Biyoloji Araştırmaları, Moleküler Boyutu ve Önceliklerimiz

'Biyoloji Araştırmaları, Moleküler Boyutu ve
Önceliklerimiz'
Prof.Dr. Nermin Gözükırmızı
İstanbul Üniversitesi Fen Fakültesi, Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü
[email protected]
• Biyoloji eski Yunanca’da bio, “hayat"; ve logos,
“kavrama"“Hayatı kavrama“anlamına gelmektedir.,
Doğal
Bilimlerin
bir
bölümü
olup,
Canlı
organizmalar,
onların
çevre
ile
ilişkileri,
sınıflandırılması, yapı, işlev, büyüme, köken,
evolüsyon ve dağılımlarını araştırır. Hücre teorisi,
evolüsyon, genetik ve homostasis ile ilgilenir.
Ayrı
bir
bilim
dalı
olarak
19.yüzyılda
tanımlanmıştır.
Botanik,
zooloji,
mikrobiyoloji,
biyokimya,
moleküler biyoloji, hücre biyolojisi, fizyoloji,
ekoloji gibi alanları vardır.
• İnsanın Evolüsyonu
•
•
•
•
•
•
200. 000 yıl önce başlamıştır.
10. 000 yıl önce – Ziraat devrimi başlamıştır.
Kültür Evolüsyonu
3.000 - 4.000 yıl önce – yazılı dil & alfabeler
600 yıldır – Kitaplar
50 yıldır – Elektronik Ortam
Genetik ve genomiğin evolüsyonu
Mendel, 1866
“Bitki melezlemeleri deneyleri”
20.Yüzyıl Mendel ve
bezelyeler ile başladı ve
Arabidopsis genom projesinin
tamamlanması ile bitti..
Arabidopsis, insan,
Drosophila,
Saccharomyces vb.
genom projelerinin
tamamlanması ile sona
erdi.
21. yüzyılda hangi
çalışmalar
genetik bilimi için önem
taşıyacak?
21.Yüzyıl
• Bilgi ve teknolojilerde artış
• Populasyon büyümesi, yaşlanma ve
göçler
• Ulusal ve Uluslararası ekonomilerde
değişimler
• İklim değişimleri ve kısıtlamalar
• Moleküler Biyolojideki gelişmeler
Biyolojinin Sentral Doğması
DNA
Transkripsiyon
Revers
Transkripsiyon
RNA
Translasyon
PROTEIN
Post-Translasyonal
Modifikasyonlar?
katlanma
Yapı
İşlev
DNA
= Hücresel işveren
Proteinler = Hücresel işçiler
Miescher, 1871, Nükleik asitlerin kimyasal yapısı
Walter Flemming, 1882, Hücre bölünmesinde
kromozomların hareketi
Wilhelm Waldeyer, 1888,
“Kromozom” terimi
William Bateson (18611926)
“GENETİK terimi” 1909
• Kalıtal fenotipik özelliklerin temel
ünitesi GEN tanımı (Johannsen 1909)
Genetik genler ile çalışan
bir bilim dalıdır.
Genetikçiler
moleküler, hücresel,
organizmal, ailesel,
populasyon,
veya evolüsyon düzeyinde genler ile
çalışırlar.
2. Gen
1. DNA
Hücre
4. Genom
3. Kromozom
5. Birey
6Aile (pedigri)
7. Populasyon
“Tüm canlı organizmalar hücrelerde yapılmıştır”,
1839
1960’lar
DNA çift sarmal
Francis H.C. Crick
James D. Watson
1970’ler
Restriksiyon enzimleri
ve gen klonlama
Stanley N. Cohen
Herbert W. Boyer
1983 SCIENCE – Transgenik Fare
1997 TIME - Dolly
Science Vol. 222, Nov. 1983
Time Magazine, March 1997
Moleküler Biyoloji
• Kodlama yapan ve özel işlevleri oluşturan
molekülleri inceler.
• Güncel Biyokimya bilgilerini kullanır.
“-omik”
Metabolit
DNA
RNA
Protein
Biyolojik işlev
• Genomik:Genomların analizi (yapısal ve
işlevsel)
• Biyoinformatik: Biyolojik bilginin
depolanması
• Transkriptomik: Gen ürünü RNA’ların
analizi
• Proteomik: Proteinlerin analizi
• Metabolomik: Metabolitlerin analizi
• Sistem Biyoloji: Genomik, transkriptomik,
proteomik, metabolomik ve biyoinformatik
verilerin belli bir biyolojik sistemi
oluşturmak için integrasyonu
Mikroarray Çip
10,000 / cm2
cDNA veya Oligonükleotid
Epigenetik ve Epigenom
Epigenetik –DNA dizi değişimlerinin
(mutasyon)
dışındaki
faktörlerle
oluşan,
gen
anlatımındaki tüm değişikliklere verilen genel bir
tanımlamadır. Epigenetik değişiklikler kalıtsaldır
fakat potansiyel olarak geri dönüşebilir.
Epigenetik:
•DNA modifikasyonları (sitozin metillenmeleri vb.)
•Histon kromatin modifikasyonları
•Kromatin yapısına bağlanan çoklu protein
kompleksleri
•Genomik “imprinting”
•Paramutasyon
•RNA interferens ve mikro RNA’lar
•RNA aracılığı ile DNA metilasyonu
•Transgen sessizleşmesi
•Viruslerle gen sessizleşmesi
Gerstein ve ark. (2007) potansiyel olarak
üstüste binebilen işlevsel ürünleri kodlayan
genomik dizilerin birliğine GEN denir.
• ‘‘GENON’’ ( ‘‘Gene’’ ve ‘‘operon’’) birleşimi bir
terimdir.
Özel bir genle mRNA düzeyinde DNAnın
original nükleik asid dizisinde ve pre-mRNA
(Scherrer and Jost 2007) trans- faktörler
taşıyan genon mRNA ‘‘transgenon’’ olarak
adlandırılır.
BİYOTEKNOLOJİ
Biyolojik sistemlerin, canlı organizmaların, ürünlerinin ve aktivitelerinin özgün
kullanımlar için belli amaçlar doğrultusunda rekombinant DNA teknolojisi
kullanılarak değiştirilmesi işlem ve süreci
İNSANLIK TARİHİ
ekmek, bira, yoğurt, peynir
yapımı ve geliştirilmesi
süreçlerinde biyoteknolojiden
yararlanılmıştır
Moleküler biyolog, Biyokimya uzmanı, Eczacı, Mikrobiyolog,Mühendis,
Doktor vb. gibi birçok disiplini bir araya getiren kişiler aracılığıyla şekillenir.
Biyoteknolojinin 10,000 yıllık geçmişi vardır.
Ekmek ve Bira fermentasyonu ( M.Ö.4,000, Mısır ve
Mezopotamya’da)
Peynir ve şarap yapımı ( M.Ö.4,000 – 2,000,
Sümerler, Mısır ve Çin)
2000’ler
Günümüzde Biyoteknoloji
Laboratuvarlarında Neler yapılıyor?
Sağlık
• 130+ Tıbbi ve aşılar
• 350+ ürünler ve klinik
uygulamalar
Çevre temizliği
• Kirliliğe karşı
mikroorganizmalar
Endüstriyel işlemler
• Tekstil ve kağıt
endüstrisinde kirliliğe karşı
Gıda uygulamaları
• Peynir, yoğurt, şarap ve
diğer mayalı ürünler
Ziraat
• Böcek kontrolu
• Diğer zirai özellikler –
fusarium, yaprak pası,
kuraklık ve tuzluluk toleransı
• Kalite yükseltme
• Gıda uygulamaları
Hayvan sağlığı ve
Denizlerdeki yaşam
kaynak : Biotechnology Industry Organization (BIO)
İlköğretim ve Lise öğrenimi sırasında neden
genetik ve moleküler biyoloji öğretmeliyiz?
• Genetikteki gelişmeler, insan genom projesi ve
biyoteknoloji alanları tüm yaşamı etkilemektedir.
• Bu gelişmeler tıp ve endüstri’de büyük yararlar
sağlamaktadır.
• Bu gelişmeler etik ve yasal bir çok sorunu da
beraberinde getirmektedir.
• Toplum
olarak
gençlerimizi
bu
gelişmeler
konusunda bilgilendirmeliyiz.
• Eleştirisel düşünme ve karar verme konusunda
geliştirmeliyiz.
• Bu konuları anlamalı ve anlatmalıyız.
• Ülkesel eğitim standartları koymalıyız.
Ülkesel eğitim programlarında;
• DNA işlevleri
• Organizmalar
• Kalıtım, gelişme ve çeşitlilik
• Evolüsyon
• Yeni kariyer alanları
• Etik konular
• Sosyal yansımalar
• Kendi yaşamını öğrenme
• Çok disiplinli genetik çalışmalar
• Sağlık uygulamaları
• Yaşam formları gibi konular detaylı olarak
işlenmelidir.
Genetik kavramı yuvalardan başlayarak tüm
İlköğretim ve Lise öğretiminde verilmeli.
Konu ile ilgili
Türkçe Web siteleri
geliştirilmeli.
http://www.nclark.net/
Fen Eğitmenleri Kaynak Sayfası
• Aktiviteler ve çalışma programları
• Laboratuvar deneyleri
• İlgili sayfalara bağlantılar
• Bulmacalar, oyunlar ve şarkılar
• Testler
• TÜBA - MOLEKÜLER YAŞAM, BİLİM ve
TEKNOLOJİLERİ (MYBT) ÖNGÖRÜ PROJESİ
• Moleküler Yaşam Bilim ve Teknolojileri Raporu:
•
• Türkiye'de Moleküler Yaşam Bilimleri ve Teknolojileri
• Kritik Araştırma Alanları (KAA), Öncelikli Bilim ve
Teknoloji Faaliyet Konuları (ÖBTFK) ve Çalışma Alanları
ile ilgili Bulgular
• Sağlık Alanı
• Bitkisel Üretim Alanı
• Hayvancılık Alanı
• Gıda Alanı
• Endüstri Alanı
• Genetik Kaynaklar Alanı
• Çevre Alanı
Üreme ve Kalıtım
Tüm canlılar ürerler,
yavrular
ebeveynlere
benzerler fakat tam ayni
değildirler,
genetik
bilgiyi
ebeveynlerinden
alırlar.
Bu
bilgi
genlerdedir.
Basit organizmalar tek
kopya
gen
örnekleri
taşırken
yüksek
organizmalardan her gen
için iki kopya taşırlar.
Bunlar birbirinden farklı
olabilir.
Üreme
Üreme sistemi
Genotip
Fenotip
Dominant
Resesif
Aile ağacı analizi
Poligenik özellikler.
Homozigot
Heterozigot
Haploid
Diploid
Prokaryot
Ökaryot
DNA
Genetik bilgi DNA’da
depolanır, çift iplikli
sarmal
yapılı
DNA
molekülünde bilgi dört
harfli bir kod ile yazılır.
DNA yapısı
Çift iplikli heliks
Nukleotidler
Baz eşleşmesi
Tamamlayıcılık
Kromozomlar
Kromozomlar
doğrusal düzende
büyük DNA
parçaları içerirler.
Eşemli çoğalan
organizmlar her bir
kromozomdan bir
çift içerirler.
Herbir kromozom
çiftinin biri yavru
döllere geçer.
Bağlantı.
Gen haritalaması
Ploidi.
Homolog kromozomlar
Dağılım
Ayrışım
Varyasyon
Mayoz
Olasılık
Genetik ve Çevresel etkiler
Bir organizmanın
genleri çevre ile
birlikte o
organizmanın
özellikleri ve
görünümünü
oluştururlar.
Genotip ve fenotip
Edinilmiş ve kalıtsal özellikler
Çevre faktörleri
Doğal ve yapay
Penetrans
Proteinler
DNA’daki bilgi
proteinlerin
oluşumuna yol açar.
Proteinler yaşamla
ilgili tüm işlevlerde
görev alırlar
örneğin; hormonlar,
enzimler, yapısal
proteinler,
antikorlar
Sentral doğma
Genetik kod
Gen anlatımı
RNA
Transkripsiyon
Translasyon
Hücre
• Her organizmanın yapıtaşıdır.
• Bir organizmadaki her hücre
ayni genetik bilgiyi taşır, bu
bilgi hücre bölünmeleri ile
iletilir.
• Farklı hücre tipleri farklı
genetik bilgilerin zaman ve
çevre etkileşimleri ile oluşur.
• Farklı hücre tipleri doku ve
organlar şeklinde organize
olabilirler.
• Virüsler hücre yapısı taşımayan
çok basit organizmalardır.
•
•
•
•
•
•
DNA replikasyonu
Hücre bölünmesi
Mitoz
Farklılaşma
Gen anlatımı
Kanser
Varyasyon ve Evolüsyon
• Ayni türdeki bireyler arasında
genetik farklılıklar vardır.
• Genin alternatif formlarına
alllel denir bu alleller
DNA’daki mutasyonlarla
oluşur.
• Populasyondaki bazı
mutasyonlar bireyin yaşama
yeteneğini artttırarak
yerleşirler.
•
•
•
•
•
•
•
Mutagen
Evolüsyon.
Tür
Bioçeşitlilik
Doğal Seleksiyon
Birey
Genetik hastalıklar
Uygulamalar
• Genetik çalışmaların
tıp, ziraat, bioteknoloji,
ve çevre bilimleri gibi
birçok alanda uygulamaları
vardır.
• Biyoteknoloji
Etik
• Genetik çalışmalar
birçok etik ve
sosyal olgulara yol
açarlar her bireyin
bu konularda bilgisi
olması gerekir.
• Genetik testler
• Pre-natal tanı
• Genetik olarak
geliştirilmiş ürünler
• Hayvan klonlama ve
kök hücreler
• Genetik özel
bilgiler
• Biyoçeşitliliğin
korunması
• Fen öğrencilerine laboratuvarda güvenli
çalışma öğretilmeli ve sözleşme
imzalatılmalı.
• Ders takibi ve not almak
• Farklı kaynaklar kullanılarak yapılan konu tekrarı
(ÖSS hazırlık kitapları hariç)
• Anlaşılmayan konu,açıklama,örnek ve problemlerin
öğretmene sorulması
• Konuyu pekiştirici genel sorular çözmek (15-20 soru
yeterli)
• Konunun görsel ve işitsel kaynakları varsa kullanmak
• Konu ile ilgili kendi düşüncelerini ve eleştirilerini
oluşturabilmek(önemli)
• Konunun,önceki konularla ilişkisini kurmak
• Konuya çalışırken grafik,resim varsa animasyon
üzerinde çalışmak
• Konu ile ilgili olarak,kaynak ve öğretmeninizi
eleştirilecek yönleri bulmak
Biyoloji, Genetik ve moleküler biyoloji eğitimi ile ilgili web siteleri
http://www.nclark.net/Biology#General
http://www.academicinfo.net/biologyed.html
http://www.johnkyrk.com
DOLAN DNA LEARNING CENTER
http://www.dnaftb.org/dnaftb
www.dnai.org/index.htm
http://www.ygyh.org/
http://www.dnalc.org/home.html
http://www.eugenicsarchive.org/eugenics/
http://www.accessexcellence.org/
http://www.hhmi.org/biointeractive/
www.bioservers.org
www.geneticorigins.org
www.genbilim.com
www.biyolojici.com
www.dnamiz.com
www.lisebiyoloji.com
• Genomik”nedir ve nasıl başlamıştır?
Genomik:Klasik sitoloji,Mendel genetiği, kantitatif
genetik, populasyon genetiği ve moleküler genetik
alanlarını,
modern
informatik
ve
robotik
sistemlerle
birleştirerek
bütün
genomları
inceleyen yeni bir bilimdir. Genomik terimi 1920’de
H.
Winkler’in
“GENler
ve
kromozOMlar”
kelimelerini birleştirmesiyle ortaya çıkmıştır
(“Genomics”1997).
•Genomiğin temel taşı, 1953’de DNA’nın her
organizmaya özel belirli bir sırada tekrar eden
(sekans) 4 temel bazdan oluştuğunun (adenin,
guanin, sitozinve timin, A, G, C ve T) keşfiyle
atılmıştır (Watson ve Crick, 1953).
Neden genomların dizi analizi dizi analizi yapılmalı?
Bitki ıslah çalışmaları için, genlerin kromozomlar üzerindeki yerlerini
keşfetmek
Örneğin bir genin kromozom üzerindeki yerinin bilinmesi markır yardımcı
ıslah ile kuraklık toleransının daha çabuk ve daha kolay gerçekleştirilmesini
sağlar
Genlerin nasıl çalıştığını ortaya koymak
Örneğin proteinlerin nasıl katlandığını bilmek bir enzimin katalitik bölgesi
hakkında bilgi verebilir.
Genomun yapısını anlamak
Örneğin fotosentezle ilgili tüm genleri aynıgrup altında toplanıp
toplanamayacağını ortaya koymak
Fenotipik bir mutasyona neden olan genin tanımlanmasını kolaylaştırmak
Örneğin çiçek mutasyonuna sahip bir bitkide basit haritalama yöntemi
yaparak bu mutasyona neden olan geni tanımlamaya çalışmak
Farklı türler arasındaki benzer genleri karşılaştırmak
Mısır ve domatesin çiçekleri birbirinden farklı görünmelerine karşın çiçek
yapısını belirleyen genlerin benzer dizilişe sahip olup olmadığını belirlemek
ve bunun evrimsel önemini ortaya koymak
Bitki Teknolojisinin Tarihsel Gelişimi
2.000
MÖ
19.yy
erken
20.yy
Orta
20.yy
1930
1940
1950
1970
1980
1980
1990
2000
2010
Kültüre alma
Melezleme
Mutasyon ve seleksiyon
Hücre kültürü
Somaklonal varyasyon
Embriyo kurtarılması
Poliembriyogenez
Anter kültürü
Rekombinant DNA
Marker ile seleksiyon
Genomik
Biyoinformatik
Proteomik
Metabolomik
Sistem Biyoloji
Epigenetik
Genon
Hayvan Teknolojisinin Tarihsel Gelişimi
2.000 MÖ
19.yy
erken
20.yy
1912
1965
1975
1980
1990
1997
2000
2001
2002
2010
Kültüre alma
Melezleme
Mutasyon ve seleksiyon
Hücre kültürü
Füsyon
Monoklonal antikorlar
Transgenik fare
Gen terapi
Koyun kopyalama
Maymun kopyalama
İnsan genom projesi
Kök hücre teknolojisi
Genomik
Biyoinformatik
Proteomik
Metabolomik
Sistem Biyoloji
Epigenetik
Genon
Genetik Transformasyon
Gen aktarımı özel gen dizilerinin
bitki ve hayvan hücrelerine
genetik mühendisliği teknikleri
kullanılarak aktarılmasıdır.
Eğer birileri size yediğin mısır genetik olarak
değiştirilmiş derse?
Aklınıza gelen ilk sorular?
• Bunlar nedir? Nasıl oluşurlar?
• Neden yapılıyorlar?
• Ne gibi riskleri var?
• Bunlarla ilgili düzenlemeler var mı?
350.000 kadar bitki türünün 80.000 kadarı yenilebilir 150
kadarı aktif tarımda kullanılır ancak 30 tanesi insan
kalorilerinin %95ini oluşturur.
Ana ürünler (tahıllar “Mısır”, yağ bitkileri,
baklagil,Patates, meyve, sebze ve şeker bitkileri)
Özel ürünler (Yöresel; meyve, sebze, baharat vb.)
Az kullanılan ürünler(bazı tahıllar ve yağ bitkileri vb.)
İhmal edilen ürünler ( Panicum,bazı tuberler)
Yeni ürünler (Kiwi, Taxus vb.)
Transgenik ürünler
Genetik transformasyon
•
Yabancı DNA’nın genom içine yerleşmesi
(insersiyon)
•
Genoma bağlanması (entegrasyon)
•
Genin anlatımının yapılması (ekspresyon)
•
Kazanılan yeni özelliklerin yavru döllere
aktarımı
Bitkilerde Gen Aktarım Nedenleri
• Herbisit ve böceklere karşı dayanıklılık
kazandırılması
• Virüsler, fungus, bakteri ve nematodlara karşı
dirençlilik kazandırılması
• Çevresel koşullara tolerans
• Azot fiksasyonu ve ürün miktarının
geliştirilmesi
• Geç olgunlaşma
• Besinsel özelliklerin geliştirilmesi
• Erkek kısırlık
•Sekonder metabolit, ilaç, aşı vb. üretimi
Bitkilerde gen aktarımında kullanılan
yöntemler
Dolaylı Gen Aktarımı
- Agrobacterium tumefaciens
aracılığı ile
- Agrobacterium rhizogenes
aracılığı ile
-Virüsler
-RNAi
-Sperm
Dolaysız Gen Aktarımı
- Biyolistik
- Elektroporasyon
- Mikroenjeksiyon
- Makroenjeksiyon
- Agro-enfeksiyon
- Polen transformasyonu
- Zigotik embriyoya DNA
emdirilmesi
- Fiberler aracılığı ile DNA
aktarımı
- Sonikasyon
- Desikasyon
- Elektroforez ve mikrolazer
Agrobacterium
•toprakta yaşayan gram
negatif bir bakteri,
•Rhizobieceae fam.,
•doğal genetik mühendisi,
A. rhizogenes- saçak kök (‘hairy root’)
hastalığı
A. tumefaciens- dikotillerde taç tümörü
(‘crown gall’) hastalığı
A. rubi- bazı dikotillerde küçük
tümörler oluşturur
radiobacter- avirulent
Gen aktarımında kullanılacak DNA parçası,
aktarılmak istenen gene ilave olarak;
•
•
•
Aktarılmak istenen genin bitki dokularında ifade
edilebilmesi için RNA polimerazların tanıyıp
bağlanabilecekleri düzenleyici diziler (promotorler)
Sadece gen aktarımı yapılan hücre ve dokuların seçimi
için seçici bir işaret geni (marker)
Aktarılan genin bitkide anlatım yapıp yapmadığının
anlaşılmasına yardımcı olmak üzere yer alan haberci
(reporter) genlerden oluşur.
Gen aktarımında kullanılan seçici
marker genler
Marker geni
Kodladığı enzim
Antibiyotik
NptII
Neomisin fosfotransferaz
Kazandırdığı
dayanıklılık
Kanamisin
Neomisin
Hpt veya aphIV Higromisin fosfotransferaz Higromisin
Dhfr
Dihidrofolat redüktaz
Metotreksat
Herbisit
Bar
Fosfinotrisin asetil
transferaz
Fosfinotrisin
AroA
5-fenolpirüvilşikimat3-fosfat sentaz
Klorosulfuron
imidazolanonlar
Gen aktarımında kullanılan reporter
genler
Reporter gen
Kodladığı enzim
Cat
Gfp
Gus
NptII
Luc
Bar
β –gal
Kloramfenikol asetil transferaz
Yeşil floresan proteini
β-glukuronidaz
Neomisin fosfotransferaz
Lusiferaz
Fosfinotrisin asetil transferaz
β- galaktozidaz
• Green fluorescent protein (GFP)
Aequorea victoria.
Gfp reporter geni taşıyan Arabidopsis bitkileri
•
•
•
Antisense teknolojisi
- Antisense RNA normal mRNA’nın tamamlayıcısıdır.
- İki nükleik asidin eşleşmesi proteinin oluşmasını engeller.
- Flavrsavr domatesler (raf ömrü uzatılmış) 1994 yılında
piyasaya sürülmüştür ve bu yolla elde edilmiştir.
Arpada doku elektroporasyonu ile gen aktarımı
2
yüzey sterilizasyonu
1
2-3 günlük embriyo
3
3-4 haftalık bir süreç
Gürel, F. and Gözükırmızı, N., “Electroporation Transformation of Barley”. In: Modern Methods of Plant Analysis (Eds. Jackson J.F. and
Liskens H.S). Vol. 23, In Genetic Transformation of Plant, Springer-Verlag, (2003) p 69-84.
BİYOLİSTİK
• Yüksek derecede hızlandırılmış
mikrotaşıyıcı adı verilen 1-2 µm çapındaki
metal partiküller aracılığıyla, bir ateşleme
mekanizmasından yararlanılarak DNA’nın
hedef dokulara aktarılmasıdır.
Biyolistik cihazı ve sistemin çalışma
prensibi
Hayvanlarda gen aktarımında kullanılan
yöntemler
Dolaylı Gen Aktarımı
-Virüsler
-Retrovirüsler
-Adenovirüsler
-Adenovirüslerle
bağlantılı virüsler
-Herpes simplex,
vaccinia vb.
-RNAi
-Sperm
Dolaysız Gen Aktarımı
- Biyolistik
- Elektroporasyon
- Mikroenjeksiyon
- Liposomlar
Hayvanlarda Gen Aktarım
Nedenleri
* İnsan terapötik proteinleri üretimi
* Organ ve doku transplantları
* İnsan sütüne benzer inek sütü
yapımı
* Hastalıkların hayvan modelleri
* Hücre terapisi
* Et, süt vb. üretim artışı, özellik
iyileştirmesi, hastalık direnci
Hayvanlara gen transfer
yöntemlerinin uygulanmasındaki
sistemler
•
•
•
•
•
•
Mikroenjeksiyon
Virüsler aracılığı ile gen transferi
Embiryonik stem hücrelere
Nukleus transferi
Spermler aracılığı ile
Yapay kromozomlar aracılığı ile
Transgenik Tracy ve iki kuzu
Annie 3 mart 2000 de doğdu. NewJersey danasının saf klonu. Hücreleri de
danalarda mastisis hastalığına sebep olan Staphylococcus aureus bakterisini
öldüren protein olan lysostaphini üreten genlerle modifiye edildi.
Bir canlı türüne başka bir canlı türünden
gen aktarılması veya mevcut genetik
yapıya müdahale edilmesi yoluyla yeni
genetik özellikler kazandırılmasını
sağlayan modern biyoteknoloji
tekniklerine gen teknolojisi,
bu teknolojiyi kullanarak doğal süreçler
ile elde edilmesi mümkün olmayan yeni
özellikler kazandırılmış organizmalara da
Genetik Yapıları Değiştirilmiş Organizma
(GDO) denir.
GDO’ya Tepkiler:
• Gıda güvenliği ve etik ile ilgili kaygılar
• Çevresel etkiler (genetik erozyon, gen kaybı)
• Küreselleşme (tekelleşme)
• Şeffaflık ve bilgi eksikliği
• Politik güven eksikliği
• Ekonomik, ticari kaygılar
• Sosyo-ekonomik yapı
Genetiği Değiştirilmiş Tarım Ürünleri
veya bunların türevlerini içeren gıda
ürünleri zararlı mı?
“Masumiyeti ispatlanana kadar suçlu”
Uzun süreli kumulatif etkilerinin neler
olacağı bilinmediğinden dikkatli tüketilmeli.
Biyogüvenlik
Bitki, hayvan ve mikroorganizmaların
kullanımı ile
oluşturulan biyoteknolojik ürünlerin çevre ve
insan sağlığı üzerinde güvenli kullanımının
sağlanmasıdır.
AB (26 Mayıs 1998) Konsey Düzenlemesi 1139/98/EC;
Genetik olarak modifiye edilmiş ürünlerin etiketlenmesi.
Ocak 2000 49/2000; %1 eşiği uygulaması;
“Genetik modifikasyon sonucu, gıdaların DNA veya protein
ile kaza sonucu kontaminasyonu, minimum eşik belirtimini
gerekli kılmaktadır.”
AB (2002) Konsey Düzenlemesi 178/02/EC
AB (2003) Konsey Düzenlemesi 1829 ve 1830/03/EC
%0.9 eşiği uygulaması
Tüketici hakları yönünden etiketleme sistemi
büyük önem taşıyor.
Ulusal Biyogüvenlik Yönetmeliği ve
Kanun Çalışmaları
•
•
•
Mayıs 1998’de Tarım ve Köyişleri
Bakanlığı’nca “Transgenik Bitkilerin Alan
Denemeleri Hakkında Talimat” hazırlanmıştır.
Avrupa Topluluğu Konseyi’nin 90/220/EEC
sayılı yasasına dayanarak “Genetik Yapısı
Değiştirilmiş (GDO)’ların Çevreye Bilinçli
Salınımı ve Pazara Sürülmesi Hakkında
Yönetmelik” ve “Bitki Çeşitlerinin Tescil
Edilmesine İlişkin Yönetmelik”le ilgili raporlar
hazırlanmıştır.
Ulusal Biyogüvenlik Kanun Taslağı
hazırlanarak TBMM’ye sunulmuştur.
8 Kasım 2006
ÇARŞAMBA
Resmî Gazete
Sayı : 26340
TOHUMCULUK KANUNU
Kanun No. 5553
Kabul Tarihi : 31/10/2006
Türkiye'ye genetiği değiştirilmiş organizma (GDO) veya GDO'lu ürün ithalatında Avrupa
Birliği (AB) referansları dikkate alınacak. Tarım ve Köyişleri Bakanlığı, Biyogüvenlik Yasa
Taslağı'nın çıkarılamaması nedeniyle, gıda ve yem maddelerinde kullanılan GDO'ların, GDO
içeren veya GDO'lardan üreten bileşen içeren veya GDO'lardan üretilen gıda ve yem
maddelerinin izin, tescil, kontrol ve denetim hizmetlerinde uygulanması gereken usülleri,
çıkardığı bir talimatla belirledi. Haziran 2007’de yayınlanan talimat , Biyogüvenlik Yasası
çıkarılamadığı için Türkiye'nin de taraf olduğu Cartagena Protokolü'ne de dayandırılarak
yayımlanan talimata göre, sadece AB tarafından gıda ve/veya yem maddesi olarak onay
verilen GDO ve GDO'lu ürün ve ürün grupları, talimat kapsamında değerlendirilecek. AB'nin
onay listesi, bakanlık tarafından güncelleşecek. AB onay listesinde yer alan ürünlerin, onay
listesinde yer alan ürün gruplarını içeren gıda ve yem maddelerinin ithalatında, üretici veya
ihracatçı ülkenin resmi/yetkili otaritesinden, ürünün GDO içerip içermediğine dair beyanbelge istenecek. Ürün en fazla yüzde 0,9 oranında GDO'yu içeriyorsa veya üründe
hiç GDO yok ise söz konusu beyan/belgede "Bu ürün GDO içermemektedir"
ifadesi yer alacak. Ürünün GDO içerdiğinin beyan edilmesi halinde ise beyan edilen gen
AB onay listesinde yer alıyorsa, talimat ve ilgili diğer mevzuat gerekliliklerini sağlaması
şartışla, ürüne ithalat izni verilecek. İthalatçıdan, "izin verilen GDO içeren ürünü hangi
üretim-işleme tesisinde ne amaçla kullanacağı (gıdaveya yem amaçlı), gıda üretiminde
kullanılacak ise hangi gıdanın ürnetiminde (sos, büsküvi, cips. vs) kullanacağı veya kime
satacağı"na dair noter onaylı taahhütname alınacak. İthal edilerek başkasına devredilen veya
ne amaçla olursa olsun GDO'lu ürün alan veya satan her kişi-kurum, GDO'lu ürünün kime ve
ne amaçla devredildiği hakkında, alım-satım işlemini takip eden 5 iş günü içinde ilgili tarım il
müdürlüğüne bilgi verecek. Ürünün fiili ithalatında, üretici veya ihracatçı ülkede bulunan
akredite bir laboratuvardan ürünün GDO içerip içermediğine, eğer içeriyor ise hangi gen
çeşidini ne miktarda içerdiğine dair analiz belgesi istenecek. O ülkede akredite
laboratuvar bulunmadğı durumlarda, diğer ülkelerin akredite laboratuvarlarında
bu analiz belgesi alınabilecek.
•
1998 yılının en önemli olayı, ABD Madison
kentinde Wisconsin Üniversitesi’nden James
Thomson ve ekibini, IVF laboratuvarında
dondurulmuş ya da taze 36 tane embriyondan 5
adet insan embriyonik kök hücre serisi ürettiklerini
rapor etmesiydi (Science, 282 (5391):1145,
1998). Bu olaydan sonra embriyonik kök hücre
araştırmaları hız kazandı.
• Kök Hücre Nedir?
Kök hücreler vücudumuzda bütün dokuları
ve organları oluşturan ana hücrelerdir.
Henüz farklılaşmamış olan bu hücreler
sınırsız bölünebilme ve kendini yenileme,
organ ve dokulara dönüşebilme yeteneğine
sahiptir.
Stem (Kök hücreler) nereden sağlanır?
•Totipotent Kök Hücre: Her şeyi yapan anlamında olan bu
hücreler her üç germ yaprağına ait hücrelere dönüşmek
yanında trofoblastları da yapan hücrelerdir(Zigot, Blastomer
safhasındaki hücreler).
•Pluripotent Hücreler: Blastosit içindeki boşlukta yer alan iç
hücre kitlesi = Embriyonel kök hücre, bu tanım için uygun olup ,
her üç germ yaprağına ait hücrelere dönüşebilen hücrelerdir.
•Multipotent Kök Hücre: Diğer kök hücrelere göre daha
özelleşmiş sadece bir germ yaprağına ait hücre türlerine
dönüşebilen hücrelerdir.
• Science Dergisi 2003
yılının en önemli 10 tıp
olayı
arasında
“Kök
Hücreler”
ile
ilgili
gelişmeleri
göstermiştir.
• Nature Dergisi 2005
yılında bilimsel alandaki
10
beklentiden
biri
olarak
Kök
Hücre
araştırmalarındaki
kısıtlamaların
kalkmasını gösterdi.
• Yaşam | 18.01.2008
• ABD’de insan embriyosu kopyalandı
• ABD’li araştırmacılar hücre kopyalama teknolojisinden
yararlanarak laboratuvar ortamında doku hücresinden
embriyo ürettiklerini ilan ettiler. Tıpta benzersiz
uygulamaların önünü açacak haber heyecan yarattı.
• Merkezi Amerika Birleşik Devletleri'nin Kaliforniya
eyaletinde bulunan Stemagen firması insan hücresinden
embriyo ürettiğini açıkladı. Stemagen firmasının araştırma
sorumlusu Andrew French, iki yetişkin erkeğin deri
hücreleri kullanılarak 5 embriyo yapıldığını, deneyin
başarıya ulaştığından emin olmalarının ardından embriyoları
yok ettiklerini söyledi: “Asıl hedefimiz, hastanın
hücreleriyle uyum sağlayacak embriyonal kök hücreleri
üretmek. Böylece doku ve organ nakilleri de mümkün hale
gelecek.”
• 20.05.2008
• Kök hücrede melez embriyo dönemi
• İngiltere'de
Avam
Kamarası,
tıbbi
araştırmalar için insan-hayvan hücrelerinden
oluşan embriyolar üretilmesine olanak sağlayan
yasayı onayladı. Alman hükümeti melez
embriyo
araştırmalarına
yasağın
devam
edeceğini duyurdu.
• İnsan Üremesi ve Embriyo Araştırmaları
yasalarında son 20 yılda yapılan en büyük
değişiklikle ilgili yasa, Avam Kamarasında 176'ya
karşı 336 oyla kabul edildi.
İnsandan insana değişen genetik yapı,
2007'nin en önemli keşfi kabul edildi.
Genetik 2007’ye damgasını vurdu
Genetik, 2007’de en önemli bilimsel gelişmelerin kaydedildiği
alan oldu. Bilim dünyasının önemli yayınlarından Amerikan
Science dergisi, kök hücre alanındaki araştırmaları da "çığır
açıcı önemde" değerlendirdi.
Bilim dünyasının önde gelen yayın organlarından Amerikan
Science dergisi, 2007'nin en önemli bilimsel gelişmesi olarak,
genetik alanında kaydedilen son gelişmeleri belirledi.
Using his own DNA, J. Craig Venter and his team have
decoded a new version of the human genome.
The Diploid Genome Sequence of an Individual
Human
Samuel Levy1*, Granger Sutton1, Pauline C. Ng1, Lars Feuk2, Aaron L. Halpern1, Brian P. Walenz1, Nelson
Axelrod1,
Jiaqi Huang1, Ewen F. Kirkness1, Gennady Denisov1, Yuan Lin1, Jeffrey R. MacDonald2, Andy Wing Chun
Pang2,
Mary Shago2, Timothy B. Stockwell1, Alexia Tsiamouri1, Vineet Bafna3, Vikas Bansal3, Saul A. Kravitz1, Dana
A. Busam1,
Karen Y. Beeson1, Tina C. McIntosh1, Karin A. Remington1, Josep F. Abril4, John Gill1, Jon Borman1, Yu-Hui
Rogers1,
Marvin E. Frazier1, Stephen W. Scherer2, Robert L. Strausberg1, J. Craig Venter1
• “Project Jim” Watson genome sequence published in
journal Nature
• Saturday, 19 April 2008
• Page 1 of 2 On Thursday, April 17, 2008, the genome
of James Watson was published in the journal Nature.
Watson co-discovered the twisted double helix
structure of DNA (deoxyribonucleic acid), the
substance that carries an organism’s genetic
information
• Amerikan Bilimsel İlerleme Derneği (AAAS)
tarafından yayımlanan ve bilim dünyasının en
prestijli yayınları arasında kabul edilen haftalık
Science
dergisine
göre
insanların
genetik
yapısındaki
farkları
ortaya
koyan
bilimsel
araştırmalar 2007’nin en önemli buluşu oldu. Tek
nukleotid Polimorfizmi yani kısaca SNP adı verilen
“Single Nucleotide Polymorphism”, bir insanın DNA
sekansında oluşabilecek küçük değişiklik ya da
varyasyonları tanımlamakta kullanılıyor. Uzmanlar,
bu alanda önemli insandan insana büyük farklılıklar
belirledi.
•
Kök hücre araştırmalarında devrim
• Science dergisi Japon ve Amerikalı bilim insanları
tarafından geliştirilen ve insan derisi hücrelerini
kök hücreye dönüştüren yöntemi yılın en önemli
ikinci bilimsel olayı seçti.Hasta doku veya organların
değiştirilmesinde
devrim
sayılabilecek
buluş,
hastanın genetik şifresine göre kök hücre yaratma
imkanı sağlıyor ve böylece hastanın dokuyu
reddetme riski ortadan kaldırıyor. Yeni teknikte,
genetik açıdan değiştirilmiş yetişkin hücreler, kök
hücreler kadar esnek hale getirilebiliyor.
• Geliştirilen yeniliğin kök hücre araştırmalarıyla ilgili
birçok çekinceyi ortadan kaldırması bekleniyor.
• Yeni aşılar geliyor
• Uzmanlar, insanın bağışıklık sisteminde önemli bir
yere sahip T hücreleriyle ilgili önemli noktalara
açıklık getirdi. Virüs ve tümörlere karşı yeni aşıların
geliştirilmesini sağlayacak yeni buluş da Science
dergisinin en önemli bilimsel olaylar listesinde
sıralandı.
• Nature
dergisi,
“yılın
metodu”
dalında da genetik araştırmalarda
kullanılan yeni yöntemleri seçti.
İSTANBUL ÜNİVERSİTESİ
MOLEKÜLER BİYOLOJİ VE
GENETİK BÖLÜMÜ
İLGİNİZ VE DAVETİNİZ
İÇİN TEŞEKKÜR EDERİM.