karyotlarda Kromozom Haritalamas Dr Hilal AY Haritalama nedir

Ökaryotlarda Kromozom Haritalaması Dr. Hilal AY

Haritalama nedir? Genomda hangi genler bulunur? Genetik Genler kromozom üzerinde hangi pozisyonda yer alır? Genler hangi işlevlere sahiptir?

Bir kromozom birçok gen içerir.

Aynı kromozomda bulunan genler bağlantılı genlerdir ve genetik çaprazlarda bağlantı (linkaj) gösterirler. • A ve B genleri aynı kromozom üzerindedir ve birlikte kalıtım gösterirler. Bu nedenle bağımsız açılım göstermezler. • Farklı kromozomlar üzerinde bulunan A ve C genleri arasında bağımsız açılım görülür.

• Şekilde, her biri bir heterozigot gen çifti içeren iki çift homolog kromozomun bağımsız açılım sonuçları görülmektedir. • A ve B genleri arasında bağlantı (linkaj) yoktur. • Çok sayıda mayotik olay gözlendiğinde, genetiksel olarak dört farklı gamet, eşit oranda oluşur. Bağımsız Açılım: iki gen iki farklı homolog kromozom çifti üzerindedir.

Aynı kromozomda bulunan genler bağlantılı genlerdir ve genetik çaprazlarda bağlantı (linkaj) gösterirler. • Şekilde, A ve B genleri aynı kromozom üzerinde bulunmaktadır. • Eğer iki gen arasında krosover meydana gelmezse, genetiksel olarak farklı olan sadece iki gamet oluşur. • Her bir gamet, homologların birinde veya diğerinde bulunan alelleri alır. • Bu durum tam bağlantıyı (complete linkage) gösterir. • Tam bağlantı, sadece atasal gametlerin oluşumu ile sonuçlanır. • İki atasal gamet eşit oranda oluşur. Linkaj: iki gen tek bir homolog çifti üzerindedir. Krosover (değiş-tokuş) yoktur.

Aynı kromozomda bulunan genler bağlantılı genlerdir ve genetik çaprazlarda bağlantı (linkaj) gösterirler. • Şekilde, bağlantılı iki gen arasındaki krosover sonuçları görülmektedir. • Krosover, tetratta bulunan dört kromatitin kardeş olmayan iki kromatiti arasında gerçekleşir. • Bu değiş-tokuş, rekombinant veya krosover gametleri denen iki yeni allel kombinasyonunun oluşumuna yol açar. Linkaj: iki gen tek bir homolog çifti üzerindedir. Kardeş olmayan (nonsister) kromatitler arasında krosover gerçekleşir.

Bağlantılı genler • Bağlantılı iki gen arasında oluşan krosoverin frekansı, bu iki genin kromozom boyunca yerleştikleri bölgeler arasındaki uzaklıkla orantılıdır. • İki gen arasındaki uzaklık arttıkça, rekombinant gametlerin oranı artar ve atasal gametlerin oranı azalır.

Gen-bağlantı (Linkaj) Oranı • Drosophila melanogaster’de birbirine yakından bağlantılı çekinik allellerden kahverengi göz (bw) ve kalın kanat damarı (hv) arasındaki çaprazı göz önüne alalım. • Normal yabanıl tip alleller, bw+ ve hv+ , baskın olup sırasıyla kırmızı göz ve ince kanat damarı özelliklerini verirler.

Gen-bağlantı (Linkaj) Oranı

Gen-bağlantı (Linkaj) Oranı • Tam linkajdan dolayı, F 1 bireyleri kendi aralarında çaprazlandığında, her F 1 bireyi sadece atasal gametleri oluşturur. • F 2 nesli 1: 2: 1 fenotipik ve genotipik oranında oluşacaktır. • Bu oran sadece, iki genin birbirine çok yakın olduğu ve yavru birey sayısının nispeten az olduğu durumlarda gözlenen tam linkaja özgüdür.

Gen-bağlantı (Linkaj) Oranı • F 1 bireylerinin test çaprazı sonucunda 1: 1 oranında ince, kahve ve kalın, kırmızı sinekler oluşur. • Bu özellikleri kontrol eden genler tam bağlantılı olmasa veya ayrı kromozomlar üzerinde bulunsaydı, test çaprazı ikiden ziyade dört fenotip oluşturacaktı. • Herhangi bir türde, çok sayıda mutant geni göz önüne aldığımızda, aynı kromozom üzerinde yerleşmiş olan genler birbiriyle linkaj gösterecektir. • Sonuç olarak, her bir kromozom için bir linkaj grubu oluşturabiliriz. • Teoride linkaj gruplarının sayısı, haploid kromozom sayısına karşılık gelir.

Krosover, kromozom haritalaması sırasında genler arasındaki uzaklığı saptamada iş görür.

Morgan ve krosover • Kiyazmalar genetik değiş-tokuş (krosover) noktalarını oluşturur. • Morgan, bu değiş-tokuşların sarı-beyaz çaprazında %0. 5 oranında; beyaz-minyatür çaprazında %34. 5 oranında rekombinant gametlere yol açacağını öne sürdü. • Bir kromozom boyunca birbirine nispeten yakın olan iki genin kendi aralarında kiyazma oluşturması, birbirleri arasında daha uzak mesafe bulunan genlerinkine oranla daha azdır. • Bu nedenle iki gen birbirine ne kadar yakınsa, aralarında krosover oluşma oranı da o kadar azdır. • Morgan, krosover terimini, rekombinasyona yol açan fiziksel değişim olarak tanımlamayı önermiştir.

Sturtevant ve haritalama • Sturtevant, daha önce Morgan tarafından çalışılan sarı, beyaz ve minyatür mutantların genleri arasındaki rekombinasyonla ilgili verileri topladı ve bu üç genin her bir çifti arasında aşağıdaki krosover frekanslarını gözledi: (1) sarı, beyaz %0. 5 (2) beyaz, minyatür %34. 5 (3) sarı, minyatür %35. 4 • (1) ve (2) toplamı, yaklaşık olarak (3)’ü verdiği için Sturtevant, bağlantılı genler arasındaki rekombinasyon frekansının eklemeli olduğunu gösterdi. • Bu varsayıma göre Sturtevant, X kromozomu üzerindeki gen sırasının sarı-beyaz-minyatür diziliminde olduğunu tahmin etti.

Sturtevant ve haritalama • Bağlantılı genler arasındaki uzaklık arttıkça, genler arasındaki bölgede krosover olma olasılığı artmaktadır ve dolayısıyla daha fazla rekombinant meydana gelme olasılığı söz konusudur. • Bu nedenle, rekombinantların frekansını bularak, genler arasındaki haritanın ölçülerini elde edebiliriz. • Sturtevant, bir genetik harita birimini (hb); ilgili genler açısından, 100 mayoz ürünü içerisinden 1 tanesinin rekombinant olduğu genler arası uzaklık şeklinde tanımlamıştır.

Tek Krosover

Tek Krosover • İki bağlantılı gen, 50 harita biriminden daha uzak olduğunda, teorik olarak tetratların %100’ünde, aralarında bir krosover gerçekleşmesi beklenebilir. • Bu tahmin gerçekleştiğinde, her bir tetrat, sanki genler farklı kromozomlar üzerindeymiş ve bağımsız ayrılıyormuş gibi, dört gameti eşit oranda üretecektir. • Ancak çeşitli nedenlerle bu teorik sınıra nadiren ulaşılır.

Haritalama sırasında gen diziliminin saptanması çoklu krosoverlerin analizine dayanmaktadır. Çoklu krosoverler Genlerin dizilimi Genler arasındaki uzaklık

Haritalama sırasında gen diziliminin saptanması çoklu krosoverlerin analizine dayanmaktadır.

Çoklu değiş-tokuşlar • Tek bir tetratta, kardeş olmayan kromatitler arasında iki, üç veya daha fazla değiş-tokuş (krosover) olması mümkündür. • Çift krosoveri çalışmak için, her biri iki allel bakımından heterozigot olan üç gen çifti araştırılmalıdır. • A ve B ya da B ve C genleri arasında gerçekleşen tek bir krosoverin olasılığı, doğrudan doğruya lokusları ayıran fiziksel uzaklıkla ilgilidir. • Bir çift krosover durumunda, iki ayrı ve bağımsız olay aynı anda olmalıdır. • A ve B arasında %20 (p=0. 20), B ve C arasında %30 (p=0. 30) olasılıkla tek krosover meydana geldiğini varsayalım. • O halde A ile B arasında ve B ile C arasında iki değiş-tokuştan kaynaklanan çift krosoverli bir gametin elde edilme olasılığı; (0. 20)(0. 30)=(0. 06) ya da %6 olarak tahmin edilir. • Bu hesaplama, çift krosoverli gametlerin beklenen frekansının, her zaman için, tek-krosoverli gametlerin her birinin tek başına olan frekansından daha düşük olduğunu göstermektedir.

Drosophila’da Üç-Noktalı Haritalama Krosover gametlerini oluşturan organizmaların genotipi, dikkate alınan tüm lokuslar bakımından heterozigot olmalıdır. Çaprazlama deneyi, bütün gametlerin genotipinin, ortaya çıkan yavru bireylerin fenotiplerini gözlemlemek yoluyla doğru olarak saptanabileceği tarzda planlanmalıdır. Haritalama deneylerinde, bütün krosover sınıflarının temsili bir örneğini bulmak için, yeterli sayıda yavru bireyin oluşturulması gerekir.

Drosophila’da Üç-Noktalı Haritalama • P 1 neslinde üç çekinik mutant allel (sarı vücut – beyaz göz rengi – ekinus göz şekli) için homozigot olan dişi; yabanıl allelerin üçü için hemizigot olan erkek bireyle çaprazlanır. • F 1 neslinde üç lokus açısından heterozigot olan yabanıl fenotipte dişiler ve Y kromozomundan dolayı üç mutant allel açısından hemizigot olan erkekler oluşur. Erkek bireylerin tamamı sarı-beyaz-ekinustur.

Üç lokus arasındaki harita uzaklığı: • y ve w arasındaki ya da w ve ec arasındaki uzaklık, bunlar arasında oluşan, saptanabilen bütün değiş-tokuşların yüzdesine eşittir. • Bu durum, göz önüne alınan herhangi iki gen için, çift krosoverler kadar, ilgili bütün tek krosoverleri de içerecektir. • y ve w genleri için; (3), (4), (7) ve (8) nolu gametler dikkate alınır: 1. 50 + 0. 06 = 1. 56 hb (mu=c. M) • w ve ec genleri için; (5), (6), (7) ve (8) nolu gametler dikkate alınır: 4. 00 + 0. 06 = 4. 06 hb (mu=c. M)

Gen Sırasının Saptanması

Mısır Bitkisinde Haritalama Problemi • 1 - Bir önceki örnekte, haritalama çaprazı, X-bağlantılı genleri içeriyordu. Burada ise otozomal genler göz önüne alınmaktadır. • 2 - Mısırla ilgili bu analizde, genlerin dizilimi başlangıçta bilinmemektedir. • 3 - Bu çaprazda alleller için farklı semboller kullanılacak. bm+ , v+ , pr+ sembollerinin yerine, her bir yabanıl tip alleli belirlemek için ‘+’ işaretini kullanacağız.

İnterferens, çoklu değiş-tokuş olaylarını etkiler. • Çoklu değiş-tokuşların beklenen frekansı, çift krosoverler gibi, genler arasındaki uzaklığın saptanması ile tahmin edilebilir. • Örneğin, mısır çaprazında v ve pr genleri arasındaki uzaklık 22. 3 mu; pr ile bm genleri arasındaki uzaklık ise 43. 4 mu’dir. • Çift krosoveri oluşturan iki adet tek krosover, birbirinden bağımsız olarak gerçekleşirse, çift krosoverlerin beklenen frekansını (DCO exp) hesaplayabiliriz:

İnterferens, çoklu değiş-tokuş olaylarını etkiler. (DCOexp) = (0. 223) x (0. 434) = 0. 097 = %9. 7 • Haritalama deneylerinde gözlenen DCO frekansı, beklenen DCO sayısından genellikle daha azdır. • Örneğin mısır çaprazında %9. 7 beklenmesine rağmen sadece %7. 8 DCO gözlenmiştir. • Bu azalma interferens (müdahale) denilen olgu ile açıklanır. • İnterferens, kromozomun bir bölgesindeki krosover olayının yakın bölgedeki ikinci bir krosover olayını inhibe etmesidir.

İnterferens sonucu oluşan eşitsizliği ölçmek için, rastlantı katsayısını (coefficient of coincidence) yani C’yi hesaplayabiliriz: C = Gözlenen DCO / Beklenen DCO Mısır çaprazında ise: C= 0. 078 / 0. 097 = 0. 804 C’yi bulduktan sonra, basit bir eşitlik kurarak, interferensi (I) hesaplayabiliriz: I=1–C Mısır çaprazında bu değer: I = 1 – 0. 804 = 0. 196