MUTASYONLAR Prof Dr Nurten KARA Tbbi Biyoloji ve

MUTASYONLAR Prof. Dr. Nurten KARA Tıbbi Biyoloji ve Genetik AD

Amaç ve Hedefler n n Amaç: Genetik yapıda meydana gelen değişimler (mutasyonlar) nelerdir ve nasıl oluşurlar. n n n n Hedefler: Mutasyon nedir? Mutasyon çeşitleri Mutasyonlara neden olan faktörler Kromozamal mutasyonlar Gen mutasyonları Mutasyonların oluşum mekanizması ve önemi.

DNA’nın Biyolojik Görevleri n n Genotip Devamlılık DNA replikasyonu - DNA onarımı - n Değişim Mutasyon - Rekombinasyon - n Fenotip -Transkripsiyon - Regülasyon

Canlı hücrelere zarar veren çevresel ajanların sınıflandırması Ajanlar Canlı hücre üzerine etkileri Karsinojen Eukaryotik hücrelerde neoplastik transformasyon ve kansere neden olur Klastojen Kromozomların krılmasına neden olur Mutajen Mutasyon oluşturur Onkogen Tümör oluşumuna neden olur Teratojen Gelişim anomalilerine neden olur.

MUTASYON TİPLERİ Uyarılmış (indüklenmiş) Mutasyonlar Fiziksel (radyasyon ve UV ışınları) Kimyasal ajanlar Kendiliğinden Oluşan Mutasyonlar n Kromozom mutasyonları n Genetik polimorfizm

Fiziksel Ajanlar n n n İyonize radyasyon: X ışınları girdiği hücrelerde bulunan moleküllerin atomlarından elektronları uzaklaştırarak, daha önce kararlı olan moleküller serbest radikallere, reaktif iyonlara dönüştürülür. Purin-pirimidin nükleotidlerini değiştirerek nokta mutasyonuna, fosfodiester bağlarını kırarak kromozomların bütünlüğünün bozulmasına neden olur. Ultraviyole radyasyonu: UV ışını DNA dizisi üzerinde pirimidin dimerleri (timin-timin veya sitozin-sitozin) oluşturur. DNA’nın yapısını bozduğundan dolayı, normal replikasyonu durdurur. Deri kanserine neden olur

Nükleotidlerin eşleşmesi

Guanin ve Timin’in keto ve enol formları. Koyu renkli hidrojenler hareket eden hidrojenleri, R’ ler ise şeker ve fosfat gruplarını göstermeketedir.

Kimyasal Ajanlar n BAZ ANALOGLARI: Mutajenik kimyasallardır. n 5 -Bromourasil: Timinin anoloğudur. Tautomerik kayma nedeniyle enol formuna dönüşür ve Guanin ile eşleşir n 2 -Aminopurin: Adenin’in analoğudur. Tautomerik değişim nedeniyle sitozin ile eşleşerek transisyonlara neden olur. n Alkilleyici ajanlar: Kükürt içeren hardal gazları bu gruptandır. Nükleotidlerdeki amino veya keto gruplarına CH 3 veya CH 3 -CH 2 gibi alkil gruplarını eklerler. n Etilmetan sülfonat (EMS): Guanin ve timinin keto gruplarını alkillerler. Yanlış eşleşmelere neden olurlar. n Akridin boyalar: DNA’da nükleotidler arasına girerek eksilme ve eklemelere, çerçeve kayması mutasyonlarına neden olurlar.

KROMOZOM MUTASYONLARI n n Sayısal mutasyonlar Euploidi (öploidi) Aneuploidi (Anöploidi) Mozaisizm Yapısal Mutasyonlar Translokasyon, delesyon, duplikasyon, inversiyon, ring kromozom, izokromozom

Sayısal Mutasyonlar n n n Öploidi: Haploid kromozom sayısının katları kadar artış göstermesidir. 23 X 46, XY 69, XXX 92, XXYY n n n Anöploidi: Normal kromozom sayısından bir veya birkaç kromozomun eksilmesi veya artmasıdır. 46, XY 45, X 47, XY, +21 47, XXX

Öploidi ve Anöploidi nasıl oluşur? n Öplodi: Hücre bölünmesinin tam olarak gerçekleşmemesi olarak tanımlanan endomitoz ve enderoduplikasyon sonucu oluşur. n n Anöploidi: Hücre bölünmesi sırasında kromozomların ayrılamaması veya anafazda gecikme nedeniyle oluşur.

47 XY + 21 Down sendromlu bir erkek çocuğun karyotipi 2 yerine 3 adet olan 21 nolu kromozomlar ok ile gösterilmektedir.

Mozaisizm ve Kimerizm

Yapısal Düzensizlikler Traslokasyon: kromozomlar arası parça alışverişidir Resiprokal translokasyon Robertsonian translokasyon Delesyon: kromozomdan parça kaybıdır. Duplikasyon: Kromozom parça ilavesiyle artışıdır. İnversiyon; parasentrik ve perisentrik inversiyon Yüzük kromozom: kromozomun kırılan iki ucunun birleşerek yüzük şeklini almasıdır. İzokromozom: kromozomların enine bölünmesi sonucu oluşur.

Kromozom translokasyonu

45, XY, t(14 q 21 q). Kromozom 14 ve 21 içeren dengeli Robersonian translokasyonlu bir erkeğin karyotipi. Bu bireyin 2 adet olan 21 nolu kromozomunun biri 14 nolu kromozoma yapışmıştır

46 XY, -14, t(14 q 21 q). Kromozom 14 ve 21’i içeren Robertsonian translokasyonlu Down sendromlu bir erkek çocuğun karyotipi.

Gen Mutasyonları n n n Nükleotid değişimleri Transisyon (A→G), (T→C) Transversiyon (A→C), (G→T) Delesyon AAGAAGTGCCT. . . N AAGGCCT. . . N İnsersiyon TCGGAT. . . . N TCGTCCTGAT. . . . N

Nükleotid değişimi ile oluşan mutasyonlar n n Missense (yanlış anlamlı) mutasyonlar AUG AUC met Ile Nonsense (anlamsız) mutasyonlar UAC UAA Tyr stop Sinonim mutasyonlar GGA (glisin) > GGC (glisin) “RNA splicing” mutasyonları ekzon-intron-ekzon-intron GU. . . . AG

İnsan Genlerinde, değişebilen kodonlar ve frekansları Wada et al. 1990

Bir genin kodlanan bölgesi üzerinde nokta mutasyonlarının etkisi. Nokta mutasyonlarının dört farklı etkisi görülmektedir.

Delesyon ve insersiyon mutasyonları Küçük delesyon ve insersiyon mutasyonları; Üç baz çiftinin tam katsayısı olmayan delesyon (eksilme) veya araya girme (insersiyon) durumunda, çerçeve kayması (Frameshift) mutasyonları oluşur. Büyük delesyon ve insersiyonlar: (DMD, alfa talasemi) Rekombinasyonun neden olduğu delesyonlar ve duplikasyonlar -Eşit olmayan krossing-over (örn: Huntinton ve fragil X hastalıkları)

Replikasyon sırasında kayma sonucu oluşan insersiyon ve delesyon mutasyonları

Eşit olmayan krossing-over sonucu oluşan delesyon ve insersion mutasyonları

GENETİK POLİMORFİZM n n Genel populasyonda bir allel 1/100’den daha sık gözleniyor ise genetik polimorfizm olarak adlandırılır. Zararsız veya ılımlı mutasyonlar olarak da tanımlanırlar. Bunun aksine 1/100’den daha az sıklıkta gözleniyor ise bunlar genetik hastalığa neden olan zararlı mutasyonlardır. Örn: Akdeniz anemisi 1/500 -1000, Down sendromu 1/700 sıklıkta gözlenir.

Mutasyonlar veya DNA hasarının onarımı n n n n Fotoreaktivasyon onarımı Kesip çıkarma (eksizyon) onarımı Baz ve nükleotid kesip çıkarma Hata okuma ve yanlış eşleşme onarımı Replikasyon sonrası onarım SOS onarımı Çift zincir kırık onarımı

Kesip çıkarma ile onarım

DNA hasarı

İnsan kanserlerinde p 53’ün mutasyonel spektrumu Karsinojenler Neoplasm Mutasyon Aflatoksin B Hepatoselüler karsinoma Kodon 249 (AGG? AGT Güneş ışını Deri kanseri Pirimidin dimeri mutasyonu Sigara Akciğer kanseri Kodon 157, 243, 273 G→C, T→A Sigara ve alkol Baş ve boyun kanserleri Kodon 157 ve 248 mutasyonlarında artma Radon Akciğer kanseri Kodon 249 (AGG? ATG) Vinil klorid Hepatik anjiyo sarkoma A→T, T→A transversiyonları

KAYNAKLAR n n n Klug WS, Cummings MR. Genetik Kavramlar Çeviri Editörü; Prof. Dr. Cihan Öner Thompson, Nussbaum, Mc. Innes, Willard Tıbbi Genetik Çeviri Editörü; Prof. Dr. Ergül Tuçbilek Prof. Dr. Nurettin Başaran, Tıbbi Genetik