GEN MUTASYONU, DNA ONARIMI VE YER DEĞİŞTİREN GENETİK ELEMENTLER

Gen Mutasyonları: Genin DNA dizisinde meydana gelen bazı değişimlerdir.   Transition mutasyon: DNA’da bir pürin-pirimidin baz çiftinin diğer bir pürin-pirimidin baz çifti ile yer değiştirmesidir. Bunlar 4 tip olur. AT-GC, GC-AT, TA-CG ve CG-TA Transvertion mutasyon: DNA’da bir pürin-pirimidin baz çiftinin diğer bir pirimidin-pürin baz çiftine değişmesidir.

Missense mutasyon: DNA’nın bir baz çiftinde oluşan gen mutasyonudur Missense mutasyon: DNA’nın bir baz çiftinde oluşan gen mutasyonudur. RNA kodonunda değişmeye polipeptid zincirinde farklı bir aminoasit girişine neden olur. Nonsense mutasyon: DNA’da meydana gelen bir baz çifti değişimi, polipeptid zincirinin sonlanması için gerekli olan kodonun (UAG, UAA veya UGA) oluşumuna sebep olur. Neutral mutasyon: DNA’daki bir baz çifti değişimi mRNA kodonunda değişikliğe sebep olurken bundan oluşan proteinin fonksiyonunda bir değişme olmaz.

Sessiz mutasyon: Neutral mutasyonun bir tipidir Sessiz mutasyon: Neutral mutasyonun bir tipidir. Baz çiftinde meydana gelen bir değişme mRNA kodonunun değişimine fakat aynı aminoasit için gerekli başka bir kodona dönüşümünü sağlar. Frameshift (Çerçeve) mutasyon: Bir gene bir baz ilavesi yada eksilmesi söz konusudur. Sonuçta mRNA’nın okunma bölgesi bir baz mesafeyle değişir.

DNA Onarımı Canlı sistemler mutasyona yol açan birçok DNA hasarı çeşidini önleyebilen farklı ve çok ayrıntılı onarım sistemlerine sahiptirler. Bu tür onarım sistemleri organizmaların genetik bütünlüklerinin devam etmesi için vazgeçilmezdir. Canlılarda bulunan DNA onarım sistemlerini şu şekilde özetleyebiliriz:

1. Fotoreaktivasyon Onarımı: UV ışını pirimidin dimerleri oluşturması nedeniyle mutajeniktir. Bakterilerle yapılan çalışmalar hücrelerin bu mutajenin etkilerini onarabildiğini göstermektedir. Yapılan incelemelerde fotoreaktivasyon enzimi olarak adlandırılan bir enzim bu onarımı gerçekleştirmektedir.

2. Ökaryot ve Prokaryotlarda Kesip Çıkarma (Ekzisyon) Onarımı: 1960’larda keşfedilmiştir. Bu mekanizma üç temel basamak içerir. a) Bozuk bölge veya hata tanınır ve enzimatik olarak bir nükleaz ile kesilip çıkarılır. b) DNA polmeraz I sağlam zincirdeki nükleotitlerin tamamlayıcısını yerleştirerek boşlukları doldurur. c) DNA ligaz enzimi doldurulan bölümü ana zincirle bağlar. Burada bozuk bölgenin tanınması glikozilaz denilen enzimlerle sağlanır. Örneğin Urasil glikozilaz DNA’da bir nükleotidin yerine giren urasili tanır.

Yukarıda bahsedilenlerin dışında nükleotid kesip çıkarma onarım sistemi bulunmaktadır. Bu sistem daha büyük lezyonların onarılmasında görevlidir.

İnsanda NKO sisteminde meydana gelen bozukluklar Xeroderma pigmentosum olarak da isimlendirilen hastalığın ortaya çıkmasına neden olur. Bu bireyler güneş ışınına maruz kaldıklarında hücrelerde meydana gelen pirimidin dimerleşmesi onarılamaz sonuçta ciltte çillenme, ardında yara ve cilt kanserine varacak derece anomaliler ortaya çıkabilir.

3. Hata Okuma (Proofreading) ve Yanlış Eşleşme (Mismatch) Onarımı: DNA polimeraz III hata okuma işlevine sahiptir. Polimerizasyon esnasında hatalı bir nükleotit yerleştirildiğinde enzim kompleksinin hatayı tanıma ve hatalı nükleotiti keserek değiştirme ve onu geri döndürme potansiyeli vardır. 4. Replikasyon Sonrası Onarımı ve SOS Onarım Sistemi: DNA replikasyonu gerçekleştikten sonra aktive olan sistemdir. SOS onarım sistemi ise replikasyonun doğruluğundan fedakarlık edilerek gerçekleşen sistemdir.

5. Memelilerde Çift Zincir Kırık Onarımı: Bu onarım sisteminde DNA’da oluşan çift zincir kırığı, hasarsız homologtaki bölgeye bakılarak

YER DEĞİŞTİREN GENETİK ELEMENTLER Yer değiştiren elementler ilk kez mısır bitkisinde, 1940 yılında Barbara McClintock tarafından saptanmıştır.

Katılım (İnsersiyon) Dizileri İnsersiyon sekansları (İS-elementleri) oldukça kısa 2000 bç’ni geçmeyen DNA parçalarıdır. Bunlar da kromozomların içine girerek gen fonksiyonunu bozmaktadırlar. IS elementlerinin DNA dizileri analiz edilmiştir.Nükleotit dizileri birbirlerinin ters terminal tekrarlarından oluşmaktadır.

Bu terminal dizilerin IS elementlerinin DNA’ya giriş mekanizmasında görevleri olması olasıdır. IS elementleri bakteri kromozomunda bulunabildiği gibi plazmitte de bulunabilir.

Bakteriyel Transpozonlar IS elementleri kendileri mutasyona sebep olabilecekleri gibi büyük transpozon elementlerinin oluşumunda rol oynarlar. Transpozonlar da hem bakteri kromozomunda hem de plazmitte hareketlidirler. 1960’da ilk kez birkaç antibiyotiğe dirençten sorumlu olan genlerin hareketli olup bakteriyel kromozomlar ve plazmitler arasında göç edebildikleri ileri sürülmüştür.

Transpozonlar bakterilerden başka canlılarda da bulunmaktadır. Transposonlar, İS-elementlerine oranla, daha büyük ve komplike bir özellik gösterirler. Yapılarında, transposase geninden ayrı olarak özel marker genleri (antibiyotiklere, kemoterapötiklere, metallere dirençlilik, vs) taşırlar. Transposonların yapısı, temel karakterleri bakımından, İS-elementlerine benzerlik gösterir. Transposonlar iki ucunda tersine tekrar (IR), bunları dıştan çevreleyen direkt tekrar (DR) ve ortada da transposase geni ayrıca başka diğer özel marker genleri de bulunmaktadır.

IR Transpozas geni IR Trp Tersine tekrar Tersine tekrar Bir IS elementinin yapısı DR IR Diğer genler Trp IR DR Bir transpozonun yapısı

İS-elementlerinde ve transposonlarda bulunan transposase enzimi hem hedef bölgeyi tanımada, elementlerin sonlarını belirlemede ve hem de yer değiştirmede etkin role sahiptir.

İnsanlarda yer değiştirebilen elementler Alu ailesi Bitkilerdeki hareketli genetik elementler Mısırda Ac-Ds Sistemi Drosophila’da copia elementleri Yer değiştirebilen elementlerin çıkarılması bazen yabanıl tip alellerin yeniden oluşmasına olanak verir.