Chapter Davranı ve - kisi.deu.edu.trkisi.deu.edu.tr/asli.memisoglu/Genetik/9-Davranış ve nörogenetik.pdf · Balıklar 1 Merkezi sinir sistemi uyarıları alır ve davranısal

Chapter

Lecture Presentation by

Dr. Cindy Malone,

California State University Northridge

Davranış ve

Nörogenetik

© 2017 Pearson Education, Ltd.

Başlıklar

1 Merkezi sinir sistemi uyarıları alır ve davranışsal

cevaplar üretir

2 Sinir iletilerinin aktarımında görev yapan genlerin

belirlenmesi

3 Sinapslar pek çok insan davranış bozukluklarında yer

alır

4 Huntington Hastalığı ve öğrenme bozukluğunda

hayvan modelleri önemli rol oynar

5 Davranış bozukluklarının çevresel bileşenleri


1 Merkezi sinir sistemi uyarıları alır ve

davranışsal cevaplar üretir


1: Davranış

▪ Davranış

– İçerden veya dışardan gelen bir uyarıya,

organizmanın çevreye olan tepkisini

değiştirebilecek bir cevaptır.

▪ Davranış örüntüleri

– Genetik ve çevresel etkenlerin etkileşiminin

sonucu


1. Gelişim, yapı ve işlev

▪ Sinir sistemi

– Çevreyi hisseder

– Bilgiyi işler

– Cevabı başlatır

– Genetikte davranışın çalışılması, sinir sisteminin

gelişim, yapı ve işlevine odaklanır.


© 2017 Pearson Education, Ltd. Figure 24-1

Merkezi sinir sistemi (MSS)

Beyin

Omurilik

1.2: Sinir hücreleri (Nöronlar)

– Nöronun çekirdeği hücre gövdesinde bulunur

– İki tip sitoplazmik uzantı, hücrenin sinyal alıp

iletmesini sağlar

– Elektrik iletileri dendritler ile alınır ve aksonlara

doğru hareket eder

– Sinyal aksondan bitişik nörona iletilir.



Dendrit

Hücre gövdesi

Akson

Düğüm

Miyelin

kılıf

İletim

1.3: Devreler

▪ Nöronlar arasındaki sinaps örüntüleri devreler

oluşturur

– Yayılan devreler– sinyali çoğaltır

– Birleşen devreler – sinyali konsantre eder



Yayılan devre

• 1 sinyal, pek çok çıktı

• Çoğaltan devre

• ÖR: Beyindeki 1 nöron 100 ve fazlası motor

nöronu uyarabilir

Birleşen devre

• Çoklu girdi, bir çıktı

• Toplayan devre

• ÖR: Farklı duyusal uyarılar aynı hatırayı

canlandırabilir

1.4: Sinapslar

▪ Bilgiyi nöronlar arasında aktarırlar

– Sinaps: Bir nöronun aksonu ve diğer nöronun

dendriti arasındaki kesişim noktaları

– Sinaps yarığı: Sinaps noktasında iki nöron

arasında kalan boşluk



1. ileti bitiş

noktasına

varır

Voltaj-kapılı Ca

kanalları açılır

Sinaps

kesecikleri

Akson sonu

Kalsiyum

girişi

Nörotransmitter

yarığa salınır

Nörotransmitter yarıktan

temizlenir

Nörotransmitter postsinaptik almaçlara

bağlanır

1.5: MSS’deki nörotransmiterler

– Akson uçları nörotransmiter moleküller içeren

keseciklerle doludur

– Farklı kimyasal tipleri nörotransmiter olarak işlev

görür


© 2017 Pearson Education, Ltd. Table 24.1

2 Sinir iletilerinin aktarımında görev yapan

genlerin belirlenmesi


2: Genlerin belirlenmesi

▪ Drosophila çalışmaları

– Belirteç kromozomlar

– Kopyalanmış veya silinmiş kromozom bölgeleri

bulunan özel tipler

– Anormal davranış özelliklerine sahip mutantlar


2: Drosophila genetik çalışmalar

▪ Drosophila’da davranış mutantları incelenmiştir

– 2 genel mutant sınıfı olduğu anlaşılmıştır

▪ Sodyum iletimi mutantları

▪ Potasyum iletimi mutantları


Titreme

Felç

▪ Elektrofizyolojik çalışmalar

– Belirli mutantlarda sodyum ve potasyum iletiminde

bozukluklar saptandı

▪ İki gen haritalandı ve izole edildi

– Felç edici gen sodyum kanal proteini kodlar

– Titretici gen potasyum kanal proteini kodlar

▪ Drosophila genleri klonlandı ve insanlardaki eş iyon

kanallarını tespit etmek için kullanıldı

▪ Sodyum kanal geni kalıtsal olan bir kalp ritim

bozukluğunda görüldü

▪ Bu sayede aile bireyleri bu hastalık riski açısından

değerlendirilebilecektir. © 2017 Pearson Education, Ltd.

2: Drosophila genetik çalışmalar

3 Sinapslar pek çok insan davranış

bozukluklarında yer alır


3: İnsan davranış bozuklukları

– Sinaps gelişimi, yapısı, işlevi ve korunması

normal beyin fonksiyonları için şarttır

– Nörotransmiter problemleri davranış

bozukluklarına yol açabilir


3.1: MAOA

▪ MAOA: Monoamin oksidaz tip A

– Sinir sisteminde işlevi olan bir enzim

– Çeşitli nörotransmiterleri parçalar – normal beyin

fonksiyonları için gereklidir

– Mutant MAOA aleli bulunan aile üyelerinde bu

enzim işlevsiz olarak üretilir

▪ Neredeyse her zaman erkekleri etkiler (X’e bağlı

çekinik)

▪ Hafif zeka geriliği, agresif ve saldırgan duygu

patlamaları

▪ Özellikle seretonin parçalanmadığı için birikim olur ve

duygularını kontrol edemezler© 2017 Pearson Education, Ltd.

© 2017 Pearson Education, Ltd. Table 24-3

Sinaps problemleri içeren bazı davranış bozuklukları

3.2: Kırılgan-X Sendromu ve sinapslar

– Kalıtsal zeka geriliklerinin yaygın bir sebebi;

Vakaların %15-30’unda otizme sebep olur

– X kromozomunda baskın bir mutant alel

– Kırılgan-X, FMRP genini kodlar, translasyonu

düzenleyen bir protein

– Etkilenen bireylerde gen inaktiftir – FMRP

üretilmez



Glutamat Glutamat

3.2: Klinik çalışmalar

▪ Kırılgan-X sendromu için klinik çalışmalar

– Yakında kırılgan-X ilişkili otizm için ilaç

geliştirilmesi beklenmektedir


4 Huntington Hastalığı ve öğrenme

bozukluğunda hayvan modelleri önemli rol

oynar


4.1: Huntington Hastalığı – Nörodejeneratif

davranış bozukluğu

▪ Huntington Hastalığı (HD)

– Otozomal baskın olarak kalıtılır

– Beyin ve sinir sistemi gelişimi, yapı ve işlevini

etkiler

– Davranış bozukluklarına sebep olur

– Her 10,000 kişiden 1’i etkilenir; semptomlar 30 –

50 yaşlar arasında ortaya çıkar

– Ortaya çıkıştan 10 yıl içinde ölüm gerçekleşir


4.1: HD geni

▪ HD gene

– Kromozom 4’te bulunur

– huntingtin proteinini kodlar: erişkin beyninde

belirli nöronların varlığı için önemlidir

– Mutant HD alelleri ekson 1’de artmış CAG

tekrarları içerir

– Yanlış katlanmış protein birikimine yol açar

– Bu şekilde oluşan pek çok davranış bozukluğu

hastalığı vardır.


4.2: HD transgenik fare modeli

– Farklı sayıda CAG tekrarlı aleller içeren fareler

oluşturulmuştur.

– Davranış değişimleri ve beyindeki belirli

bölgelerdeki bozulmalar insanlardakiyle benzerdir


4.3: CAG Tekrarları

– Normal aleller 7–34 tekrar içerir

– 40 CAG tekrarı eklenmesi

▪ Huntingtin (HTT) toksik hale gelir

▪ Beynin belirli bölgelerinde hücre ölümüne yol açar

▪ Davranış bozukluklarıyla sonuçlanır


4.4: HD mekanizması

– Mutant HTT (mHTT) proteinleri nasıl HD’ye yol

açar?

– HTT her hücrede ifade edilir – en fazla beyinde

– mHTT beynin striatal hücrelerinde ölüme neden

olur

– Etkilenen bireylerde nörotransmiter reseptör

mRNA’ları azalır



Bir tedavi olasılığı

NUB1 üretimi artar

NUB1 mHTT’ye bağlanır

mHTT parçalanma için işaretlenir

mHTT parçalanır

Daha az toksik

4.5: Öğrenme modeli olarak Drosophila

▪ Çalışma: öğrenme ve hafıza bozuklukları olan

Drosophila mutantları

– Her mutant belirli bir davranış biçimini etkileyen

tek bir gen bozukluğu içeriyordu

– Öğrenme ve hafızayla ilgili bazı genler X’e bağlı,

bazıları da otozomaldi


4.6: Öğrenmede sinir yolakları

– Drosophila öğrenme mutantlarından bir grup, bu

öğrenmede yer alan sinyal iletim sisteminde

bozukluklar gösterdi



Kısa dönem hafıza

Uzun

dönem

hafızaHücre zarı

rutabaga geni

Dunce

proteini

sitoplazma

Turnip

proteini

Çekirdek

kanalı

Transkripsiyon

4.6: Mantar gövde nöronları

– Drosophila beyninde belirli hücre grubu

– Kısa-dönem hafıza potasyum kanallarındaki

değişimlerle

– Uzun-dönem hafızanın ise bu mantar gövde

nöronlarındaki değişimlerle ilişkili olduğu

bulunmuştur



5 Davranış bozukluklarının çevresel

bileşenleri


5: Davranış bozuklukları

▪ Davranışın hem genetik hem de genetik

olmayan bileşenleri vardır

– Kalıtım çalışmaları genetik olmayan bileşenler

hakkında d a bilgi verir.

– Bazı davranış bozuklukları tek bir gen tarafından

kontrol edilir (Huntington)


5.1: Şizofreni

– Karmaşık bir davranış bozukluğu

– Bir dizi bozukluğun birleşimi – toplumun %1’ini

etkiler

– Ailesel bir bozukluktur

– İkizler üzerinde yapılan çalışmalar genetik bileşen

ile ilgili işaretler vermiştir



MZ-tek yumurta

DZ-ayrı yumurta

5: Şizofreni

– Çok etmenli nicel bir hastalık olarak

düşünülmektedir

– Etkileyen faktörler:

▪ Genler

▪ Çevre

▪ Genotip ve çevre etkileşimi


5.1: GWAS

▪ GWAS: tüm genom ilişkilendirme çalışmaları

– İnsan genomunda bulunan 10 milyon tek-

nükleotit polimorfizmi (SNP) kullanılır

– Haplotipler ve hastalıkları ilişkilendirmeye çalışır

– Haplotip: Hastalıkla ilişkili kromozom bölgelerini

tespit etmeye yarayan belirteçler

– Fakat çok fazla genin bu bozuklukla ilişkili olduğu

ve bu yöntemle tespitin imkansız olduğu

düşünülmektedir.



Kromozom 6 üzerindeki SNP’lerin şizofreni özelliğiyle

ilişkilendirme çalışmaları

Kırmızı çizgiyi aşan SNP’ler istatistiksel olarak anlamlıdır

5.2: Otizm spektrum bozukluğu (ASD)

▪ Kompleks, çok etmenli genetik bozukluk

– 3-10 yaş arası her 1000 çocuktan 3.4’ünü etkiler.

▪ Düşünme

▪ Konuşma becerileri

▪ Duygular

▪ Sosyal etkileşimlerde bozukluklar


▪ Kopya sayısı varyantlarının (CNV) hem şizofreni

hem de otizmde önemli olduğu tespit edilmiştir.

– Genomun çeşitli bölgelerinde kopyalanma veya

silinmeler normal bireylere göre daha fazladır

▪ Bu bölgelerde bulunan genler

– Beyin hücrelerinin gelişimi

– Sinaps olgunlaşması

– Nöron bağlantılarının kurulmasında rol alır


5.3: Epigenetik ve akıl hastalığı

– İkiz çalışmalarında metillenme durumları

araştırılmıştır

▪ Normal bireylerle karşılaştırıldığında anlamlı farklar

bulunmuştur

▪ Şizofrenik olan ikizlerde belirli bir gende (ZNF659)

daha fazla metillenme

▪ Bipolar bozukluk olan ikizlerde de aynı gende daha az

metillenme olduğu anlaşılmıştır


5.4: Bağımlılık ve alkolizm

▪ Genetik ve çevre etmenli davranışlar

– Bağımlılık, sinir yolaklarındaki psikiyatrik

durumlarla ilişkilidir.

– Beyin çevresel kimyasala adaptasyon geliştirir ve

bu da beyin fonksiyonlarını değiştirir



Dar

an

lam

lı k

alı

tıla

bil

irli

k

Documents

Chapter Davranı ve - kisi.deu.edu.trkisi.deu.edu.tr/asli.memisoglu/Genetik/9-Davranış ve nörogenetik.pdf · Balıklar 1 Merkezi sinir sistemi uyarıları alır ve davranısal