hafta iii bağlantı, asosiyasyon, haritalama - … · str (mikrosatelit) kodlamayan bölgede...

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

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

Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,

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

Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,

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

Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,

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

Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,

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

B a ğ ı m s ı z d ü z e n l e n m e % 5 0 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

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

Pierce B., Genetics: A conceptual Approach,

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

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.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 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

•  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.  

TNP, Mutasyon, MAF, Gobal MAF

G A

C T

C G

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

Transisyon Purin/Purin

Pirimidin/ Pirimidin

transversiyon

Purin/Primidin

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

0,50

0,49

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

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

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

http://genomebiology.com/content/figures/gb-2003-4-10-119-1.jpg