13
12/24/13 1 GENOMUN YAPISI Gen ve Genomun tanımı Genom Büyüklükleri DNA Dizi Tipleri Doç. Dr. Metin Aytekin www.metinaytekin.com Erciyes Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı 24 Aralık 2013 Genom Nedir? Bir organizmanın kalıtsal molekülündeki nukleotid dizilerinin tümü (ökaryotlarda haploid kromozomlardaki ve organellerdeki DNA dizisi) İnsan Genom Projesi; kromozomlar üzerindeki genleri tespit etmeyi, her bir genin ince detayına girip özelliklerini ortaya koymayı amaçlar. Bu proje hastalıkların teşhisinden tedaviye her aşamada yol göstericidir.

Genom Nedir? - Metin Aytekin · • Bu proje hastalıkların teşhisinden tedaviye her aşamada yol göstericidir. 12/24/13 2 İnsan Kromozomu: 46 kromozom 23 çift 1’i anneden

  • Upload
    doduong

  • View
    223

  • Download
    0

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Genom Nedir? - Metin Aytekin · • Bu proje hastalıkların teşhisinden tedaviye her aşamada yol göstericidir. 12/24/13 2 İnsan Kromozomu: 46 kromozom 23 çift 1’i anneden

12/24/13  

1  

GENOMUN YAPISI

Gen ve Genomun tanımı

Genom Büyüklükleri

DNA Dizi Tipleri

Doç. Dr. Metin Aytekin

www.metinaytekin.com      

Erciyes Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji Anabilim Dalı 24 Aralık 2013

Genom Nedir?

• Bir organizmanın kalıtsal molekülündeki nukleotid dizilerinin tümü (ökaryotlarda haploid kromozomlardaki ve organellerdeki DNA dizisi)

•  İnsan Genom Projesi; kromozomlar üzerindeki genleri tespit etmeyi, her bir genin ince detayına girip özelliklerini ortaya koymayı amaçlar.

•  Bu proje hastalıkların teşhisinden tedaviye her aşamada yol göstericidir.

Page 2: Genom Nedir? - Metin Aytekin · • Bu proje hastalıkların teşhisinden tedaviye her aşamada yol göstericidir. 12/24/13 2 İnsan Kromozomu: 46 kromozom 23 çift 1’i anneden

12/24/13  

2  

İnsan Kromozomu: 46 kromozom 23 çift

1’i anneden

1’i babadan 44 Otozom + 2 Cinsiyet kromozomu

En uzun

En kısa

Kromozom: Metafazda “X” şeklinde gördüğümüz yapıdır. En net metefazda gözlenir. Kromozom incelenmesi boyayarak yapılır ve bu yöntemlerden biri GİEMSA (G bandlama) yöntemidir. Hiç bir kromozomda band dizisi birbirine benzemez. Band dizisi = koyulu açıklı çizgiler. Renk farklılıkları heterokromatin-Ökromatin bölgelerin varlığındandır.

p

q

Solenoid

Nükleozom

Kromatid

K. İplik

Kromatid - K. İplik - Solenoid - Nükleozom - DNA

İnsan Genomu

Nükleer Genom 3000 Mb

~80.000 gen

Mitokondriyal Genom

16,6 kb, 37 gen

Ekstragenik DNA (2100 Mb)

Tekrarlayan DNA

(420 Mb)

Özgün ve az kopyalayan (1680 Mb)

Kümelenmiş Tekrarlanan

Yayılan tekrarlanan

LTR

LİNE

DNA transposon

SİNE Klasik Satallite

DNA

Minisatellite Mikro satellite

DNA

Genler ve Gen ilişkili dizler

(900 Mb)

Kodlayan DNA

(90Mb)

Kodlamayan DNA

(180 Mb)

Protein kodlayan

RNA Kodlayan

Pseudogen İntron

Tek genler Gen aileleri

Gen Kümeleri Multigen aileleri

2 rRNA 22 tRNA 13Polipedtit kodlayen gen

Nükleer  Genom    

•  %  1,5’u    Sadece  Kodlanır  •  %  45’i    Transposon  •  %  3’ü    Ciddi  korunan  belgeler  •  %6,6’sı    HeterokromaFn  •  %  4,4’ü    Diğer  korunmamış  bölgeler  

•  (Tekrar  diziler  çok  fazla!)  

İnsan Genom Projesinde en çok çalışılan konular

Page 3: Genom Nedir? - Metin Aytekin · • Bu proje hastalıkların teşhisinden tedaviye her aşamada yol göstericidir. 12/24/13 2 İnsan Kromozomu: 46 kromozom 23 çift 1’i anneden

12/24/13  

3  

Gen nedir?

Gen, bir RNA ( ör; r-RNA t-RNA) veya bir polipeptide kopyalanan (ekspre) DNA bölgesidir.

Genom  Organizasyonu  

Gen Kromozom Genom

Gen ifadesi (gen ekspresyonu) DNA’da saklanan genetik bilgilerin bir RNA molekülü (mRNA, tRNA, rRNA) sentezi suretiyle kopyalanması veya yazılmasına transkripsiyon adı verilir

Transkripsiyonla RNA’ya kopyalanan, bir protein molekülüne ait genetik bilgilerin okunması veya bir protein molekülü haline çevrilmesine translasyon adı verilir

Transkripsiyon ve translasyon olaylarının toplamı, gen ifadesi (gen ekspresyonu) olarak tanımlanır

Yüksek Ökaryotların Gen Yapısı •  İnsan genomunun sadece %1-1.5’lik kısmı protein kodlayan aktif gen

(yapısal gen) bölgesinden oluşur.

•  Genomun yaklaşık %25’i intronlardan oluşur ve %60’dan fazlası çeşitli tipte

tekrarlayan ve dublike DNA dizilerinden oluşur.

•  Kalan kısım ise psödogenler, gen arasındaki tekrarlanmayan aralayıcı diziler

ve mRNA’ların 5’ ve 3’ uçlarında bulunan, proteine çevrilmeyen exon

dizilerinden oluşur.

•  Yüksek ökaryot genomlarının artmış uzunluğu, böylece daha fazla sayıda

gene değil, çok miktarlarda tekrarlayan dizi ve intron varlığına bağlıdır.

Sitokin-Histon genlerde intron yok!

•  ÖKARYOTİP GENLERİN YAPISI •  Çoğu ökaryotik genler kodlayan diziler yani EKZON lar içerirler. •  Bu ekzonlar arasında İNTRONlar bulunur. •  EKZON ve İNTRONların her ikisi de primer RNA elde etmek için transkrip

edilirler. •  Olgunlaşmış RNA (mature RNA)’nın şekillenmesi için intronlar uzaklaştırılır.

•  (The Cell: A Molecular Approach. 2nd edition. Cooper GM.)

Page 4: Genom Nedir? - Metin Aytekin · • Bu proje hastalıkların teşhisinden tedaviye her aşamada yol göstericidir. 12/24/13 2 İnsan Kromozomu: 46 kromozom 23 çift 1’i anneden

12/24/13  

4  

•  FARE Β-GLOBİN GENİ •  Bu gen 2 intron içerir •  Bu intronlar üç ekzonu birbirinden ayırır •  Ekzon 1, 1’de 30’a amino asitleri kodlarken •  Ekzon 2, 31’den 104’e ve Ekzon 3 de 105’den 146’ya

amino asitleri kodlarlar. •  (The  Cell:  A  Molecular  Approach.  2nd  ediFon.  Cooper  GM)  

GENOME

TRANSKRİPTOM

PROTEOM

Transkripsiyon

Translasyon

Ökaryot genomlarındaki genetik bilgi   Mitokondri ve kloroplast DNA’sı  

Çekirdek DNA’sında bulunan birçok gen mitokondri ve kloroplast için önemli işlevleri olan proteinleri kodlarlar

Genom Büyüklüğü •  Ökaryot genomları, prokaryot genomlarından

oldukça büyüktür.

•  Hücre büyüklüğüne bağlı olarak genom büyüklüğü de artar.

•  Ancak, genom büyüklüğü ile organizmanın karmaşıklığı orantılı değildir.

Örnek: Zambak genom > İnsan genomu •  Bir genomda bulunan DNA miktarı, o genomun

büyüklüğünü ifade eder.

Page 5: Genom Nedir? - Metin Aytekin · • Bu proje hastalıkların teşhisinden tedaviye her aşamada yol göstericidir. 12/24/13 2 İnsan Kromozomu: 46 kromozom 23 çift 1’i anneden

12/24/13  

5  

GENOM  BÜYÜKLÜĞÜ    Farklı  gruplara  göre  genom  büyüklükleri  sekilde  gösteriliyor.  (Kaynal:  The  Cell)  

•  Şekilde İnsan Genomunun ilk çıktısı görünüyor.

•  Londra’da bulunan bir seri cilt kitaptan oluşmaktadır.

•  Eğer DNA zinciri düz bir çizgi şeklinde açılsa - İnsan genomunu oluşturan 46 kromozom 2 metreden daha fazla uzayabilirdi. -Eğer 100 trilyon hücreninkini açtığınızda ise bu uzunluk 182 milyar kilometreyi geçecektir.

•  Bu ise dünyadan güneşe gidip gelmeye yetecek materyal sağlayacaktır.

•  [Kaynak: Centre for Integrated Genomics]

Bunlar biliyor musunuz?

• Yaşadığımız 60 saniye içeresinde

• Vücudunuzun ürettiği DNAları bir birine bağlasanız 100.000 kilometreyi bulur.

   

İnsanın Genomundaki DNA Tipleri

Tip I DNA:

•  Tek kopya halinde bulunur ve genomun %2’sini oluşturan

benzersiz DNA dizileridir.

•  Bunlar yapısal genlerdir.

•  Genlerin exon parçaları mRNA ve polipeptide çevrilir.

İnsanın Genomundaki DNA Tipleri

Tip II DNA:

•  Genlerin intron parçasıdır.

•  Bunlar transkribe olur fakat protein kodlamazlar.

•  mRNA hariç diğer RNA’ların ( t-RNA, r-RNA)

transkripsiyonunu yapar.

•  Özellikle rRNA’ların transkripsiyonunu yapan kısım,

tekrar bölgelerinden oluşur.

•  Tip II, DNA’lar genomunun %10’unu oluştururlar.

Page 6: Genom Nedir? - Metin Aytekin · • Bu proje hastalıkların teşhisinden tedaviye her aşamada yol göstericidir. 12/24/13 2 İnsan Kromozomu: 46 kromozom 23 çift 1’i anneden

12/24/13  

6  

Tip  III  DNA’lar:  

 

•  Transkripsiyon  yapmaz,  proteine  çevrilmez  ve  kopya  

halinde  bulunmaz.    

•  Tip  I  DNA  genlerine  biFşik  olarak  bulunur  (  promotör,  

enhancer  vb.).    

•  Düzenleyici  görev  yapar.  •  Genomun  %5’ini  oluşturur.  

İnsanın Genomundaki DNA Tipleri Tip  IV  DNA’lar:    

 

•  Genoma  dağılmış  halde  bulunur,  kopyaları  yoktur  (tek  

kopya  halinde),    

•  İşlevleri  bilinmiyor.    

•  Genomun  %58’ini  oluştururlar.  

İnsanın Genomundaki DNA Tipleri

Tip  V  DNA’lar:    

 

•  Tekrarlayan  DNA  dizileridir.  

•  İşlevleri  bilinmiyor,  belli  oranda  tüm  genoma  dağılmış  

(gen  düzenleyici),  belli  oranda  ardışık  tekrarlar  halinde  

sentromerik  ve  telomerik  bölgelere  özgü  bulunur.  

•  İnsan  genomunun  %25’ini  oluşturur.    

İnsanın Genomundaki DNA Tipleri Ökaryot genomlar

•  Kodlanmayan DNA dizileri içerir

•  İnsan genomunun %98.5’i kodlanmayan DNA oluşturur

   

Kodlanmayan genomlarin görevleri nelerdir?

• Gen ifadelerinin kontrolü  Bir  genin  hangi  hücrede,  ne  zaman,        ne  kadar  etkileşeceğini  (akFf  olacağını)      denetler.  

İnsan Genomu

• 30-40 bin gen

• Bu  sayı  E.  Coli’deki  miktarın  sadece  10  ka_dır.

   

Page 7: Genom Nedir? - Metin Aytekin · • Bu proje hastalıkların teşhisinden tedaviye her aşamada yol göstericidir. 12/24/13 2 İnsan Kromozomu: 46 kromozom 23 çift 1’i anneden

12/24/13  

7  

İnsan Genomu

Nükleer Genom 3000 Mb

~80.000 gen

Mitokondriyal Genom

16,6 kb, 37 gen

Ekstragenik DNA (2100 Mb)

Tekrarlayan DNA

(420 Mb)

Özgün ve az kopyalayan (1680 Mb)

Kümelenmiş Tekrarlanan

Yayılan tekrarlanan

LTR

LİNE

DNA transposon

SİNE Klasik Satallite

DNA

Minisatellite Mikro satellite

DNA

Genler ve Gen ilişkili dizler

(900 Mb)

Kodlayan DNA

(90Mb)

Kodlamayan DNA

(180 Mb)

Protein kodlayan

RNA Kodlayan

Pseudogen İntron

Tek genler Gen aileleri

Gen Kümeleri Multigen aileleri

2 rRNA 22 tRNA 13Polipedtit kodlayen gen

Tekrarlayan DNA Dizileri

insanlarda intronlar total genomik DNA’nın %25’ini

oluştururlar.

Ancak karmaşık ökaryot genomlarının daha da büyük bir

kısmı, çok sayıda tekrarlanan ve kodlanmayan DNA

dizilerinden oluşur ve bu dizilerin değişik tipleri vardır.

Bunlardan bir kısmı genomda kümelenmiş halde bulunurken

bir kısmı DNA’ya dağılmış halde bulunurlar.

İnsan Genomu

Nükleer Genom 3000 Mb

~80.000 gen

Mitokondriyal Genom

16,6 kb, 37 gen

Ekstragenik DNA (2100 Mb)

Tekrarlayan DNA

(420 Mb)

Özgün ve az kopyalayan (1680 Mb)

Kümelenmiş Tekrarlanan

Yayılan tekrarlanan

LTR

LİNE

DNA transposon

SİNE Klasik Satallite

DNA

Minisatellite Mikro satellite

DNA

Genler ve Gen ilişkili dizler

(900 Mb)

Kodlayan DNA

(90Mb)

Kodlamayan DNA

(180 Mb)

Protein kodlayan

RNA Kodlayan

Pseudogen İntron

Tek genler Gen aileleri

Gen Kümeleri Multigen aileleri

2 rRNA 22 tRNA 13Polipedtit kodlayen gen

Kümelenmiş  Tekrar  Dizileri      Klasik  Satelit      Mini  Satelit      Mikro  Satelit  

 Genoma  Dağılmış  Tekrar  Dizileri  

   LTR  (Long  terminal  repeats)      LİNE  (long  interspersed  elements)      DNA  transposon      SİNE  (short  interspersed  elements)  

       

   Kümelenmiş  Tekrar  Dizileri:    •  Bu   diziler   ardışık   halde   çok   sayıda   tekrarlardan   oluşan   kısa  DNA  dizilerdir   ve  

genomda  belli  bölgelerde  kümelenmiş  halde  bulunurlar.  

•  1-­‐500  nükleoFtden  oluşan  milyonlarca  ardışık  tekrarlardan  oluşur  ve  genomun  

%  10’unu  oluştururlar.  

•  Ardışık   kısa   tekrar   dizileri   transkribe   olmaz   ve   proteine   çevrilmez   (işlevsel  

geneFk  bilgi  taşımaz).  Ancak  kromozomun  yapısında  önemli  rol  oynarlar.  

•  Kümelenmiş   ardışık   tekrar   dizileri,   ana   DNA   kısmından   farklı   bir   bant  

oluştururlar.  Bunlara  (ardışık  tekrar  dizilerine)  uydu  veya  satellit  DNA  denir  ve  

kromozomların  sentromer  bölgelerinde  bulunurlar.  

İnsandaki  satellit  dizilerin  bazıları  pentanükleoFd  şeklinde  bulunurlar.  

 

Böyle  satellit  DNA’lar,  1,  9  ve  16.  kromozomun  kollarında  proksimal  bölgede,  Y  

kromozomunun  uzun  kolunun  hemen  hemen  tamamında  bulunurlar.  

Diğer  satellit  DNA’lar  ise  biraz  daha  uzun  baz  dizilerinden  oluşmuştur.      Örneğin;  insan  sentromeki  DNA’sı  α,  β  ve  diğer  üç  satellit  sınıhndan    (satellit  I,  II  ve  III)  oluşurlar.  α  satellit  DNA’sı  171  baz  çiii  uzunluğunda  ardışık  tekrar  dizilerinin  çok  sayıda  kopyasından  oluşurlar.  

Page 8: Genom Nedir? - Metin Aytekin · • Bu proje hastalıkların teşhisinden tedaviye her aşamada yol göstericidir. 12/24/13 2 İnsan Kromozomu: 46 kromozom 23 çift 1’i anneden

12/24/13  

8  

İnsan   genomunda   satellit   DNA’nın   bir   alt   grubu   olan  mini   satellit  DNA’lar   da  

bulunur.  

 

Bunların  toplam  dizi  uzunlukları  sınırlı  olup  birkaç  kb  uzunluğundadır.  

 

Mini  satellitler  az  veya  çok,  her  kromozomun  uzunluğu  boyunca  dağılmışlardır.    

 

Farklı   bireylerin   genomları   arasındaki   varyasyonları   incelemek   için   önemli   bir  

moleküler  araç  olarak  kullanılırlar.  Bu  nedenle  bunlara  DNA  marker’ları  da  denir.  

Adli  _pta,  kromozom  analizinde,  genomun  haritalanmasında,  kalıtsal  kromozom  

hastalıklarının  tanısında  kullanım  açısından  önemlidir.  

Genoma Dağılmış Tekrar Dizileri

Bunlar satellit DNA’lardan farklı olarak genoma dağılmış halde bulunurlar.

Bu tekrar dizileri ardışık olmayan kısa veya uzun DNA tekrar dizilerinden oluşur.

Genoma dağılmış olan tekrar dizileri hareketli DNA dizileridir.

Genom içinde hareket edebilen, hareketli DNA tekrar dizilerine transpozon denir.

Tekrar dizilerinin genom içinde bir genden başka bir gen bölgesine hareket etmesine

transpozisyon denir.

Genoma Dağılmış Tekrar

Dizilerinin Özellikleri

•  Bu nedenle kromozomlar üzerindeki genlerin yeri sabit değildir.

•  Bu hareketli DNA parçaları gen aktivitesinden ve genlerin

düzenlenmesinden sorumludurlar.

•  Bu dağılmış tekrarlayan elemanlar, genomun büyüklüğüne büyük

katkıda bulunur ve insan genom DNA’sının %45’ini oluştururlar.

Genoma dağılmış tekrar dizilerin

çeşitli tipleri vardır:

1.  SİNE (serpiştirilmiş kısa tekrar dizileri): Genomun %13’ünü

oluştururlar. Genoma dağılmış halde olan kısa tekrar dizilerdir.

Bunlar, RNA’ya transkribe olabilir, fakat proteine kodlanmayan

dizilerdir, işlevleri henüz bilinmez. SİNE’lerin en önemli ailelerinden

birisi, Alu gen familyasıdır. 500 baz çiftinden daha küçük olup

genoma dağılmış halde bulunurlar.

Genoma dağılmış tekrar dizilerin

çeşitli tipleri vardır:

2. LİNE (serpiştirilmiş uzun tekrar dizileri): LİNE’ler 6-8 kb

uzunluğundadır, yaklaşık 850.000 tekrarlayan LİNE dizisi vardır ve

insan DNA’sının %21’ini oluştururlar. LİNE’ler transkribe olurlar

(RNA’ya çevrilir) ve bazıları protein kodlar ancak hücre içinde bilinen

bir işlevi yoktur. Genomda dağılmış şekilde bulunurlar. Hareketliliği

sağlayan enzimleri kodlarlar. Retrotranspozonlardandır.

3. Retrovirüs benzeri elemanlar: Yaklaşık 2-10 kb uzunluğundadır. İnsan

genomunda yaklaşık 450.000 retrovirüs benzeri eleman vardır ve insan

DNA’sının yaklaşık %8’ini oluştururlar.

4. DNA transpozonlar: İnsan genomunda yaklaşık 300.000 kopya DNA

transpozonu vardır ve bunlar 80-3000 baz çifti uzunluğunda olup insan

DNA’sının %3’ünü oluştururlar.

hareketli DNA elemanlarının genomda hareket etmeleri 2 tipte olur:

Genoma dağılmış tekrar dizilerin

çeşitli tipleri vardır:

Page 9: Genom Nedir? - Metin Aytekin · • Bu proje hastalıkların teşhisinden tedaviye her aşamada yol göstericidir. 12/24/13 2 İnsan Kromozomu: 46 kromozom 23 çift 1’i anneden

12/24/13  

9  

1.Retrotranspozonlar:      

 

•  SİNE,  LİNE  ve  retrovirüs  benzeri  elemanlar  

retrotranspozanlar  olup  RNA  aracılığı  ile  hareket  ederler.  

Yer  değişFrmeleri  ters  transkripsiyon  ile  olur.    

•  Revers  transkriptaz  enzimi  kullanılır.    

•  Öncelikle  bu  diziler  RNA’ya  çevrilir,  RNA  revers  transkriptaz  enzimi  ile  DNA’ya  çevrilir  ve  bu  DNA’lar  

genomda  yeni  bir  bölgeye  yerleşirler.  

 

2.  DNA  transpozonlar:      

DNA  aracılığıyla  hareket  ederler.  

Bu  diziler  genom  içinde  kopyalanırlar  ve  tekrar  DNA’da  yeni  bir  bölgeye  

yerleşirler.  Böylece  genomun  yarısı,  replike  olmuş  ve  genom  içinde  DNA  

veya  RNA  aracılığıyla  hareket  eden,  serpişFrilmiş  tekrarlayan  

elemanlardan  oluşur.  

Bu  elemanların  yarısının  RNA  aracılığıyla  hareket  etmesi  önemlidir  ve  bu  

şekilde  ters  transkripsiyon,  insan  genomunun  %40’ından  fazlasının  

oluşmasından  sorumludur.  Bu  tekrarlayan  dizilerin  büyük  çoğunluğunun  

hücreye  bir  katkısı  yoktur  ama  bazıları  gen  ifadesinin  düzenlenmesine  

katkıda  bulunur.  

Ayrıca  gen  düzenlenmesini  uyararak  geneFk  çeşitliliğin  oluşmasında  

önemli  evrimsel  rolleri  vardır.  

İnsan Genomu

Nükleer Genom 3000 Mb

~80.000 gen

Mitokondriyal Genom

16,6 kb, 37 gen

Ekstragenik DNA (2100 Mb)

Tekrarlayan DNA

(420 Mb)

Özgün ve az kopyalayan (1680 Mb)

Kümelenmiş Tekrarlanan

Yayılan tekrarlanan

LTR

LİNE

DNA transposon

SİNE Klasik Satallite

DNA

Minisatellite Mikro satellite

DNA

Genler ve Gen ilişkili dizler

(900 Mb)

Kodlayan DNA

(90Mb)

Kodlamayan DNA

(180 Mb)

Protein kodlayan

RNA Kodlayan

Pseudogen İntron

Tek genler Gen aileleri

Gen Kümeleri Multigen aileleri

2 rRNA 22 tRNA 13Polipedtit kodlayen gen

Kodlayan Genler

İnsan Genomu

Nükleer Genom 3000 Mb

~80.000 gen

Mitokondriyal Genom

16,6 kb, 37 gen

Ekstragenik DNA (2100 Mb)

Tekrarlayan DNA

(420 Mb)

Özgün ve az kopyalayan (1680 Mb)

Kümelenmiş Tekrarlanan

Yayılan tekrarlanan

LTR

LİNE

DNA transposon

SİNE Klasik Satallite

DNA

Minisatellite Mikro satellite

DNA

Genler ve Gen ilişkili dizler

(900 Mb)

Kodlayan DNA

(90Mb)

Kodlamayan DNA

(180 Mb)

Protein kodlayan

RNA Kodlayan

Pseudogen İntron

Tek genler Gen aileleri

Gen Kümeleri Multigen aileleri

2 rRNA 22 tRNA 13Polipedtit kodlayen gen

Page 10: Genom Nedir? - Metin Aytekin · • Bu proje hastalıkların teşhisinden tedaviye her aşamada yol göstericidir. 12/24/13 2 İnsan Kromozomu: 46 kromozom 23 çift 1’i anneden

12/24/13  

10  

Gen Aileleri Birbirinin aynı veya benzeri olan nükleotid dizilerine sahip

gen kopyalarının bir araya gelmesiyle gen aileleri oluşur.

Genellikle dublikasyonla meydana gelirler.

Birçok gen ailesinin üyeleri DNA’da bir bölgede toplanmış

bulunurken, çok az kısmı farklı kromozomlara dağılmış

olarak bulunur. Bir gen ailesinin üyeleri nükleotid dizilimi

açısından diğer gen ailelerinin üyelerine göre birbirlerine

benzerdir. Foksiyonel olarak özdeş olabilirler.

İnsan Genomu

Nükleer Genom 3000 Mb

~80.000 gen

Mitokondriyal Genom

16,6 kb, 37 gen

Ekstragenik DNA (2100 Mb)

Tekrarlayan DNA

(420 Mb)

Özgün ve az kopyalayan (1680 Mb)

Kümelenmiş Tekrarlanan

Yayılan tekrarlanan

LTR

LİNE

DNA transposon

SİNE Klasik Satallite

DNA

Minisatellite Mikro satellite

DNA

Genler ve Gen ilişkili dizler

(900 Mb)

Kodlayan DNA

(90Mb)

Kodlamayan DNA

(180 Mb)

Protein kodlayan

RNA Kodlayan

Pseudogen İntron

Tek genler Gen aileleri

Gen Kümeleri Multigen aileleri

2 rRNA 22 tRNA 13Polipedtit kodlayen gen

Bazı   durumlarda   bu   gen   gruplarının   üyelerinin   uğradığı  

mutasyonlar,   mutasyona   uğrayan   gen   üyelerini   fonksiyonlarını  

yapamaz  hale  geFrir.  

 

  Yapısal   genlere   çok   benzeyen   ancak   fonksiyon   yapamayan   gen  

kopyalarına  pseudogen  denir.  Bu  pseudogenler  herhangi  bir  işlev  

yapmayan  ancak  genomun  büyüklüğünü  ar_ran  gen  kopyalarıdır.  

Pseudogenler İnsan Genomu

Nükleer Genom 3000 Mb

~80.000 gen

Mitokondriyal Genom

16,6 kb, 37 gen

Ekstragenik DNA (2100 Mb)

Tekrarlayan DNA

(420 Mb)

Özgün ve az kopyalayan (1680 Mb)

Kümelenmiş Tekrarlanan

Yayılan tekrarlanan

LTR

LİNE

DNA transposon

SİNE Klasik Satallite

DNA

Minisatellite Mikro satellite

DNA

Genler ve Gen ilişkili dizler

(900 Mb)

Kodlayan DNA

(90Mb)

Kodlamayan DNA

(180 Mb)

Protein kodlayan

RNA Kodlayan

Pseudogen İntron

Tek genler Gen aileleri

Gen Kümeleri Multigen aileleri

2 rRNA 22 tRNA 13Polipedtit kodlayen gen

İntronlar ve Eksonlar nedir?

Bir genin kodlanan DNA dizilerine ekson, bir gen içinde kodlanmayan DNA dizilerine de intron denir.

Page 11: Genom Nedir? - Metin Aytekin · • Bu proje hastalıkların teşhisinden tedaviye her aşamada yol göstericidir. 12/24/13 2 İnsan Kromozomu: 46 kromozom 23 çift 1’i anneden

12/24/13  

11  

İntronların işlevi? •  Tam olarak aydınlatılamamıştır

•  DNA dizileri ekzonlardan uzundur

•  İnsan genomunun %90’dan fazlası intronlardan oluşur  •  Bir  genin  eksonlarının  farklı  kombinasyonlarda                    birleşmesini  yani  genin  farklı  şekilde                    düzenlenmesini  sağlar    •  Farklı  genlerin  kombinasyonuna  yol  açar.  Farklı  genler  arasında  oluşan  

bu  rekombinasyon  ekson  karma  olarak  adlandırılır.    

•  İntronların  asıl  görevi  gen  ifadelerinin  kontrol  edilmesinde  rol  almaktadır.  

Her gende intron var mıdır? •  Hayır, intronlar evrensel değildir. Örneğin histon protein

sentezleyen genler intron içermezler. Bu  da  genlerin  işlevsel  olabilmesi  için  intronların  şart  olmadığını  gösterir

•  Maya  gibi  basit  ökaryot  hücrelerin  genlerinde  intronlar  bulunmaz.    

•  ProkaryoFk  hücrelerde  de  bazı  nadir  genlerde  intron  bulunur.    

•  Bir  genin  eksonlarının  farklı  kombinasyonlarda                  birleşmesini  yani  genin  farklı  şekilde                  düzenlenmesini  sağlar  

Exon  1   2   Exon  3   4intron

Exon  1   2   Exon  3   4

Exon  1   Exon  3   4

2   Exon  3   4

Ökaryotik Kromozom Yapısı

Telomerler (heterokromatin)

Sentromer (heterokromatin)

Genler, tekrarlı diziler, Replikasyon originleri (çoğunlukla ökromatin)

Telomerler:  

•  Ökaryot  kromozomların  uç  bölgelerine  telomer  denir.  

•  Telomer  bölge,  kromozom  uç  bölgelerinin  korunmasında  

         önemli  rol  oynarlar.    

•  Doğrusal  DNA  moleküllerinin  replikasyonu  için  telomer  bölgeler  şarnr.  

•  Ökaryotların   hemen   hemen   hepsinde   telomer   DNA   dizileri   benzerdir   ve   çok   sayıda  

ardışık  olarak  tekrarlanan  DNA  bölgeleridir.    

•  Bu  telomer  DNA  dizisi  G’ce  zengin  olup  6  nükleoFdten  oluşur.  Ör;   insanlarda  telomer  

dizisi  AGGGTT’dir.  Bu  diziler  yüzlerce  veya  binlerce  kez  tekrarlanır  birkaç  kb  uzunluğa  

erişip   tek   iplik   halinde   kromozomun   uç   bölgesini   oluşturur.   Dolayısıyla   kromozomun  

telomer   bölge   tek   iplikcikli   bir   uç   (çıkın_)   şeklindedir   ve   G’ce   zengin   olduğu   için   G  

çıkın_sı  (ucu)  olarak  adlandırılır.    

•  Telomer  DNA’nın  bu  tekrar  dizilerinin  oluşturduğu  çıkın_  bir  ilmek  şeklindedir  

Telomerlerin  en  önemli  görevi  doğrusal  DNA’nın  uç  bölgelerinin  replikasyonunu  

sağlamak_r.  

Kromozomların  telomer  bölgelerinde  DNA  pol.  pirimer  uç  olmadığı   için  sentez  

yapamaz  ve  dolayısıyla  her  hücre  bölünmesinde  kromozom  boyları  pirimer  uç  

kadar  kısalır.  

Ancak   bu   problem,   kromozomların   telomer   bölgelerinin   sentezinden   sorumlu  

olan  telomeraz  enzimi  tarahndan  çözümlenmişFr.  

Telomeraz   enzim   yapısında   bir   RNA   ve   reverstranskriptaz   enzimi   bulunur.   Bu  

enzim   RNA’yı   kalıp   olarak   kullanarak   reverstranskriptaz   enzim   aracılığı   ile  

telomerlerin  sentezini  yapar.  

Telomerlerin   korunması,   hücre   yaşam   süresi   ve   üreme   kapasitesinin  

belirlenmesinde  rol  oynar.  

Telomerlerin Görevleri

Page 12: Genom Nedir? - Metin Aytekin · • Bu proje hastalıkların teşhisinden tedaviye her aşamada yol göstericidir. 12/24/13 2 İnsan Kromozomu: 46 kromozom 23 çift 1’i anneden

12/24/13  

12  

Telomeraz:

•  Telomerlerdeki tekrar dizilerini kromozomların uçlarına ekleyen enzimdir.

•  Bir RNA kalıbına sahip Revers Transkriptaz (Ribonukleoprotein Kompleksi)

•  Telomerler kısalırsa genetik bilgi kaybolabilir ve hücre ölüme gidebilir (senesens)

Ökaryotlarda Telomerik Tekrar Dizileri

•  Grup Organizma Telomerik Tekrar

•  Vertebrates İnsan, fare, Xenopus TTAGGG •  Filamentli Mantarlar Neurospora TTAGGG Physarum, Didymium Dictyostelium TTAGGG

Yüksek Bitkiler Arabidopsis TTTAGGG •  Böcekler Bombyx mori TTAGG •  Nematodlar Ascaris lumbricoides TTAGGC •  Algler Chlamydomonas TTTTAGG

Telomer Replikasyonu

Ucu katlanmaz

Telomeraz dGTP dTTP

Tekrar katlanma: sıradışı G-G baz eşleşmesi

Polimeraz boşlukları Doldurur

Kanser ve Telomerler

•  Somatik Hücreler sadece birkaç kez bölünmek için programlanmıştır

•  Somatik hücreler normal olarak yaşlanır, bu arada

telomerler kısalır, telomeraz aktivitesi düşer,

•  İnsan tümörlerinde, telomeraz aktivitesi normalin çok üstündedir ve hücre bölünmesi ve proliferasyona yol açar.

Normal ve Anormal Telomer Fonksiyonu Normal ya da Kanser Hücresinde:

Page 13: Genom Nedir? - Metin Aytekin · • Bu proje hastalıkların teşhisinden tedaviye her aşamada yol göstericidir. 12/24/13 2 İnsan Kromozomu: 46 kromozom 23 çift 1’i anneden

12/24/13  

13  

Hücreler Nasıl Ölümsüz Olurlar?

•  Telomeraz sayesinde

•  Tümör Hücrelerinde Telomeraz aktivitesi durdurulursa hücreler ölür

•  Telomerazı kodlayan gen normal hücrelerde de vardır fakat anlatımı azdır.

GTTAGGGTTA

5'3'

TEP1hTERT

TEMPLATE

INACTIVE ACTIVE

shortened telomeres

cell senescence

stable telomeres

cell survival

AGING CANCER

TELOMERASETelomeraz

Aktif İnaktif

Kısalmış telomerler stabil telomerler

Hücre ölümü hücre yaşar

Yaşlanma Kanser

Konuşma Saatime gelmeden önce

[email protected]

Lütfen gelme sebebinizle birlikte Ad, soyad, dönem içeren bir email gönderiniz

Notları web sayfamdan indirebilirsiniz www.metinaytekin.com/turkce

Teşekkürler