HAFTA III Bağlantı, Asosiyasyon, Haritalama

HAFTA III

Bağlantı, Asosiyasyon, Haritalama

Prof. Dr. Hilâl Özdağ

Biyoteknoloji ve Genetik I

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

Bağımlı düzenlenme

Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,

Değiş tokuş

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.

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.

Rekombinasyon

Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,

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.

Rekombinasyon Sıklığı

Rekombinant sıklığı=

(rekombinant döl

sayısı/toplam döl sayısı)x

%100

Genetik Harita

Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,

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.

Değiş Tokuş Tipleri

Üç Nokta Test Çaprazı

Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,

Rekombinasyon Sıklığı- Genlerin 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?

M O N

6 16

Bağımsız düzenlenme %50

rekombinasyon sıklığı ile (bağlantısız)

sonuçlanır.

50 + 52+ 5 + 3

755 X 100 = 14.56 st – ss distance

50 + 52 + 43 + 41

755 X 100 = 24.63 st – e distance

5 + 3 + 43+ 41

755 X 100 = 12.18 m.u.

ss – e distance

st, e ve ss’ye göre

ss, e ve st’ye göre

e, st ve ss’ye göre

st ss e

24,63

14,56 12,18

50 + 52 + 43 + 41 + 5 + 3 + 5 + 3

755 X 100 = 26.75

Çift değiş tokuşlar için düzeltme

Üçlü Test Çaprazında Haritalama

Doğru Sıranın Belirlenmesi

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

Somatik Hücre Hibridizasyonu

Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,

In Situ Hibridizasyon

http://www.wellscenter.iupui.edu/MMIA/cytogenetics/01_cytogeneticsbeg.swf

DNA Dizileme

Pozisyonel Klonlama

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.testadn.ch/images/profil.jpg http://www.biology.arizona.edu/human_bio/activities/blackett2/gifs/blackett.gif

http://www.le.ac.uk/ge/maj4/SNP_STR.jpg

Varyasyon

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 RFLP

Restriksiyon enzimleri ile oluşturulan parça uzunluklarındaki farklılıklar VNTR (Minisatelit)

VNTR (Minisatelit)

15 veya 100 bç uzunluğunda genlerin içinde veya arasında olabilirler STR (Mikrosatelit)

STR (Mikrosatelit)

Kodlamayan bölgede (çöplük (junk) DNA) olan, değişik motif ve uzunluklardaki (2- 10 baz çift) ardışık, orta sıklıkta tekrarlayan nükleotid dizileridir

TNP

TNP DNA sekansında tek bir nükleotidin (A, T, C veya G) farklı olma durumu (insan genomunda her ~300 bç de 1 TNP) CNV 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

• Mutasyon popülasyonda görülme sıklığı < %1

• Polimorfizm popülasyonda görülme sıklığı > %1

İnsan genetik varyasyonlarını tespit edebilme ve ölçme yöntemlerinin gelişmesi bireyler arasındaki farklılıkları

ve benzerlikleri çalışmamıza olanak tanır.

TNP, Mutasyon, MAF, Gobal MAF

G A C T C G

Değişim > %1 ise Polimorfizm Değişim < %1 ise Mutasyon

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/variation/docs/glossary/#common

0,5 0 0,4 9

0,1

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

Popülasyonda en az yaygın allel frekansına MAF denir

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 genetik gösterge kullanarak bu göstergenin kuşaklar boyunca birlikte kalıtılıp kalıtılmadığını 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 kalıtılması çok zordur

Yani bir kromozom üzerinde birbirine çok yakın yerleşimli genler mayozda yeniden şekillenmezler ve yavru kuşağa daima birlikte aktarılırlar. Bu olaya bağlantılı kalıtım (linkage) adı verilmektedir.

2. Modelden bağımsız analizler (Parametrik olmayan analizler):

Hastalık ile genetik gösterge arasında anlamlı bir ilişki bulunmaya çalışılır

Asosiyasyon analizlerinde hastalıkla genetik göstergenin kuşaklararası birlikte kalıtılması 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 araştırılır

Tam bağlantı durumunda genetik gösterge aleleri ile hastalığın birlikte kalıtımı tamdır (Linkage).

LD: yeniden şekillenme olmaksızın TNP allel çiftleri için tesadüfi ilişkilendirilme ölçüsüdür

D’, r

, LOD ile ölçülür.

Tag TNPler: bir haplotip’i tanımlayabilmek için minimum TNP setidir

r

= 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

Bağlantı analizi Hastalık patogenezinin

verdiği ipuçları

Pozisyonel

Klonlama Pozisyonel

aday Biyolojik

Aday

Bağlantı analizi Biyolojik adaylık

Değerlendirilmesi ve lokus verisinin bütünleştirilmesi

İfade profillerinin genom Ebadında analizi, proteombilim, metabolombilim

“ÖNCE”

SİMDİ

http://www.accessexcellence.org/AE/AEPC/NIH/images/linkage-analysis.gif