İstanbul Tıp akültesi Tıbbi Biyoloji ABD Prof. Dr. Filiz AYDIN

İstanbul Tıp akültesi
Tıbbi Biyoloji ABD
Prof. Dr. Filiz AYDIN
Barr cisimciği nedir?
X- cinsiyet kromozomu neden /nasıl inaktif
olur?
Hemizigot’luk nedir?
Dozaj telafisi (dosage compensation ) nedir /
ne için gereklidir?
Dişiler X kromozom genleri için mozoiktir.
P
G
X
XX
x
X
XY
X
Y
X- Kromozom
Y- Kromozom
XY= ♂-Karyotip
XX=♀-Karyotip
F1
XX
XY
1
:
1
%50
:
%50
Dişi cinsiyetli memeliler iki X kromozomuna sahip iken
erkeklerde cinsiyet kromozomu olarak X ve Y
bulunmaktadır.
İnterfaz hücrelerde çekirdek
membranına yakın yerleşim gösteren
bu yapı İlk kez 1949
yılında Barr ve Bertram tarafından
bulunmuştur.
Susumo Ohno;
Barr cisimciğinin heterokromatin yapıda
(inaktif) X kromozomlarından köken aldığını
bildirmiştir.
Barr cisimciği (seks /cinsiyet kromatini)
Feulgen pozitif olarak boyanır
♀ interfaz hücre
(Barr cisimciği +)
Barr cisimciği Seks / X
kromatini
Kromatin
Kromatin
♂ interfaz hücre
(Barr cisimciği -)
Işık mikroskopik olarak somatik hücrelerin değerlendirilmesi
Seks kromatini (Barr cisimciği) ‘ne göre yapılmaktadır.
Barr cisimciği yalnızca dişi bireylerin hücrelerinde mi görülür?
Yapılan çalışmalar, birden fazla “X kromozomu” taşıyan
bireylerin bütün somatik hücrelerinde Barr cisimciğinin
varlığını göstermektedir.
Cinsiyet kromozomu tayinlerinde hücrede bulunan kromatin
sayısı, daima hücredeki gerçek X kromozomu sayısından bir
eksiktir
B=n-1 formülü
Hangi durumlarda somatik hücrelerde Barr
cisimciği görülebilir ?
a) negatif
XY , XO, XYY
b) pozitif
XX, XXY, XXYY
c) 2 pozitif
XXX, XXXY, XXXYY
d) 3 pozitif
XXXX, XXXXY
e) 4 pozitif
XXXXX
Neden X kromozomu inaktive olur?
X kromozomu inaktivasyonu dişi
bireylere ne sağlar?
X kromozomu, daha küçük olan Y
kromozomunda bulunmayan
çok sayıda gen içerir.
Homolog kromozom çifti
 Homozigot
 Heterozigot
Allel A
Allel b
Erkekler tek X kromozomuna
sahiptir.
X kromozomu açısından
Hemizigot’turlar
Allel a
Allel b
Dişiler,
X kromozomundaki genlerin çoğu için, erkeklere
kıyasla
iki kat daha fazla kopyaya sahiptir.
Erkeklerde X’e bağlı genlerin her biri için
bir kopya,
Dişilerde iki kopya bulunmasına karşın
Her iki cinste belirlenen ürünlerin miktarı
genellikle birbirlerine eşittir.
Dişilerde X’e bağlı genler için ikinci bir
setin varlığının telafisi
”dozaj telafisi”
X kromozomu inaktivasyonu
(etkisizleştirilmesi)
ile sağlanır
Dozaj telafisi (dosage compensation )
AMAÇ
Dişilerde iki X romozomuna rağmen iki cinste
ifade edilen genetik bilginin dozajını eşitlemek
X kromozom inaktivasyonu
 İnaktivasyon fertilizasyondan sonra embriyonal yaşamın
erken dönemlerinde meydana gelir.
 Gelişimin ilk günlerinde somatik hücrelerde X
kromozomlarından biri rastlantısal olarak yoğun halde
(heterokromatin) paketlenir.
 Rastlantısal olarak bir kromozomu inaktif olarak almış olan
hücrede bu durum kalıcı olur.
 Bu olay LYONİZASYON olarak adlandırılır (LYON hipotezi).
X maternal
Yalnızca Xp aktif olan klon
X paternal
♀ interfaz hücre
Yalnızca Xm aktif olan klon
Kromozomlar epigenetik değişikliklerle inaktive edilebilir.
Metilasyonla inaktivasyonu
Bütün kromozom regülasyonu
(X kromozomu inaktivasyonu gibi)
Bir X kromozomu metillenir ve superkıvrımlı halde bulunur.
Barr cisimciği halinde bulunan bu X kromozomundan
transkripsiyon olmaz (Epigenetik kalıtım).
DNA Metilasyonu Nedir?
Metilasyon;
proteinlerin, DNA ve RNA’ nın seçilmiş
bölgelerine enzim
aracılı kimyasal modifikasyonla metil
(CH3) grubunun eklenmesidir.
Sitozin metilasyonu aynı zamanda
X-kromozomundaki spesifik
genlerin inaktivasyonundan da sorumludur
X kromozomu
Kadınlarda iki tanedir,ancak tek X
raslantısal olarak inaktive edilir
(Lyon hipotezi)
Döllenmeden sonraki 2 hafta
içinde dişi fetusun tüm
hücrelerinde inaktivasyon
tamamlanmıştır.
Xq13 ---- inaktivasyon merkezi
başlangıç noktasıdır.
X kromozomunun inaktivasyon mekanizması-1
X kromozomunun inaktivasyon merkezi ( XIC)
kontrol birimidir.
XIC bölgesi içerisinde
X-inaktif spesifik transkript –XIST geni
bulunmaktadır
XIST geninin ürünü olan RNA’nın
kodlama özelliği yoktur
X kromozomunun inaktivasyon mekanizması-2
 Kodlamayan RNA’ların memelilerdeki
gen ekspresyonunun düzenlenmesinde
rol üstlenir.
önemli bir
X kromozomu
üzerinde Xist geni
Xist geninin
transkripsiyonu
İnterferens bir RNA
Yapar
RNAi,transkribe olduğu
X kromozomu üzerine
bağlanır
X inaktivasyonu
Metilasyon ve
histon deasitilasyonu
kromozomal
proteinleri bağlar
 X kromozomu üzerinde çok sayıda
gen bulunur.
 Bu genler belirli proteinleri
kodlar.
Conditions related to genes on the X chromosome
Genetics Home Reference includes these conditions related to genes on
the X chromosome:
•Aarskog-Scott syndrome
•incontinentia pigmenti
•pyruvate dehydrogenase deficiency
•Allan-Herndon-Dudley syndrome
•inherited thyroxine-binding globulin deficiency •Renpenning syndrome
•alpha thalassemia X-linked intellectual disability syndrome
•intestinal pseudo-obstruction
•retinitis pigmentosa
•Alport syndrome
•isolated growth hormone deficiency
•Rett syndrome
•amelogenesis imperfecta
•Joubert syndrome
•severe congenital neutropenia
•androgenetic alopecia
•Kallmann syndrome
•Simpson-Golabi-Behmel syndrome
•androgen insensitivity syndrome
•L1 syndrome
•spastic paraplegia type 2
•Arts syndrome
•Langer mesomelic dysplasia
•spinal and bulbar muscular atrophy
•17β-hydroxysteroid dehydrogenase type 10 deficiency
•Leigh syndrome
•spinal muscular atrophy
•breast cancer
•Lenz microphthalmia syndrome
•Swyer syndrome
•Charcot-Marie-Tooth disease
•Léri-Weill dyschondrosteosis
•Turner syndrome
•choroideremia
•Lesch-Nyhan syndrome
•Wiskott-Aldrich syndrome
•Christianson syndrome
•Lowe syndrome
•X-linked adrenal hypoplasia congenita
•chronic granulomatous disease
•Lujan syndrome
•X-linked adrenoleukodystrophy
•Coffin-Lowry syndrome
•McLeod neuroacanthocytosis syndrome
•X-linked agammaglobulinemia
•color vision deficiency
•MECP2 duplication syndrome
•X-linked chondrodysplasia punctata 1
•congenital hemidysplasia with ichthyosiform erythroderma and limb defects
•MECP2-related severe neonatal encephalopathy •X-linked chondrodysplasia punctata 2
•Cornelia de Lange syndrome
•Melnick-Needles syndrome
•X-linked congenital stationary night blindness
•cutis laxa
•Menkes syndrome
•X-linked creatine deficiency
•Danon disease
•3-methylglutaconic aciduria
•X-linked dystonia-parkinsonism
•deafness-dystonia-optic neuronopathy syndrome
•microphthalmia
•X-linked hyper IgM syndrome
•Dent disease
•microphthalmia with linear skin defects syndrome•X-linked infantile nystagmus
•DMD-associated dilated cardiomyopathy
•mucopolysaccharidosis type II
•X-linked infantile spasm syndrome
•Duchenne and Becker muscular dystrophy
•nephrogenic diabetes insipidus
•X-linked juvenile retinoschisis
•dyserythropoietic anemia and thrombocytopenia
•nonsyndromic deafness
•X-linked lissencephaly
•dyskeratosis congenita
•Norrie disease
•X-linked lymphoproliferative disease
•Emery-Dreifuss muscular dystrophy
•ocular albinism
•X-linked myotubular myopathy
•Fabry disease
•oculofaciocardiodental syndrome
•X-linked severe combined immunodeficiency
•familial exudative vitreoretinopathy
•Opitz G/BBB syndrome
•X-linked sideroblastic anemia
•FG syndrome
•oral-facial-digital syndrome
•X-linked sideroblastic anemia and ataxia
•focal dermal hypoplasia
•ornithine transcarbamylase deficiency
•X-linked spondyloepiphyseal dysplasia tarda
•fragile X-associated primary ovarian insufficiency
•osteopetrosis
•X-linked thrombocytopenia
•fragile X-associated tremor/ataxia syndrome
•otopalatodigital syndrome type 1
•fragile X syndrome
•otopalatodigital syndrome type 2
•frontometaphyseal dysplasia
•paroxysmal nocturnal hemoglobinuria
•glucose-6-phosphate dehydrogenase deficiency
•Pelizaeus-Merzbacher disease
•glycogen storage disease type IX
•periventricular heterotopia
•hemophilia
•phosphoglycerate kinase deficiency
•hereditary hypophosphatemic rickets
•phosphoribosylpyrophosphate synthetase superactivity
Reviewed: January 2012
•hypohidrotic ectodermal dysplasia
•porphyria
Published: March 4, 2013
•immune dysregulation, polyendocrinopathy, enteropathy, X-linked syndrome
•PPM-X syndrome
Xg ( a blood group protein)
Ichtyyosis (a skin disease)
Ocular albinism)
Angiokeratoma (skin growths)
Centromere
Phosphoglycerate kinase (enzyme)
α-Galactosidase (enzyme)
Xm (a protein found in the blood)
Hypoxanthine-guanine phosphoribosyl
transferase or HGPRT (enzyme)
Deutan(a kind of red-green colorblindness)
G6PD (enzyme)
Protan (a kind of red-green colorblindess)
Hemophilia A (failure of blood clotting)
 Glikoz –6 –fosfat dehidrogenaz çeşitli varyasyonları olan ve
tüm dokularda sentezlenen bir enzimdir.
 Bu enzim X kromozomu üzerindeki genler tarafından
kodlanmaktadır.
 Erkek bireylerde tek tip Glikoz-6-fosfat dehidrogenaz
enzimi bulunurken dişilerde farklı varyasyonların
sentezlendiği görülmektedir.
NEDEN ?
Dişiler X ‘e bağlı genler açısında MOZAİK
olarak kabul edilirler
Xp Xm
zigot
Erken bölünme evresi
Xp
Xm
Xp Xm
X inaktivasyonu
Xp
Xm
Xp
Xm
Xp
Xm
Xp
Xm
Erişkin mozaik kadın
X kromozomu inaktivasyonu
Hem genetik hem de klinik olarak
1- Dozaj telafisi
2- Heterozigot dişilerde ekspresyon
değişkenliği
3- Mozaisizim
X kromozomu bütün olarak mı
inaktivasyona uğramaktadır?
İnaktivasyona uğrayanlar
İnaktivasyondan kaçanlar
XIST/XIC
Carrel L, Cottle A, Goglin KC et al: A first generation X inactivation profile of the human
X chromosome. Proct Natl Acad Sci USA 96: 14440-14444,1999
İnaktivasyondan kaçış
1. Psödootozomal bölgede
bulunan genler
2. Psödootozomal bölge dışında
kalıp Y üzerinde kopyası
bulunmayan genler
3. Uzun ve kısa kolda
bulunan psödootozomal
bölge dışındaki homoloji
gösteren genler.
Kromozomlardaki sayısal
anomalilerin başında cinsiyet
kromozomuna özgü anomaliler yer
almaktadır
Trizomiler canlı doğumda en sık görülen bozukluklardır
(XXX,XXY,XYY)
Monozomi X (Turner sendromu) en sık spontan abortuslarda
bulunur.
Cinsiyet farklanma kusurlarının %20 sinden kromozom
bozuklukları sorumludur.
NEDEN
45,X0 (Turner sendromu)
47,XXX ve 48,XXXX dişiler normal
değildir?
NEDEN
47, XXY (Klinefelter sendromu)
Erkekler normal değildir?
I- Gonadal dokuları oluşturacak olan hücrelerin
gelişiminden daha önceki aşamalarda X
kromozomu inaktivasyonunun olmaması
II- Barr cisimciğini oluşturan X kromozomunun
tamamen inaktif olmaması
X kromozomuna ait genlerin aşırı ifadesi etkili
olacaktır.
Klinefelter sendromlu bireyler 1/ 1.000
canlı erkek doğum sıklığında meydana
gelir.
Uzun boylu, nisbeten uzun bacaklı ve
ortalamadan daha düşük IQ’ya sahiptirler
Puberte normal zamanda olmakla birlikte testisler küçük
ve ikincil seks karakterleri az gelişir.
Klinik tanımlamaları genellikle infertilite nedeni ile
olmaktadır.
Fazla X kromozomu kaynağı
%47 maternal
%53 paternal
Paternal 1. Mayoz hatası %50
Maternal 1. Mayoz hatası %30
2. Mayoz ve post zigotik ayrılma hatası(Jacops ve ark,1988)
%15 Mozaik yapı saptanır
%80-90 47,XXY karyotipe sahiptirler
X kromozomunun monozomisi (Turner sendromu)
Doğumda ve puberteden önce belirgin fenotipleri nedeniyle
saptanabilirler
45,X olgularının
%94 intrauterin exitus
%5 spontan abortus
%1
canlı doğum
1/500 canlı kız doğum
Temel kusur mayotik kromozom ayrılamamasıdır
%70 paternal kaynaklıdır
¼ mozaiklik bulunur
Turner sendromlu bireyler 1/ 2.500
dişi doğumu sıklığında meydana
gelir.
Ergenliğe kadar gözlenebilen
eksiklikler taşır,
İkincil eşeylilik özelliklerini
geliştiremezler.
İnfertil olan bireylerdeki tüm
eksiklikler,
dişilerde normal gelişim için,
iki X kromozomunun gerektiğini
gösterir.