEN DEĞİŞİMLER RNA Virüslerinde Görülen Değişimler *RNA virüsleri, DNA genomlu organizmalara göre son derece yüksek oranda değişimler geçirirler (Holland ve ark. 1982). *Bu değişim oranı ökaryotlara göre, yaklaşık 1 milyon kez daha hızlı olabilir. *Bunun sebebi viral RNA ların nükleotid sekanslarının değişimleri, kısa zaman periyotlarında olması ile ilişkilidir. *Viral genom arasında oluşan bu farklılıkla,r nispeten kısa zaman aralıkları ile izole edilen suşların incelenmesi ile kolaylıkla saptanabilir. *Bu özellik evrimsel oranlarını tahmin etmek daha farklı bir yaklaşım sağlar.

Tahmin Modelleri *RNA virüslerinde görülen değişim hızını tahmin etmek için literatürlerde çeşitli yöntemler önerilmiştir (Buonagurio ve ark. 1986, Saitou ve Nei 1986; Li ve ark. 1988). *Bütün modellerde; mutasyona bağlı değişimlerin büyük çoğunluğunun, virüsün izolasyonundan önce olduğu, ancak virüsün izolasyonundan sonra ortaya çıktığı kabul edilmektedir. *Bu değişikliklerin tespit edilmesinde en çok tercih edilen yöntemlerden biri Li ve arkadaşlarının tarif ettiği modeldir (Li ve ark.1988). Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER

*İnsan Bağışıklık Sistemi Bozucu Virüsleri (Human Deficiency Viruses=HIV) *Edinilmiş bağışıklık eksikliği sendromu (AIDS), insan bağışıklık sistemi bozucu virüsler (HIV) adı verilen, retrovirüs kaynaklı bir hastalıktır. *HIV in HIV - 1 ve HIV-2 olmak üzere iki ana tipi bilinmektedir. *İlginç olan, HIV genomunda oluşan değişimlerin, virüsün patojenitesini ve antijenitesini büyük olasılıkla doğrudan etkilemesidir (Rabson ve Martin 1985 ; Gallo 1987). *Bir grup yazar (örneğin, Hahn ve ark. 1986; Yokoyama ve Gojobori 1987) HIV -1 de yer alan nükleotit değişiklik oranlarını incelemişlerdir. *Bu çalışmaların sonuçları; Li ve arkadaşları (1988) tarafından aşağıdaki gibi verilmiştir.

*Buna göre; HIV- 1 virüsünün üç suşu WMJ1, WMJ2 ve WMJ3, 3 Ekim 1984, 15 Ocak 1985 ve 3 Mayıs 1985 tarihinde iki yaşındaki bir çocuktan izole edilmiştir. *Çocuğun enfeksiyonun sadece tek bir HIV şusu (annesi tarafından hamilelik sırasında) aldığı düşünülmektedir. *WMJ1 ve WMJ2 dizileri, sırasıyla 1 ve 2 nin zamana bağlı değişim oranı t = 3.4 ayda (0.28 yılda) oluşmuştur. *Dış grup olarak bir dizi izolat kullanılmıştır. *Değişim oranı Li ve arkadaşlarının (1988) metodu kullanarak hesaplanmıştır. *WMJ suşlarında nükleotid değişim hızları; WMJ1 için 0.0675 ve WMJ2 için 0.0675 olarak belirlenmiştir.

*Tablo 4.17 de benzer olan-sinonim (Ks) ve sinonim olmayannonsinonim (K A ) gen oranları HIV -1 için farklı genlerde görülen değişiklikler hesaplanmıştır. *Sinonim genlerde, sinonim olmayan-nonsinonim genlerden daha fazla oranda benzerlik bulunmuştur. *Memeli nüklear genlerinde ortalama K A / Ks oranı yaklaşık 5 ve bazı yüksek korunmuş sıralarda bu oran 100 ü aşar (Tablo 4.1). *Bunun anlamı HIV in K A / Ks oranı ortalama 2'den azdır. *Hatta bu oran korunmuş iki gen gag ve pol için oranı 7 den daha azdır. *Böylece, HIV genlerinin saflığının çok zayıf olduğunu anlıyoruz.

*HIV genomunda benzer ve benzer olmayan gen oranlarının mutasyona uğrama oranı hesabı ile bunların memeli genlerinden 106 kat daha fazla değiştiği-mutasyona uğradığı belirlenmiştir. *Diğer RNA virüsleri için elde edilen sonuçlarda benzer oranda bulunmuştur (Holland ve ark. 1982, Gojobori ve Yokoyama 1985, Hayashida ve ark. 1985; Buonagurio ve ark. 1986; Saitou ve Nei 1986). *HIV de belirlenen bu yüksek değişme oranlarının RNA virüslerinde yer alan reverse-transkriptaz ile bağlantılı olduğu düşünülmüştür. Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER

*Bu enzimin görevi RNA dan DNA sentezlenmesini sağlamaktır (Rabson ve Martin 1985, Hahn ve ark. 1986; Coffin 1986). *Bu sırada açığa çıkan RNA'dan ters transkripsiyon hatalarının sayısının fazlılığının esas olarak buna bağlı olduğu düşünülmüştür/önerilmiştir. *Birçok yazar tarafından işaret edildiği gibi yüksek değişim oranları doku tropizmi ve duyarlılığı gibi viral özelliklerin hızla değişimi ve antiviral ilaç tedavisi değişikliğe neden olabilecek diğer etkenler arasında yer alır. * Bu tür özellikler, çok sayıda farklı dizi içeren, kılıf genlerinin (env) aşırı değişimine, dolayısıyla virüsün son derece hızlı yeni antijenik özellikler kazanmasına yardımcı ve destek olabilir.

Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER

Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER

*KULLANILAN KAYNAKLAR * 1 Fundamentals of Molecular Evolution (2000) Dan Graur and Wen-Hsiung Li Sinauer Associates, Inc.,Publishers. Sunderland, MA, USA. Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER