Bağlantı ve Kromozom Haritaları

Bağlantı ve Kromozom
Haritaları
Prof. Dr. Sacide PEHLİVAN
3 . Mart . 2017
• Bir kişide DNA’nın şifrelediği özelliklerin tümü
kalıtsal özelliklerdir. DNA üzerinde nükleotitlerden
yapılı en küçük ifade edilebilir kalıtsal birime GEN
adı verilir.
• Bir canlının sahip olduğu genlerin toplamına
genotip denir. Canlının genotipi mutasyon
olmadığı sürece değişmez. Bir canlıda genetik
yapı ve çevrenin etkisi ile değişebilen gözlenen
özelliklere ise fenotip adı verilir. Fenotip zaman
içinde değişebilir.
Canlılarda karakterlerin oluşmasında
kalıtım ve çevre birlikte etkilidir.
• Bir bireyin dış görünüşünün belirlenmesinde
genlerinin ve çevresel koşullarının etkisi vardır.
Örneğin, göz rengi, kan grubu, cinsiyet vb.
karakterler genlerin etkisiyle oluşur. Bir bireyde
her karakterin oluşumu için iki gen (alel gen)
bulunur.
• KROMOZOM : Karakterleri şifreleyen DNA ların
proteinlerle birleşmesiyle oluşan yapılardır.
Hücre çekirdeğinde bulunan iğ ipliklerinin hücre
bölünmesi sırasında kısalıp kalınlaşması ile
oluşurlar.
• Gen
DNA
Kromozom
• HOMOLOG KROMOZOM : Biri anneden biri
babadan gelen şekil ve boy bakımından birbirine
benzeyen en önemlisi karşılıklı parçalarında aynı
karakter üzerine etki eden gen çifti taşıyan yapıya
homolog kromozom denir.
Homolog
kromozomlar
Alel
genler
Bağlantı: Çeşitli
genlerin aynı
kromozomda
bulunmalarına
ve bunun
sonucu olarak
ta döle birlikte
geçme
eğilimleri…..
Bağlantı grubu:
Bir kromozom
üzerine
yerleşmiş tüm
genler.
• Tam bağlantı:
Bir kromozomda
bulunan genler
dölden döle her
zaman birlikte
geçiyorlarsa bu
genler arasında
tam bağlantının
olduğu kabul
edilir. Yani
krossing-over
olma riski hemen
hemen yok
gibidir.
Tam olmayan bağlantı
ve rekombinasyon:
Eşeyli olarak üreyen türlerin
büyük çoğunluğunda tam
bağlantı çok ender….
• Bağlantı kavramı, bir kromozom üzerinde yer
alan gen lokuslarına özgüdür.
• ÖR; AaBb genotipindeki 2 ayrı bireyde bağlantı gösteren
alleller AB/ab veya Ab/aB biçiminde olabilir.
• Drosophila’da kanat uzunluğunu belirleyen gen
ile göz rengini belirleyen gen bağlantılıdır.
• ÖR; kanat uzunluğu için normal (vg+) ve körelmiş kanat
(vg) allelleri,
• ÖR; göz rengi için de kırmızı (pr+) ve eflatun göz (pr)
allelleri
• İki dominant allelin bir kromozomda, iki resesif
allelin bir kromozomda bulunmasına cis-durumlu
bağlantı (pr+, vg+ / pr, vg) denir.
• Bir dominant ve bir resesif allelin bir
kromozomda, diğerlerinin (bir resesif bir
dominant allelin) öbür kromozomda bulunması
ise trans-durumlu bağlantı (pr+, vg / pr, vg+)
denir.
• Thomas Hunt Morgan (1912):
Bağlantının aynı kromozom
üzerinde sıralanan genler
arasındaki bir fiziksel ilişki
olduğunu,
Bu ilişkinin mayoz sırasında
homolog kromozomlardaki genler
arasında meydana gelecek
fiziksel bir değiş tokuş ile
değişebileceğini ve buna göre
bağlantının çözülebileceğini ileri
sürmüştür (krosing-over/crossing-over).
* Bu görüş 1931 yılında Stern
tarafından Drosophila’da
gerçekleştirilen genetik
çaprazlamalarla da kanıtlanmıştır.
• Bu saptamalar; ilk kez
Janssens (1909) tarafından
ortaya konulan ve sitolojik
olarak gözlenen,
kiazmaların homolog
kromozomlar arasındaki
değiş tokuş yerleri olduğu
görüşünü de desteklemiştir.
• Kiazmalar, krossing-over
olayının varlığının
mikroskop altında
gözlenebilen belirtileridir.
• Mayoz bölünmede; eşleşmiş
kromozomların kesişme
noktaları olan kiazmalarda
meydana gelen parça değiştokuşu (crossing-over)
sonucunda rekombinasyon
ortaya çıkar.
• Rekombinasyon; bir
fiziksel olay olan krossing
over sonucunda bağlantılı
genlerin ayrılması
(bağlantının çözülmesi) ve
yeni gen birlikteliklerinin
(kombinasyon) oluşumudur.
•
• Mendel'in bağımsız genlerin
dağılımı ilkesi oldukça
basittir. Aynı kromozom
üzerindeki genler bağımsız
olarak ayrılabilirler veya
ayrılamazlar. Aynı kromozom
üzerinde bulunan genlere
bağlı genler denir ve bu
genler bir bağlantı grubuna
dahildir.
• MENDEL, bu bağlantı
gruplarının kalıtımını
çalışmıştır; fakat bazı
sapmaların açıklamasını bir
türlü yapamamıştır.
• Bir kromozom üzerinde bütün genler birbirine bağlı
olduğu için beraberce katılma eğilimleri vardır. Aynı
kromozomda yerleşmiş genler aynı linkaj (bağlantı)
grubuna aittir. Genler kromozomlar üzerinde
bulunmaktadır ve her gen grubu bir kromozoma karşı
gelmektedir.
• Bir çift allel çapraza katıldığına teorik olarak eşit sayıda 4
çeşit mayotik ürün vereceği görülür. Eğer dört çeşit
mayotik ürün eşit sayıda değilse, bağımsız açılım
olmamıştır ve bu gen lokusları bağlıdır denir. Bir
kromozom üzerinde yerleşmiş bulunan bütün genler bir
bağlantı grubu oluşturur. Bu durumda bir canlının sahip
olduğu bağlantı gruplarının sayısı onun haploid
kromozom sayısına eşittir.
• Bağlantı ilk defa 1906 yılında BATESON ve PUNNET
tarafından farklı bezelye varyeteleri ile yapılan
çaprazlamalar sonunda keşfedilmiştir.
• Yapılan deneylerde Mendel’in dihibritteki beklenen F2
oranından (9:3:3:1) sapmalar görülmüştür (7:1:1:7 gibi).
Büyük gruplar ana-babaya benzer grup iken küçük
gruplar rekombinasyonlardı. Bu genlerin aynı
kromozom üzerinde olduğunu ve bağlantılı kalıtıldığını
göstermektedir. Fakat yeni rekombinasyonlar nasıl
oluşmuştu?
• Sitolojik çalışmalar sonucu bu sorunun cevabı bulundu;
Mayozun ilk profaz ve metafaz safhasında çift
kromozomların kiazma yaptığı görüldü. Böylece
kromozomlar arasında parça değişimi yapılarak genlerin
rekombinasyonları sağlanıyordu.
• Genler arasında bağlantı olmasına rağmen
çaprazlamalar sonucunda rekombinant tiplerin
meydana gelmesi gösterir ki; bağlantı mutlak değildir,
çözülebilir. Bağlantının derecesi bir bağlantı grubunda,
yani bir kromozom üzerinde bulunan genler arasında ki
mesafeye bağlıdır.
• Birbirine yakın olan iki gen kuvvetli, uzak olan iki gen ise
daha zayıf bir bağlantı gösterir. Bu durum bağlantının
kuvveti ile genler arasında mesafede bir ters
orantının olduğuna işaret eder.
• Bağlantının çözülmesi ve kombinasyonların meydana
gelmesi krossing-over sayesinde meydana gelmektedir.
• İki gen arasında krossing-over meydana gelmesi ihtimali
iki gen birbirinden ne kadar uzaktaysa o kadar fazla, ne
kadar yakın ise o kadar azdır.
• Krossing-over değeri genler arasındaki mesafe ile doğru
orantılıdır ve krossing-over oluşum sıklığı genler arasındaki
mesafenin bir ölçüsüdür. Bağlantının derecesi; iki gen arası
yüzde 1’lik bir krossover frekansına eşittir. Bu da
sentimorgan ile ifade edilir. Bu aynı zamanda 1 harita
birimidir. Çapraz sonucu oluşan bir oğul döl içinde %1
oranında rekombinasyon sonucu oluşan fenotipik birey
varsa iki genin harita mesafesi 1’dir. Herhangi bir test
çaprazında yavru döldeki rekombinantların oranı %50’yi
geçmez.
• Krossing – over mayoz dışında somatik hücrelerde de
nadiren olabilmektedir. Benzer bir resiprokal mekanizma
ile, iki homolog yada homolog olmayan kromatid birbirinin
yanına gelerek başlar ve daha sonrada kırılma ve yeniden
birleşme olayları izler. Mayozdan farklı olarak,
sinaptonemal kompleks oluşmaz. Mitotik kromozomlar
normal olarak yanyana gelmediğinden mitotik kross-overin
ortaya çıkması göreceli olarak seyrektir. Mayotik
rekombinasyon bir sonraki nesillere geçiş gösterirken
mitotik olanlar gelecek nesillere aktarılamazlar.
Kromozom haritaları:
• Bir kromozom üzerinde bulunan genlerin
yerlerinin saptanması için krossing over
olasılıklarına bakmak yeterlidir.
Böylece
genlerin göreceli uzaklıkları belirlenmiş olur.
Genler birbirlerinden ne kadar uzaksa o
kadar kolay krosing over gerçekleşebilir.
• d-p = % 3.3 d-o= % 17.2
p-o= % 13.9
krossing over yüzdeleri ise genlerin dizilimi :
d
p
o
Genler kromozomlar üzerinde belli bir düzende
yerleşmiştir ve bir türdeki genlerin yerleşimi aynıdır.
İki gen farklı
kromozomlar
üzerinde yer
alıyorsa…
31
İki gen farklı kromozomlar
üzerinde yer alıyorsa…
Yarısı ebeveynlerden
birine benzeyen
kromozom setine…
Yarısı her iki ebeveyne ait
kromozom setine…
Rekombinant….
32
A ve B geni aynı
kromozom üzerinde ve
birbirine yakınsa….
Bu şemada oranları
ne olur?
33
34
Gen Haritalama
• Gen haritalama genlerin sırasını, yerleşimini ve harita
birimlerinde (map units) aralarındaki göreli mesafeleri belirler
• 1 map unit = 1 cM (centimorgan)
• Gen haritalama yöntemleri; aralarında göreli mesafeleri
belirlemek için allel arasında rekombinasyon frekanslarını
kullanırlar.
• Genler arasındaki rekombinasyon sıklığı göreceli olarak
birbirlerine olan uzaklığı tanımlar.
• Mesafe ölçümü: 1 harita birimi (1 map unit) = %1
rekombinasyonu tanımlar (Kısa mesafeler için geçerlidir)
35
Fig. 4.6
36
Genlerin klonlaması 2 farklı şekilde
gerçekleştirilir.
1989’a
kadar
1989’dan
sonra
disease
phenotype
disease
phenotype
hypothesize
function
clone
the gene
chromosomal
position
Fonksiyonel
klonlama
chromosomal
position
clone
the gene
hypothesize
function
Pozisyonel
klonlama
I
II
D12S84
D12S105
D12S234
D12S129
D12S354
2
3
3
1
6
4
4
1
2
3
3
3
1
6
4
4
2
1
3
2
2
2
3
5
3
1
1
4
4
4
3
5
6
4
4
1
III
D12S84
D12S105
D12S234
D12S129
D12S354
6
4
4
2
1
3
2
2
2
3
2
3
3
3
1
4
4
4
3
5
4
4
3
1
2
2
2
3
2
3
3
3
1
3
2
2
2
3
3
3
3
1
2
2
2
3
3
1
4
5
2
3
3
3
1
3
2
2
2
3
4
4
2
1
4
4
3
5
6
4
4
2
1
4
2
2
2
3
Netherton Syndrome Haplotypes
Chavanas et al., Am J Hum Genet,
66:914-921, 2000