İnsanda gen yapısı işlevi ve regülasyonu

İNSANDA GEN YAPISI İŞLEVİ VE
REGÜLASYONU
İnsan genomu
İnsan genomu 3200 Mb
Dizilerle ilgili genler
1200 Mb
Dağılmış tekrarlar
1400Mb
LINEs
640 Mb
İntergenik DNA
2000 Mb
Diğer intergenik
bölgeler 600 Mb
DNA
Mikrosatellitler
transpozonlar
90 Mb
90 Mb
Diğerleri
LTR elementleri
510 Mb
250 Mb
SINEs
420 Mb
Hemoglobinopatiler
http://www.kacr.or.kr/img/gene_expression/hemoglobin.jpg
1. Hemoglobinopatiler ve gen
mutasyonları
2. Orak hücreli anemi
3. Thalassemiler
Hemoglobin A yapısı a2B2
http://www.chem.purdue.edu/chm333/hemoglobin.JPG
~2%
Vitellüs kesesi fetal karaciğer kemik iliği
Hemoglobin sentezi
HbF
75%
HbF
<1%
Atasal
Globin geni
Duplikasyon
Mutasyon
Kromozom 16
z
z
Embiryo
a
b
Transposisyon
a
b
a
yz ya2 ya1 a2
Duplikasyon ve Mutasyon
e
g
Duplikasyon ve Mutasyon
Gg
a1 yq
e
Ag
Fetus ve erişkin
Embiryo
Fetus
Kromozom 11
b
yb
d
b
Erişkin
Sarah’s bloodwork
CBC -(complete blood count) results show
Elevated WBC count
Elevated reticulocyte (immature RBC) (5-15%)
Blood smear
Diagnosis: Orak hücreli anemi: beta zincirinde mutasyon
SCA nokta mutasyonları ile b
globin geninde oluşur
normal (kromozom 11)
SCA
b globin geni
b globin geni
GAG
GT G
Single base change
a.a. 1
2
3
4
Val His Leu Thr
5
6
7
8...
Pro Glu Glu Lys
normal b globin
normal RBC
a.a. 1
2
3
4
Val His Leu Thr
5
6
7
8...
Pro Val Glu Lys
Glu6Val
mutasyonu
orak RBC
Tek amino asit değişiminin
etkileri
Çok hidrophilik
hidrofobik
Glu6Val hidrofobik b globin
noktası oluşturur
Glu6Val
Glu6Val
Hb S deoksigenize olursa
agregatlar oluşturur
Glu6Val
İki hidrofobik
Molekülün
etkileşimi
Deoxygenated
hydrophobic
spot
Kapillerleri tıkar.
normal (a2b2)
Orak hücreli anemik
Otosomal Resesif
bAbS
bSbS
bAbS
Heterozigotlar bAbS
1. Adaptif- malaria-Heterozigot üstünlüğü!
2. Oksijen basıncından etkilenirler
Bs Allel dağılımı
Hemoglobin elektroforezi
DNA analizi bS - ASO
Allel-spesifik oligonucleotide (ASO) probları
T
Normal ASO
G
Mutant ASO
Differential tags
Normal dizi
Normal ASO
A
T
A
Mutant ASO
G
Mutant
Bağlanmaz
C
T
C
G
DNA analizi bS ‘de ASO
probları ile - “dot blot”
Homozigot
normal bA
Heterozigot
bAbS
Homozigot
mutant bSbS
G
A
T
A
T
Y
A
T
C
G
R
C
G
C
G
DNA analizi bS - restriksiyon
enzimleri ile
NATIONAL INSTITUTES OF HEALTH
National Heart, Lung, and Blood Institute
Contact:
NHLBI Communications Office
(301) 496-4236
EMBARGOED FOR RELEASE
Thursday, December 13, 2001
2:00 p.m. EST
Gen Terapi
Farede
For the first time scientists have corrected sickle cell
disease in mice using gene therapy, according to a
study supported by the National Heart, Lung, and
Blood Institute (NHLBI) of the National Institutes of
Health and published in the December 14, 2001
issue of Science.
Diğer Hb anormalileri
Yapı varyantları-globin polipeptidini sentez oranını
etkilemeden değişik olduğu durumlar-örnek: bS
Thalassemiler-Hb zincirlerinden birinin sentez
oranını etkileyen durumlar : a ve b zincir oranlarında
dengesizlik
Fetal hemoglobin varlığı (HPFH)-klinik olarak
letal g zinciri b globin zinciri yerine oluşur.
Nokta mutasyonları--tek nukleotid değişimi
(substitüsyon)
Transisyon-nukleotid değişimi
purines - purines (A->G) veya
pirimidin - pirimidin (T->C)
Transversiyon-nukleotid değişimi
purin - pirimidin veya tersi
missense mutasyon- bir aa yerine diğeri geçer
A
A
ATT- ile;
mutasyon--ATG- met
A
A
TTA- Leu;
mutasyon--TGA- stop
nonsense mutation-stop kodonu oluşur.
A
A
TAA- stop
mutasyon--GAA- glutamik asid
stop kodonu yerine amino asid
.
Result:
FrameShift
(Çerçeve
Kayması)
His-Ser-Pro-Val-Pro
His-Ala-Pro-Val-Pro
His-His-Leu-Tyr-Gln
His-Val-Thr-Cys-Thr
promoter/enhancer
5’
X
X
ekson1 intron1 exon2 intron2 ekson3 (AAA) signal
gen (DNA)
transkripsiyon
5’
X
ekson1
ATG
“start”
5’
X
ekson2
processing
X
“stop”
codon
translation
C
3’
primer mRNA
transcript
ekson3 AAAA…AAA
ekson1 ekson2 ekson3 AAAA…AAA 3’
N
3’
protein
olgun mRNA
transcript
DNA nın kodlama yapmayan
bölgelerindeki mutasyon tipleri
VNTR - minisatellitler-10-100 bp
Mikrosatellitler--2-4 bp
Single NucleotidePolymorphisms
(SNP)- 1 bp
Nisbi frekansları:
SNPs>mikrosatellitler>VNTRs
RFLPs
BamH I restriksiyon enzimi-- GGATCC
CCTAGG
RFLP-restriction fragment length polymorphism
VNTRs--variable number of tandem repeat
polimorfizmler RFLP ile izlenebilirler:
VNTR’s Genetik parmakizi
oluştururlar.
http://darwin.nmsu.edu/~molbio/diabetes/images/fprint_5.gif
5-10 farklı VNTR lokusu incelemesi ile parmakizleri
oluşturulurlar.
VNTR
Mikrosatellitler
VNTRs lere göre daha sık ve polimorfik
2, 3, 4 nukleotid tekrarı: TGTGTG
CAACAACAA or AAATAAATAAAT
Çok alleli (heterozigotluk freq-70%)

Örn. 10-30 AC dinukleot tekrarı
PCR ile izlenebilirler
Mikrosatellitler
Allel 1 – 8 “CA”
Allel 2 – 12 “CA”
PCR primers
PCR
40 basepair
48 basepair
electrophoresis
Mikrosatellitler
Aile çalışması
Mikrosatellitler tanıda kullanım
Hangi çoçuk bu
ebevenlere ait
değil?
SNP
Single Nucleotide Polymorphism
Tek baz değişimi
1 / 1000 bp
PCR ile tanımlanabilir
DNA polimorfizmleri:
Bağlantı
DNA mutasyonları
Analık-babalık tanısı
Adli tıp
DNA instabilitesi
Rekombinasyon oluşumu sıklığı gibi çalışmalarda
kullanılırlar.
Hemoglobin Mutants: Missense, Nonsense, and Frameshift
Füsyon polimorfizmleri
Homolog olmayan krossing -overler

…….. …….. …….. …..… …..…
e
g1
g2
d
b
…….. …….. …….. …..… …..…
e
g1
g2
d
b
ürün
…....… Lepore
d-b
…...… anti-Lepore
b-d
…....… Kenya
g1 - b
….. … ölür
b - g2
Alpha-Thalassemiler
•beta thalassemilerden daha sık
•alpha globin kusur
•alpha gen delesyonları a1 ve a2
1-4 gen olabilir.
Alpha-Thalassemiler
a thalassemiler:
•Delesyonlar sonucu oluşur.
chr. 16
a2
a1
a2
a1
a2
a2
a1
a2
a1
a2
a1
a2
a1
a2
a1
a2
a1
Neither release O2
normal
hemoglobin
taşıyıcı
orta
microcytic
anemi
ağır
hemolitik anemi
Hb H (b 4)
Hb Barts (g4)
clinically hydrops fetalis
severe
a thalassemia trait
Hydrops fetalis veya homozigot
a-Thalassemia
http://www.ramacme.org/program-exam/3-21-207-2412-0203-01/3-21-207-2412-0203-01-0010.jpg
b thalassemiler:
kr. 11
• 2 beta geni var
• beta globin zincirinde azalma
b thalassemia:
Gen var gende nokta mutasyonları var
transcripsiyon
RNA splicing
RNA cleavage
frameshift
*
nonsense codon
unstable globin
cap site
initiator codon
küçük delesyon
b thalassemiler:
klinik ağır tablo
ılımlı
ekstrem
WT
b thal.
minor
b+
mut
b0
Null
b+
thal.
b+
b+
b thal.
major
bazı HbA
b+
b0
HbA yok
b0
b0
b0
thal.
b thalassemia
Kıbrıs’ta Thalassemi
~1/7 b thalassemi taşıyıcı
~1/158 yenidoğan b thalassemi
Günümüzde genetik danışma ile engellendi.