Kromozom Yaps ve Snflandrlmas Do Dr Zerrin YILMAZ

Kromozom Yapısı ve Sınıflandırılması Doç Dr Zerrin YILMAZ ÇELİK

Chroma: renkli Soma: cisim Sitogenetik: kromozom sayı ve yapısını inceleyen genetik bilim dalı 1888 Waldeyer tarafından adlandırıldı 1917 Wieman X ve Y kromozomlarını tanımladı 1956 Tjio ve Levan insan kromozom sayısının 46 olduğunu buldu 1959 Lejeune ve ark. Down sendromlu hastalarda kromozom sayısının 47 olduğunu gösterdi

2 m DNA, 5 mikrometre çekirdeğe nasıl sığar?

Kromozom Yapısı Kromozomlar histon ve nonhiston proteinlerle kaplıdır Histon oktamerleri DNA ile sarılarak nukleozomları oluşturur

Histonlar ve Nukleozomlar • 5 tip histon vardır: • 4 ü merkezde , H 2 A, H 2 B, H 3, and H 4. • Oktamer yapısını oluştururlar, her birinden iki tane bulunur • Histon oktomeri etrafını DNA iki kere sarar. • Yaklaşık olarak 160 baz çifti oktomere sarılır • 5. histon, H 1, nukleozomlar arasındaki DNA yı bağlar (spacer veya linker histone).

Histonlar nükleer aktiviteyi düzenler: kromatin yapısındaki değişiklikler gen ifadelenmesini etkiler: asetilasyon fosforilasyon metilasyon ubikütinasyon

Kromozom Yapısı Non-histon proteinler nukleozom dışındaki kromozom bölgelerine bağlanır Topoizomeraz 2 en çok bulunan proteindir

DNA paketlenmesi ile kromozom oluşumu • DNA paketlenmesinin farklı aşamaları bulunur, her aşamada katlanma birkaç kat daha artar. • Paketlenme olayı DNA nın çekirdeğe yerleşimini sağlar, ancak bazen gen ifadelenmesini etkileyebilir.

Soru? • İnsanda kromozom sayısı kaçtır? – Soma hücresi – Germ hücresi • Bu hücrelerde kaç adet nükleer DNA molekülü vardır?

Kromozom Anotomisi • sentromerler kromozomların en büyük daralma bölgesidir • mitotik fibriller buraya bağlanır • 171 bç’ ti 100, 000 lerce kez tekrarlar, bunlara alfa satelit dizileri denir • sentromere bağlı proteinler buraya bağlanır.

Telomerler: Kromozomların uçlarında bulunurlar. TTAGGG/AATCCC dizilerinin tekrarlarından oluşurlar. D loop oluşturarak kromozom uçlarını kapatır. Mayoz bölünmede homolog eşleşmesinde rol oynar. Hücre bölünmesinde önemi var.

• Subtelomerler 8, 000 - 300, 000 baz içeren kromozomun telomer bölgesine yakın bölgelerdir. Tekrar dizileri telomer dizilerine benzerlik gösterir gen aileleri içerirler (ör: olfactory receptor genler).

Kromatin kromozomu oluşturan materyaldir. DNA, histon ve Non histon proteinlerini içerir. Ökromatin bölgeler kromozomda açık renkte boyanan protein sentezleyen genleri içeren bölgelerdir. Heterokromatin koyu boyanır İnaktif, ifadelenmeyen veya tekrarlayan DNA bölgelerini içerir. Konstitüsyonel heterokromatin (sentromer, telomer, satellit) Fakültatif (Barr body)

Yapısal heterokromatin Stabil Fakültatif heterokromatin Geri dönüşümlü Satellit DNA içerir Polimorfik LİNE dizilerinden zengin Polimorfik değil C bant + C bant -

• kromozomlar sentromer yerleşimine göre 4 gruba ayrılır: uçta - telosentrik uca yakın - akrosentrik ortada - metasentrik merkezden uzak submetasentrik

• sentromerin iki yanındaki kromozom parçalarına kromozom kolu denir TTAGGG r. RNA kısa kol = p kolu uzun kol = q kolu

A B En büyük Metasentrik En büyük C submetasentrik D En küçük akrosentrikler F Cinsiyet kromozomları XX E G

–A 1 -3 –B 4 -5 –C 6 -12 + X –D 13 -15 –E 16 -18 –F 19 -20 –G 21 -22 +Y

Akrosentrik kromozomlar satellit

kromozomlar farklı büyüklüktedirler Milyon baz büyüklüğü genom % 5 194 6 16 98 3 19 60 2 21 33. 55 1 22 33. 46 1 kromozom

kromozomlar farklı genler taşır

kromozomları görüntülemek • Çekirdekli canlı hücreler gereklidir: – Fetal dokular: amniyon sıvısı hücereleri koryonik villus biyopsisi fetal kan hücreleri – Yetişkin dokular: kan (beyaz kan hücreleri) kemikiliği cild hücreleri (fiboblast) solid doku biyopsisi vücut sıvılarından elde edilen dokular

• kültür sonrası hücreler metafazda durdurularak kromozom elde edilir. • DNA boyaları veya DNA’ yı görüntüleyen problarla boyama yapılır. • kromozomlar bilinen özelliklerine bakılarak değerlendirilir.

Karyotip Homolog kromozom çiftlerinin büyüklüklerine göre düzenlenerek haritalanmasıdır.

1. Doku kültürü KROMOZOM ELDESİ Fitohemaglutinin, amino asit ve antibiyotik içeren medyum içinde 72 saat 37°C de bekletilir 68 - 70. saatte kolşisin eklenir Hipotonik tuz çözeltisi Fiksatif çözeltisi (1 Asetik asit; 3 Metanol) Yayma (soğuk ve nemli lam üzerine) 2. Boyama (Bantlama ) 3. Analiz

Karyotip yapımı Metafaz kromozomları lama damlatılarak yayılır ve DNA boyaları ile boyanarak bantlanır. bantlanma özellikleri kromozomları birbirinden ayırmayı sağlar.

Kromozomal bantlar • ideogram kromozomun şematik halidir • Ana band bölgeleri sayılarla gösterilir X kromozomu Uzun kolu Xq 24. 1: 2. bölge , 4. bant, 1. sub-bant

İ D E O G R A M

KROMOZOM BANTLAMA YÖNTEMLERİ • Giemsa Bantlama Yöntemi • Revers Bantlama Yöntemi • Floresan Bantlama Yöntemi • Yapısal heterokromatin Bantlama Yöntemi • Nükleolar Oluşum Bölgesi (NOR) Bantlama Yöntemi • Ayırıcı replikasyon Bantlama Yöntemi • Yüksek rezolusyon bantlama

Giemsa Tripsin bantlama yöntemi: Sitogenetik laboratuvarlarında en sık kullanılan yöntemdir. Kromozomların elde edilen bant özellikleri hem fonksiyonel hem de yapısal kompozisyonu yansıtmaktadır. A-T den zengin heterohromatin bölgeler koyu renk G-C den zengin ökromatin bölgeler açık renk

Reverse bantlama

C- bantlama Sentromer altı ve üstü heterokromatin bölgeler polimorfiktir. Büyüklük olarak bireyler arasında farklılık gösterirler. Y q, akrosentrik kromozom satellit ve stalk bölgeleri gibi heterokromatin bölgeler koyu renk boyanırken, ökromatin bölgeler boyanmaz.

Kromozomal polimorfizm • Toplumda %30 oranında kromozom yapısında ışık mikroskopu ile görülebilecek kadar belirgin büyüklük farklılıkları bulunabilmektedir. • Buna heteromorfizm denmektedir • C bant ile koyu boyanma özelliği taşırlar Polimorfik değişiklikler: • Y kromozomu uzun kol heteromorfizmi • Sentromerik heterokromatin büyüklüğü (1, 9, 16) • Satellit polimorfizmi(akrosentrik kromozomlarda) • Frajil bölgeler

Yapısal heterokromatin büyüklük polimorfizmi gösteren kromozomlar

Nor bantlama Akrosentrik kromozom satellit bölgelerine özel gümüş nitrat boyası ile boyama. Akrosentrik kromozomlardaki heteromorfiyi gösterir.

Q- bantlama Quinakrin adlı floresan boya kullanılır, polimorfizmler için kullanılır. Analizi için floresan mikroskop gerekli.

Kardeş kromatit bantlama Kromozom kırıklarının gösterilmesinde yeri var. Normal kontrol ile karşılaştırma yapılarak oransal sonuç verilir.

Yüksek rezolusyon bantlama Prometafaz evresinde kromozomlar incelenir. 850 -1200 bant seviyesinde çözünrlük sağlar. Normal GTG bantlama ile 450 - 500 bant incelenebilir.

7 10

1 q duplikasyonu N 1

Sayısal analiz: • Metafaz plaklarındaki kromozomlar sayılır. • Her hastadan 20 alan sayısal değerlendirme için incelenir. • Mozaiklik beklenen durumlarda sayı 30 -50 ye çıkarılır.

Yapısal analiz: Tüm homolog kromozomların bant özellikleri karşılaştırılır 5 alan değerlendirilir. Kromozomların ayrılarak her homolog kromozom çifti eşlenip karyotip oluşturulur. Normal karyotip 46, XX kadın 46, XY erkek şeklinde raporda belirtilir.

Klonal kabul edilen durumlar • § § • § Sayısal anormallik, En az iki alanda aynı kromozomun fazlalığı En az üç alanda aynı kromozomun eksikliği Yapısal anormallik, En az iki alanda aynı yapısal kromozom anormalliği Saptanırsa bu anormallikler rapor edilir.

Kromozom elde edilemezse sonuç verilemez. 4 Mb lık kromozom değişikliklerini saptayabilir. Daha küçük anomaliler gözden kaçabilir.

CEP X

FISH: fluoresan in situ hibridizasyon 1. Kromozom preperatlarının hazırlanması. 2. Probların hazırlanması (işaretleme). 3. İn situ hibridizasyon A. Prob denaturasyonu ve hibridizasyon karışımı. B. Kromozom denaturasyonu. C. Hibridizasyon. 4. Mikroskobik inceleme.

Farklı tipte problar kullanılarak, kromozomların farklı bölgeleri incelenebilir. İncelenen kromozom dışında diğer kromozomlar hakkında bilgi veremez. Kromozom üzerinde 2 -3 Mb lık değişiklikleri gösterebilir.

FISH yönteminin uygulandığı örnekler; * Fikse edilmiş kromozomlar * İnterfaz nukleusu üzerindeki çalışmalar * Uzatılmış tek zincirli DNA molekülleri * Nukleus ve alt ünitelerinin incelenmesi * Formalinle fikse edilmiş doku, kan ya da kemik iliği preparatları (Analiz için eski preparatlar, aylar yıllar sonra kullanılabilir)

Kromozom bozuklukları fenotipe yansıyabilmektedir Trizomi 21 durumunda, karyotipte bir fazla 21. kromozomun fazla olması Down Sendromu fenotipine yol açar