Gen duplikasyonu

Vikipedi, özgür ansiklopedi
19.02, 24 Aralık 2015 tarihinde YBot (mesaj | katkılar) tarafından oluşturulmuş 16414701 numaralı sürüm (Parametre güncelleme)
Bir gen ikilenme olayından önce ve sonrasında bir kromozom bölgesinin şeması

Gen duplikasyonu (veya kromozom duplikasyonu veya gen amplifikasyonu veya gen ikilenmesi), içinde bir gen bulunan bir DNA bölgesinin herhangi şekilde ikilenmesidir; homolog rekombinasyon sırasında bir hata sonucu, retrotranspozisyon olayı veya tüm bir kromozomun ikilenmesi sonucu meydana gelebilir.[1] Genin kopyası selektif baskıdan yoksun olduğu için, ondaki mutasyonların organizma üzerinde zararlı etkisi olmaz. Dolayısıyla, organizmanın nesilleri boyunca, işlevsel tek kopyalı bir gene kıyasla daha hızlı mutasyona uğrar.

İkilenmenin meydana gelme mekanizmalarından biri hatalı rekombinasyondur. Bu durumda ikilenme ve silinme (delesyonun) beraber meydana gelir. Mayoz bölünme sırasında homolog kromozomların hatalı hizalanması sonucu eşitsiz krosover olarak adlandırılan bir olay olur. Bu rekombinasyonun sonucu, değişim yerindeki kromozomlardan birinde bir ikilenme, öbüründe ise bir delesyon oluşur. [2]

Evrimsel bir olay olarak gen duplikasyonu

Gen duplikasyonunin evrimde önemli bir rol oynadığına en az yüz yıldır inanılmaktadır.[3] Susumu Ohno klasik eseri Gen Duplikasyonu ile Evrim[4] ile bu teorinin en meşhur geliştiricilerindendir. Ohno, evrensel ortak atanın]] ortaya çıkmasından beri en önemli evrimsel kuvvetin gen duplikasyonu olduğunu savunmuştur.[5] Büyük genom ikilenme olayları ender değildir. Ekmek mayasının genomunun yaklaşık 100 milyon yıl önce ikilendiğine inanılmaktadır.[6] Bitkiler en sık genom ikilemesi yapan canlılardır. Örneğin buğday heksaploittir (bir poliploid çeşidi), yani genomunun altı kopyasına sahiptir.

Bir gen ikilenme olayı ile meydana gelen iki gen paralog olarak adlandırılır ve genelde farklı yapı ve işlevi olan proteinler kodlarlar. Buna karşın ortolog genler farklı canlı türlerinde bulunan benzer işlevli proteinleri kodlar ama bunlar bir türleşme olayı sonucu meydana gelmişlerdir. (Bakınız Genetikte dizi homolojisi.)

Paralog ve ortologların ayırdedilmesi biyolojik araştırmalarda önemli ama zordur. Bir insan geninin homoloğu başka bir canlı türde bulunabilirse, o canlıda deney yaparak insan geninin fonksiyonu hakkında bilgi edinilebilir, ama ancak bu homoloji ortolog ise. Eğer homolog genler paralog iseler ve bir gen ikilenme olayı sonucu meydana geldilerse, işlevleri muhtemelen birbirlerinden çok farklıdır.

Paralog parçalar, birbirlerine %90 benzerlik gösteren tekrar dizileri olabilir. Böyle durumlarda bu paralog bölgeler "düşük kopya tekrarları" (İng. low copy repeats ; LCR) olarak adlandırılırlar, çünkü az tekrar eden dizilerdir. Bunlar genelde kromozomun perisentromerik (sentromer çevresi), subtelomerik (telomer yakını) ve interstisyal bölgelerinde bulunurlar. LCR'ler, büyüklükleri (>1Kb), benzerlikleri ve doğrultuları nedeniyle, ikilenmeye ve silinmeye çok müsaittirler. Bu genomik düzen değişikliklere non-alelik homolog rekombinasyon mekanizması neden olur. Bunun sonucu genomik varyasyonlar gen dozajına bağlı hastalık ve bozukluklara yol açabilir, Rett-benzeri sendrom ve Pelizaeus-Merzbacher hastalığı gibi.[7]

Gen duplikasyonu ve amplifikasyonu

Gen duplikasyonu bir canlının genomunda mutlaka uzun vadeli bir değişikliğe yol açmaz. Hatta, bu değişiklikler çoğu zaman ilk meydana geldikleri organizmadan öteye gitmezler. Amplifikasyon bir genin aşırı ifade edilebildiği pek çok yoldan sadece biridir. Doğal bir ikilenme bir somatik hücrede olursa uzun vadeli bir etkisi olmaz, bunun için ikilenmenin bir germ hücresinde meydana gelmesi gerekir. Her durumda, ikilenme kısmen veya ciddi oranda zararlı olabilir. Örneğin, onkogenlerin duplikasyonu çoğu kanser tipinin sık görülen bir nedenidir, göğüs kanserinde P70-S6 Kinaz 1 amplifikasyonunda olduğu gibi.[8] Böyle durumlarda gen düplikasyonu somatik hücrelerde meydana gelir ve sadece kanser hücrelerinin genomunu etkiler, tüm organizma veya onun yavrularının genomu üzerinde etki etmez.

Genomik mikrodizilimlerle ikilenme teşhisi

Genomik mikrodizilim gibi teknolojiler mikroikilenme gibi kromozom anormalliklerini yüksek debili bir yolla teşhis etmekte kullanılır. Bu yöntemde, genom dizisi boyunca yer alan oligonükleotitlerden oluşan bir mikrodizilim çipi üzerinde, test edilecek genomik DNA'nın fluoresan işaretli parçaları hibritlenir. Her bir oligonükleotitteki hibridizsyon sinyali, genomik koordinatlara göre grafiklendiği zaman, normalin altında veya üstünde sinyal gösteren bölgeler, sırasıyla, delesyon veya düplikasyon olan bölgelere karşılık gelir.[9][10]

Kaynakça

  1. ^ Zhang J (2003). "Evolution by gene duplication: an update". Trends in Ecology & Evolution. 18 (6). ss. 292–8. doi:10.1016/S0169-5347(03)00033-8. 
  2. ^ http://www.medterms.com/script/main/art.asp?articlekey=3562
  3. ^ Taylor JS, Raes J (2004). "Duplication and divergence: the evolution of new genes and old ideas". Annu. Rev. Genet. Cilt 38. ss. 615–43. doi:10.1146/annurev.genet.38.072902.092831. PMID 15568988. 
  4. ^ Ohno, S. (1970). Evolution by gene duplication. Springer-Verlag. ISBN 0-04-575015-7. 
  5. ^ Ohno, S. (1967). Sex Chromosomes and Sex-linked Genes. Springer-Verlag. ISBN 91-554-5776-2. 
  6. ^ Kellis M, Birren BW, Lander ES (April 2004). "Proof and evolutionary analysis of ancient genome duplication in the yeast Saccharomyces cerevisiae". Nature. 428 (6983). ss. 617–24. doi:10.1038/nature02424. PMID 15004568. 
  7. ^ Lee JA, Lupski JR (October 2006). "Genomic rearrangements and gene copy-number alterations as a cause of nervous system disorders". Neuron. 52 (1). ss. 103–21. doi:10.1016/j.neuron.2006.09.027. PMID 17015230. 
  8. ^ "Entrez Gene: RPS6KB1 ribosomal protein S6 kinase, 70kDa, polypeptide 1". 
  9. ^ Mao R, Pevsner J (2005). "The use of genomic microarrays to study chromosomal abnormalities in mental retardation". Ment Retard Dev Disabil Res Rev. 11 (4). ss. 279–85. doi:10.1002/mrdd.20082. PMID 16240409. 
  10. ^ Gu X, Zhang Z, Huang W (January 2005). "Rapid evolution of expression and regulatory divergences after yeast gene duplication". Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 102 (3). ss. 707–12. doi:10.1073/pnas.0409186102. PMC 545572 $2. PMID 15647348. 

Ayrıca bakınız

Dış bağlantılar

"https://tr.wikipedia.org/w/index.php?title=Gen_duplikasyonu&oldid=16414701" sayfasından alınmıştır