HAFTA III Bağlantı, Asosiyasyon, Haritalama

Biyoteknoloji ve Genetik I
HAFTA III
Bağlantı, Asosiyasyon,
Haritalama
Prof. Dr. Hilâl Özdağ
T.H. Morgan ve A.H. Sturtevant
1911
Morgan’ın soruları:
1. Gen ayrılmasının kaynağı nedir?
•  Janssens ve ark: kiyazma
2. Görünüşteki ayrılmanın frekansı, niçin çalışılan genlere bağlı olarak değişti?
•  Bir kromozom boyunca birbirine nispeten yakın olan iki genin kendi
aralarında kiyazma oluşturması, kromozomda birbirleri arasında daha
uzak mesafede bulunan genlerinkine oranla daha azdır.
Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,
Rekombinasyon
Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,
Bağımlı düzenlenme
Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,
Değiş tokuş
Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,
Tam bağlantı/Bağımsız düzenlenme
Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,
Değiş Tokuşun Etkisi
Bağlantılı iki gen arasındaki uzaklık çok fazla olduğunda rekombinant gametlerin sayısı
%50’ye ulaşır ama bu oranı geçmez. Eğer %50 oranında rekombinant oluşmuşsa dört tipi
(ikisi atasal, ikisi rekombinant gamet) 1:1:1:1 oranı ile sonuçlanır. Böyle bir durumda
bağlantılı iki genin aktarımı birbiriyle bağlantılı olmayan birbirinden bağımsız olarak açılım
gösteren genlerin aktarımından ayırt edilemeyecektir.
Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,
Rekombinant/Non
Rekombinant
Cis/Trans
Cis Rekombinant olmayan gametler ya iki yabanıl tip ya da iki mutant tip alleli alır.
Trans Rekombinant olmayan gametler mutant allellerden birini veya diğerini alır.
Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,
Rekombinasyon
Rekombinasyon allellerin yeni kombinasyonlarla düzenlenmesi
durumudur. Bağımsız düzenlenme ile oluşmuş kromozomlar arası
(interkromozomal) rekombinasyon farklı kromozomlar üzerindeki
allellerin dağılmasıdır. Değiş tokuş ile oluşmuş kromozom içi
(intrakromozomal) rekombinasyon ise aynı kromozom üzerindeki
allellerin yeni kombinasyonlar oluşturmasıdır.
Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,
Rekombinasyon Sıklığı
Rekombinant sıklığı=
(rekombinant döl sayısı/
toplam döl sayısı)x%100
Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,
Genetik Harita
Genetik harita genlerin bir kromozom üzerindeki sırasını ve rekombinasyon
sıklığına göre aralarındaki yaklaşık uzaklığı verir. Genetik haritalarda
%1’lik rekombinasyon 1 harita birimine yani 1 sentimorgana eşittir. İki
gen arasındaki çift değiş tokuş saptanamaz bu nedenle uzak genler
arasındaki genetik uzaklık çok güvenilir olarak olarak hesaplanamaz.
Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,
Değiş Tokuş Tipleri
Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,
Üç Nokta Test Çaprazı
Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,
Rekombinasyon SıklığıGenlerin Yerleşim Sırası
İki nokta test çaprazında rekombinasyon sıklıkları
M ve N %22
M ve O %6
N ve O %16
N ve P %50
O ve P %50
M ve P %50
M, N, O ve P’nin sırası ve aralarındaki genetik
uzaklık nedir?
6
M
16
O
Bağımsız düzenlenme %50
rekombinasyon sıklığı ile (bağlantısız)
sonuçlanır.
N
Üçlü Test Çaprazında Haritalama
st – ss distance
st – e distance
ss – e distance
50 + 52+ 5 + 3
755
50 + 52 + 43 + 41
755
5 + 3 + 43+ 41
755
14,56
st
X 100 = 14.56
X 100 = 24.63
X 100 = 12.18 m.u.
12,18
ss
e
24,63
st, e ve ss’ye göre
ss, e ve st’ye göre
Çift değiş tokuşlar için düzeltme
50 + 52 + 43 + 41 + 5 + 3 + 5 + 3 X 100 = 26.75
755
e, st ve ss’ye göre
Doğru Sıranın Belirlenmesi
Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,
Üç Nokta Haritalama
•  Dikkate alınan tüm lokuslar bakımından birey heterozigot
olmalıdır. Eğer herhangi bir lokusta homozigotluk olursa,
ortaya çıkacak olan bütün gametler aynı alleli içerecekler
ve dolayısıyla haritalama analizi engellenecektir.
•  Çaprazlama deneyi bütün gametlerin genotipinin ortaya
çıkan yavru bireylerin fenotiplerini gözlemlemek yoluyla
doğru olarak saptanabileceği tarzda planlanmalıdır. Aksi
takdirde gametler ve onların genotipleri asla doğrudan
doğruya gözlenemez.
•  Haritalama deneylerinde bütün değiş tokuş sınıflarının
temsili bir örneğini bulmak için yeterli sayıda yavru bireyin
oluşturulması gerekir.
•  http://www.sumanasinc.com/
webcontent/anisamples/biology/
biology.html
•  http://www.wellscenter.iupui.edu/
MMIA/cytogenetics/
01_cytogeneticsbeg.swf
İNSAN GENOMUNDA
HARİTALAMA
Somatik Hücre Hibridizasyonu
Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,
Somatik Hücre Hibridizasyonu
Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,
In Situ Hibridizasyon
http://www.wellscenter.iupui.edu/MMIA/cytogenetics/01_cytogeneticsbeg.swf
Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,
DNA Dizileme
Pozisyonel Klonlama
Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,
Genetik Belirteçler
RFLP (Restriction Fragment Length Polymorphism)
VNTR (Variable Number of Tandem Repeat)
Microsatellite Polymorphism
SNP (Single Nucleotide Polymorphism)_ 10.000.000
STR (Short Tandem Repeat)_ 10.000
http://www.le.ac.uk/ge/maj4/SNP_STR.jpg
http://www.biology.arizona.edu/human_bio/activities/blackett2/gifs/blackett.gif
http://www.testadn.ch/images/profil.jpg
Varyasyon
•  Mutasyon popülasyonda görülme sıklığı < %1 •  Polimorfizm popülasyonda görülme sıklığı > %1 İnsan gene?k varyasyonlarını tespit edebilme ve ölçme yöntemlerinin gelişmesi bireyler arasındaki farklılıkları ve benzerlikleri çalışmamıza olanak tanır. Varyasyon Tipi Keşfedildiği veya sıklıkla
kullanıldığı yıl Birinci nesil RFLP (restriction fragment length polymorphism) 1980 İkinci nesil VNTR (Variable Number of Tandem Repeat) or
Minisatellite 1985 Üçüncü nesil Microsatellite or STRP (Short Tandem Repeat
Polymorphism) 1989 Dördüncü
nesil TNP (Single Nucleotide Polymorphism) 2000 Beşinci nesil CNV (Copy Number Variation) 2005 Altıncı nesil Whole Genome Sequencing günümüzde RFLP
Restriksiyon enzimleri ile oluşturulan parça uzunluklarındaki farklılıklar
VNTR (Minisatelit)
15 veya 100 bç uzunluğunda genlerin içinde veya arasında olabilirler
STR (Mikrosatelit)
Kodlamayan bölgede (çöplük (junk) DNA) olan, değişik motif ve uzunluklardaki (2- 10 baz çift) ardışık, orta sıklıkta
tekrarlayan nükleotid dizileridir
TNP
DNA sekansında tek bir nükleotidin (A, T, C veya G) farklı olma durumu (insan genomunda her ~300 bç de 1 TNP)
CNV
Her DNA’nın ~30,000 gen kodlaması ve genel olarak teoride genomda bir genden 2 kopya olması beklenir, fakat
DNA’nın büyük bir kesiminde genler farklı kopya sayısında bulunurlar
TNP, Mutasyon, MAF, Gobal MAF
Değişim > %1 ise Polimorfizm
Değişim < %1 ise Mutasyon
G
A
0,5
0
C
T
0,4
9
C
G
0,1
Transisyon
transversiyo
n
Purin/
Purin
Pirimidin/
Pirimidin
Purin/
Primidin
Popülasyonda en az yaygın allel frekansına MAF denir
dbSNP = Common varyant (yaygın) MAF > % 1
Global minor allel frekansı (MAF) =0,49 – en sık
rastlanan 2. allel
1000 Genome faz 1
rs222 raporu:
"MAF/MinorAllelSayımı:G=0.262/330".
rs222’nin minor alleli 'G‘
frekansı26.2%
629 kişilik örnek popülasyonda 330 kez 'G' gözlenmiştir
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/variation/docs/glossary/#common
TNP, Haplotip, Tag TNP
a. TNP’ler: 4 farklı insana ait aynı lokasyonda dört kromozomal bölgedeki TNP’ler. Dizinin
çoğunluğu aynı olmasına rağmen varyasyonun olduğu 3 farklı baz gösterilmiştir. Her TNP 2 allel
olasılığına sahiptir. 1. TNP’de C ve T alleleri mevcuttur.
b. Haplotip Blokları: Haplotip blokları yan yana TNP’lerin kombinasyonudur. Örnek olarak 20 TNP
bloğu temsili olarak gösterilmektedir, panel a’daki 3 temsili TNP b’de işaretlenmiştir. Bu panelde
popülasyon üyeleri genelde 1-4 haplotipini göstermektedir.
c. Tag TNP’ler : Bu 20 TNP içerisinden 3 tanesi 4 Haplotipi benzersiz olarak tanımlamaktadır.
Eğer bir kromozomda A-T-C deseni var ise bu örnek haplotip1 olarak saptanır. (The International
HapMap Project, December 2003
Varyasyonların Kullanım Alanları
1. Model bağımlı analizler (Parametrik Analizler): Kromozom yerleşimi kesin olarak bilinen bir gene?k gösterge kullanarak bu göstergenin kuşaklar boyunca birlikte kalıHlıp kalıHlmadığını gösterme esasına dayanmaktadır Aynı kromozom üzerinde birbirine çok yakın yerleşimli genlerin ya da polimorfik markırların mayoz sırasında parça değişimine uğraması (crossing over) ve birbirinden bağımsız olarak bir sonraki kuşağa kalıHlması çok zordur Yani bir kromozom üzerinde birbirine çok yakın yerleşimli genler mayozda yeniden şekillenmezler ve yavru kuşağa daima birlikte aktarılırlar. Bu olaya bağlanHlı kalıHm (linkage) adı verilmektedir. 2. Modelden bağımsız analizler (Parametrik olmayan analizler): Hastalık ile gene?k gösterge arasında anlamlı bir ilişki bulunmaya çalışılır Asosiyasyon analizlerinde hastalıkla gene?k göstergenin kuşaklararası birlikte kalıHlması sınanmaz bunun yerine hastalığın ortaya çıkmasında rolü olabilecek genler belirlenir; bu aday genler içinde yer alan polimorfik DNA değişiklikleri saptanır ve bu değişikliği oluşturan aleli ile hastalık aleli arasında ilişki olup olmadığı araşHrılır Tam bağlanH durumunda gene?k gösterge aleleri ile hastalığın birlikte kalıHmı tamdır (Linkage). LD: yeniden şekillenme olmaksızın TNP allel çiUleri için tesadüfi ilişkilendirilme ölçüsüdür D’, r2, LOD ile ölçülür. Tag TNPler: bir haplo?p’i tanımlayabilmek için minimum TNP se?dir r2= 1 e eşit olduğunda iki TNP bolluk içerisindedir ve birin varlığı diğerinin varlığına işaret eder.) LD •  gen haritalanmasında •  kompleks hastalıkların haritalanmasında •  genom boyunca ilişkilendirme çalışmalarında •  evrim çalışmalarında Bağlantı Analizi
http://www.mdc-berlin.de/thierfelder/bilder/project4_g.jpg
http://www.accessexcellence.org/AE/AEPC/NIH/images/linkage-analysis.gif
Bağlantı analizi
Hastalık patogenezinin
verdiği ipuçları
“ÖNCE”
Pozisyonel
Klonlama
Pozisyonel
aday
Biyolojik
Aday
SİMDİ
Bağlantı analizi
Biyolojik adaylık
Değerlendirilmesi ve lokus
verisinin bütünleştirilmesi
http://genomebiology.com/content/figures/gb-2003-4-10-119-1.jpg
İfade profillerinin genom
Ebadında analizi, proteombilim,
metabolombilim