Tıbbi Biyoloji Mutasyonlar ve Mutajenler MUTASYONLAR VE MUTAJENLERDNA’n n (genomun) yap s nda meydana gelen spontan veya ind ü klenebilen de ğ i ş ikliklere mutasyon denir. Mutasyona neden olan fiziksel veya kimyasal ajanlara mutajen denir. Mutasyon ç e şitli h ü cre tiplerinde ortaya ç kabilir. Somatik h ü crelerde (v ü cut h ü crelerinde) g ö r ü len mutasyonlara somatik mutasyon denir. Somatik mutasyonlar v ü cut h ü crelerinde g ö r ü ld ü ğ ü i ç in canl n n ö mr ü kadard r, alt ku şaklara ge ç mez. E şey h ü crelerinde g ö r ü len mutasyonlara germinatif mutasyonlar denir ve bu mutasyonlar gamet h ü crelerinde g ö r ü ld ü ğ ü i ç in ku şaktan ku şa ğ a aktar l r. Ç e şitli mutasyon tipleri vard r. DNA’n n baz diziliminde (baz yap s nda) g ö r ü len mutasyonlara gen mutasyonlar denir. Gen mutasyonlar bir tek n ü kleotidde oldu ğ u gibi binlerce baz ç iftini de etkileyebilir. Di ğ er mutasyonlar ise kromozom say s nda ve yap s nda olan de ğ i şmelerdir bu t ü r mutasyonlara da kromozom d ü zeyinde mutasyonlar denir. Buna g ö re mutasyonlar; 1. Kromozom say s nda g ö r ü len de ğ i şmeler 2. Kromozom yap s nda g ö r ü len de ğ i şmeler 3. DNA baz yap s nda g ö r ü len de ğ i şmeler (gen d ü zeyinde mutasyonlar)1. KROMOZOM SAYISINDA OLAN DE Ğİ Ş MELER A.Euploidi ( Ö ploidi): Kromozom say s n n n’in katlar şeklinde artmas veya azalmas d r ve artma veya azalma kat say s na g ö re adland r l r. 3n ise triploidi ( ö r: insan i ç in 3n=69), 4n ise tetraploidi ( ö r: insan i ç in 4n=92) gibi adland r l r. Ö ploidi ç e şitleri; a) Monoploidi: Bireyin v ü cut h ü crelerinde gamet h ü crelerindeki kadar (n) kromozom bulunmas d r. Baz canl larda do ğ al olarak g ö r ü len bu durum, insan i ç in hayatla ba ğ da şmaz. b) Poliploidi : Kromozom say s n n n’in katlar şeklinde artmas d r. Poliploidinin ç e şitli tipleri vard r.Otopoliploidi: n’in katlar n n tamam n n ayn t ü rden gelmesi, ayn t ü re ait • olmas d r. Endopoliploidi: H ü cre ç ekirde ğ i i ç erisinde kromozom say s n n n’in katlar • şeklinde h ü cre zar kaybolmadan (h ü cre b ö l ü nmesi olmadan) artmas d r. Allopoliploidi: n’in katlar n n bir k sm n n ba şka t ü rlere ait olmas d r. Birbirine • yak n olan iki t ü r ü n hibridizasyonu sonucu ortaya ç kar. Hayvan h ü crelerinde g ö r ü lmez. Çü nk ü ç iftle şme t ü re ö zg ü d ü r. Bitki h ü crelerinde g ö r ü l ü r. Daha ç ok ticari ama ç l bu t ü r hibridizasyonlar yap l r. Mozaisim: Ayn zigottan olu şan bir organizman n veya bir dokunun ö rne ğ in • h ü crelerinin bir k sm nda 2n kadar kromozom bulunurken, di ğ erinde 3n kadar kromozom bulunmas d r. Bir canl n n h ü crelerinin farkl kromozom kurulu ş lar na sahip olmas d r.Ö plodi Olu ş um Nedenleri 1. Mayoz b ö l ü nme s ras nda ; kromozomlar n kromatitlerine ayr lmay p oldu ğ u gibi bir h ü creye gitmesi sonucunda diploid say da (2n) kromozom ta ş yan gamet h ü cresi olu ş ur. Diploid gamet h ü cre normal kromozom ta ş yan (n) h ü cre ile birle ş irse, ortaya ç kan yavru triploidi (3n) olacakt r. (Otopoliploidi)2. Endomitoz; B ö l ü nmeye gidecek h ü cre b ö l ü nmeden ö nce sentez evresinde kromozom say s n 2 kat na ç kart r. (DNA replike olur). Kromozom say s n 2 kat na ç karm ş h ü cre mitozun profaz ve metafaz evresini ge ç irir, anafaz ve telofaza girmez mitozu tamamlanmaz. H ü cre b ö l ü nmesi (sitokinez) olmaz. B ö ylece kromozom say s her b ö l ü nmede kat kadar artar. 3. Endoredublikasyon; Kromozomlar S evresinde kat kadar artar yani kromatidler b ö l ü n ü r fakat h ü cre b ö l ü nmesi olmaz. B ö ylece sentromerinden birbirine tutunmu ş ç ok say da kromatidten (4-8) olu şan kromozomlar ortaya ç kar. Endoredublikasyon t ü m ö r dokular nda ve spontan d üşü k olgular nda s k g ö r ü l ü r. Endopoliploidi; endomitoz veya endoredublikasyon sonucu ortaya ç kar. İ nsan megakaryosit h ü creleri 8-16 kattan daha fazla kromozom say s na sahiptir. İ nsan kemik ili ğ i h ü crelerinde g ö r ü len bu durum normaldir. Baz durumlarda endopoliploidi gereksinim sonucu h ü crede g ö r ü l ü r. Baz gen ü r ü nlerine ç ok ihtiya ç duyuldu ğ u zaman, h ü crede kromozomlar n ç o ğ alt larak kopyalanmas yap l r. Genomda normalde baz genler ç ok say da tekrarlar halinde kopyalanm ş olarak bulunur. Ö r; rRNA genleri genomda ç ok say da kopyalanm ş tekrarlar halinde bulunmaktad r. Ancak gen ü r ü n ü ne ç ok ihtiya ç duyulan h ü crede ilgili genin kopyalar halinde bulunmas da yeterli olmayabilir. Bu durumda h ü cre t ü m genomun replikasyonunu yapar ve ü r ü ne gereksinim duyulan gen daha h zl ifade edilir.B.An ö ploidi: • Kromozom say s ndaki de ğ i şikliklerin n’in katlar şeklinde olmay p n’den fazla yada az olmas d r. Diploid bir h ü crede 2 adet bulunmas gereken kromozomdan 3, 4, 5 … . adet bulunmas yada haploid bir h ü crede 1 tane bulunmas gereken kromozomdan 2, 3, … . tane bulunmas d r. H ü creler kromozom say s na g ö re adland r l r. Ö rne ğ in, 2n + 1 trizomi, 2n + 2 tetrazomi, 2n-1 monozomi, 2n-2 n ü ll ü zomi gibi .An ö ploidi Olu ş Nedenleri 1.Kromozomlar n Ayr lmamas : Kromozom veya kromatidlerin sentromerlerinden ayr larak bir kutba gitmesi gerekirken, kromozomlar sentromerlerinden ayr lmayarak sadece bir kutba giderler, di ğ er kutba s ö z konusu kromozom gitmez. Bu olaya kromozom ayr lmamas denir. Sonu ç ta olu şan h ü creden birinde ayn kromozomdan iki tane bulunurken, di ğ er h ü crede o kromozomdan bulunmaz. Ayn kromozomdan iki tane bulunan gamet h ü cresi normal kromozom kuruluna sahip e şey h ü cre ile birle şecek olursa, olu şacak h ü cre (ki şi) s ö z konusu kromozomdan iki yerine üç adet bulunduracak, dolay s yla tirizomik olacakt r. S ö z konusu kromozomdan hi ç ta ş mayan gamet, normal kromozomlu gametle birle şecek olursa, ki şide s ö z konusu kromozom bir adet eksik olacak, dolay s yla monozomik birey olacakt r.Kromozom ayr lmamas ; hem mayoz hem de mitoz b ö l ü nme s ras nda g ö r ü l ü r. Mayoz b ö l ü nmede; I. Mayozda ayr lmama olursa bir tetrat oldu ğ u • gibi bir kutba gidecek, II. Mayoz b ö l ü nme de ayr lmama olursa, kromozom oldu ğ u gibi bir kutba gidecektir. Hata I. Mayoz s ras nda olursa 24 kromozomlu gamet hem maternal hem de paternal ü yelere sahiptir. II. Mayozda hata olursa ekstra kromozomlu gamet ya paternal ya da metarnal kromozomlar n her iki kopyas n da ta ş r. Mitoz b ö l ü nmede; zigot olu ştuktan sonraki mitoz b ö l ü nmeler s ras nda kromozomda ayr lmama g ö r ü l ü rse mozaisim ortaya ç kar. Kusurun ortaya ç kt ğ zamana ba ğ l olarak, ki şinin baz h ü crelerinin kromozom say s normalden fazla, baz h ü crelerinde ise normalden az olacakt r. Yani ki şinin baz h ü creleri trizomik, baz h ü creleri monozomik olacak, dolay s yla ki şi mozaik olacakt r. Buna mitotik kromozom ayr lmamas denir.Anafazda Geri kalma: Kromatidler sentromerlerinden ayr l p z t kutuplara giderken biri anafazda geri kal r. Sonu ç ta geri kalan kromozom ç ekirdek i ç ine kat lmaz sitoplazmada kal r ve olu şan h ü creden biri o kromatid a ç s ndan monozomik olur. Yani olu şan gametlerden biri 22 kromatidli olurken, di ğ eri 23 kromatidli olacakt r. 22 kromatidli gamet, normal kromozomlu gametle birle şince olu şan h ü cre 45 kromozomlu olacakt r. Baz durumlarda geri kalan kromozom ö zde ş h ü creye kat labilir, bu durumda h ü cre 24 kromatidli olur, normal kromozomlu gametle birle şince 47 kromozomlu birey olacakt r. Anafazda geri kalma mayoz I veya mayoz II anafaz nda ger ç ekle şir. E ğ er zigot olu ştuktan sonraki mitoz b ö l ü nmeler aras nda anafazda geri kalma olursa, mozaik yap da birey olu şacakt r. An ö ploidi T ü rleri: Hiperploidi: İ nsanda diploid say daki kromozomdan (2n) bir veya daha fazla • kromozom bulunmas d r. S k rastlanan t ü rleri; Trizomi : Kromozom say s n n 2n’den 1 fazla olmas (2n+1) durumudur. – İ nsanda toplam 47 kromozom olur. Ö r; Down Sendromu, (47, XX + 21 veya 47, XY + 21) 21. kromozomun iki yerine üç tane bulunmas d r. Klinefelter Sendromu (47, XXY) , X kromozomunda bir yerine iki adet bulunmas d r. Tetrazomi: (2n + 2): Kromozomlardaki bu d ü zensizlik iki şekilde ortaya – ç kar. Ya belli homolog kromozom ç iftinden 2 yerine 4 adet olmas (48, XXXX) ya da iki ayr homolog kromozom ç iftin trizomisi vard r. Ö r; 48, XX, +1; +14 gibi.Hipoploidi: Diploid kromozom (2n) say s n n 1 veya daha fazla • eksik olmas na ba ğ l olarak ç e şitli t ü rleri vard r. N ü ll ü zomi : Bir kromozom ç iftinden herhangi birinin olmamas yani • karyotipte bir kromozom ç iftinin eksik olmas d r. (2n-2 = 44). İ nsanlarda n ü ll ü zomi karyotipi g ö r ü lmez. Belki de latel etkisi oldu ğ u i ç in fet ü s erkenden at lmaktad r. Monozomi : Diploid kromozom say s n n bir eksik olmas d r. Yani • bir ç iftin iki e ş ü yesinden bir tanesinin bulunmamas d r. Ö r; Turner Sendromu 45, X0 ve monozomi G, (45, XX, G-) sendromlar .3. Mozaisim: Zigot olu ştuktan sonraki mitoz b ö l ü nmeler s ras nda g ö r ü len hatalardan kaynaklan r. Ayn zigottan olu şan bir bireyin h ü crelerinin farkl kromozom kurulu şlar na sahip olmas d r. Somatik h ü crede g ö r ü len bu durum, ki şinin ya ş yla ili şkilidir. E ğ er kromozom ayr lmamalar veya anafazda geri kalma zigotun erken d ö nemdeki mitoz b ö l ü nmeler s ras nda olursa mozaiklik derecesi fazla, ge ç evrelerde veya do ğ umdan sonra ortaya ç kacak olursa mozaiklik derecesi az olur. Yani mozaiklik derecesi ki şinin ya ş ile ters orant l d r.4. Kimerizim: Mozaiklik gibidir. Bireyin v ü cut h ü crelerinin farkl say larda kromozom i ç ermesidir. Mozaiklikten farkl ; h ü crelerin kromozom say lar na sahip olmas , ayn zigottan de ğ il ayr ayr zigottan kaynaklanmaktad r. Yani bir bireyin iki ayr zigottan kaynaklanan, farkl kromozom kurulu şlar na sahip h ü creler i ç ermesidir. Ki ş ide iki ayr zigottan kaynaklanan iki ya da daha ç ok genotipin veya h ü cre bulunmas na kimerizim denir. Ö r; ayr cinsiyetten olan ç ift yumurta ikizlerinde, do ğ umdan hemen sonra kromozom analizi yap lacak olursa, ç ocuklardan birinde hem XX, hem de XY i ç eren h ü creler saptanabilir.Uniparental Dizom : Fertilize ovumda, bir homolog kromozomun her iki ü yesinin de tek bir parental ü yeden gelmesi yani ya maternal ya da paternal k ö kenli olmas d r. Uniparental dizominin tipleri vard r. Bunlar: İ zodizomi; Ebeveynlerden birinden gelen tek bir kromozomun dublike olmas d r. Heterodizomi ; İ ki farkl homolog kromozomun tek bir parental ü yeden gelmesidir.2. KROMOZOMLARDAK İ YAPISAL DE Ğİ Ş İ KL İ KLER Kromozomlardaki say sal de ğ i şiklikler, h ü cre b ö l ü nmesi s ras nda olu şan hatalardan kaynaklan rken, yap sal de ğ i şiklikler kromozomlarda k r lma ve buna ba ğ l olarak da kromozomlardaki yeniden d ü zenlemeler sonucu ortaya ç kar. E ğ er k r lmalar ve yeniden d ü zenlemeler sonucu kromozom say s nda ve gen i ç eri ğ inde bir de ğ i şiklik yoksa bu t ü r mutasyonlara dengeli mutasyonlar denir. Yap sal mutasyonlar (k r lmalar) kendili ğ inden oldu ğ u gibi ç o ğ u zaman fiziksel veya kimyasal mutajenik ajanlar taraf ndan da ortaya ç kmaktad r. Kromozomlarda g ö r ü len yap sal de ğ i şiklikler:1. Translokasyon (yer de ğ i ş tirme): Translokasyon terimi bir kromozomdan kopan par ç an n ba şka bir kromozoma yerle şmesidir. Translokasyon homolog olmayan iki kromozomlar aras nda ger ç ekle şir. Her iki kromozomda da k r lmalar olur. Bir kromozomdan k r lan bir par ç an n, di ğ er kromozomun k r lan par ç as n n ü zerine yap şmas d r. Translokasyonun 3 tipi vard r; kar ş l kl (resiprokal) translokasyon, sentromerde birle şme, transpozisyon (insersiyonel translokasyon).a. Kar ş l kl (resiprokal) Translokasyon: Homolog olmayan iki kromozomda k r lma olur ve k r k par ç alar kar ş l kl olarak yer de ğ i ştirir. Translokasyon sadece iki kromozom aras nda ge ç er ve de ğ i şim kar ş l kl oldu ğ u i ç in total kromozom say s nda de ğ i şiklik olmaz. (n=46).b. Sentromerde birle ş me (Robertson Tipi translokasyon): Akrosentrik kromozomlarda g ö r ü len ö zel bir translokasyon tipidir. Homolog olmayan akrosentrik kromozomlardan birinin uzun kolunda sentromere yak n b ö lgede, di ğ er kromozomunda k sa kolunda sentromere yak n b ö lgede k r lma olur. Bir kromozomun sentromerli uzun par ç as ile di ğ er kromozomun sentromer ta ş mayan uzun par ç as birle şir. Yani iki kromozomun uzun ve k sa kollar (uzun-uzun) (k sa-k sa) birle şir ve translokasyonlu kromozom olu şur. Bu tip translokasyona Robertson tipi translokasyon denir. Ortaya ç kan bu anormal kromozomlardan k üçü k olan bir sonraki b ö l ü nmeye kat lmaz ve kaybolur. B ö ylece k sa kollar n kayb , uzun kollar nda sentromere yak n b ö lgede birle şmesi sonucu, olu şan translokasyonda toplam kromozom say s n=45 olacakt r. Çü nk ü translokasyon iki kromozomun uzun kollar n n birle şmesi sonucu ortaya ç kmaktad r. İ ki homolog olmayan akrosentrik kromozomun birle şmesi s ö z konusudur.Gerek resiprokal gerekse Robertson tip translokasyonda, translokasyonun olu şmas n sa ğ layan k r k par ç alar b ü y ü k bir gen kayb na neden olmayacakt r. B ö yle translokasyon ta ş yan ki şilerde gen kayb olmad ğ ndan, fenotipinde fazla bir de ğ i şiklik olmayacak ki şi sa ğ l kl olacakt r. Bu t ü r translokasyonlara dengeli translokasyon denir. B ö yle translokasyonlu kromozom kurulu şuna sahip ki şilere de dengeli translokasyon ta ş y c denir. B ö yle bir translokasyonlu kromozom ta ş yan bir ki şide sorun yoktur. Ancak dengeli translokasyon ta ş y c s olan ki şinin ç ocuklar n n monozomik yap da trizomik olmas s ö z konusudur.Robertson tipi translokasyonlar, akrosantrik kromozomlar aras nda g ö r ü l ü r D/D D/G en yayg n olan da 14/21 translokasyonudur. Ö r; 14/21 translokasyonuna sahip bir anne; normalden farkl bir kromozom kurulu şuna sahip (genotipi farkl ) olmas na ra ğ men, genotipi eksiksiz ta ş d ğ i ç in fenotip olarak normal g ö r ü n ü ml ü d ü r. B ö yle bir anneden 6 tip yumurta h ü cresi olu şabilir. 1.Sadece bir adet 21 nolu kromozom i ç eren yumurta (monozomi 21) 2.Sadece bir adet 14 nolu kromozom i ç eren yumurta (monozomi 14) 3.Sadece 14/21 translokasyonlu kromozom i ç eren yumurta (ta ş y c ) 4.Hem 14/21 hem de 21 (1 adet) nolu kromozom i ç eren yumurta 5.Hem 14/21 hem de 1 adet 14 nolu kromozom i ç eren yumurta (tirizomi 14) 6.Hem 1 adet 21, hem de 1 adet 14 nolu kromozom i ç eren yumurta (normal)c. İ nsersiyonel translokasyon (transpozisyon): Homolog olmayan iki kromozomdan birinde iki noktadan, di ğ erinde bir noktadan k r lma olur. İ ki k r k aras nda kalan par ç a homolog olmayan di ğ er k r k kromozoma gider ve kayna ş r. Bu tip resiprokal (kar ş l kl ) olmayan translokasyona transpozisyon tip translokasyon denir. B ö yle bir translokasyon sonucu kromozomdan birinde delesyon di ğ erinde artma s ö z konusudur. Bu tip mutasyonlar 3 k r k gerektirdi ğ i i ç in nadir g ö r ü l ü r. B ö yle bir translokasyona sahip ki şi, sa ğ l kl , normal g ö r ü l ü r. Ancak bu ki şi ç ocuklar na, delesyona u ğ ram ş veya art ş olmu ş kromozomlar n aktarabilir ve kromozom anomalisi g ö stermesine neden olabilir.2. Delesyon (Eksilme): Kromozomdan bir par ç an n koparak kaybolmas d r. Kopan par ç an n b ü y ü kl ü ğ ü ne ve ta ş d ğ genlere ba ğ l olarak farkl sonu ç lar a ç ğ a ç kabilir. E ğ er kopan par ç a bir canl i ç in hayati ö nemi olan genleri ta ş yorsa ve homolo ğ unda da bu genlerin sa ğ lam allelleri bulunmuyorsa, canl geli şimi son bulacakt r. E ğ er kopan par ç a bask n genleri ta ş yorsa, homolo ğ u olan alleldeki ç ekinik gen bask n bir gen gibi fenotipte kendini g ö sterir. Sonu ç ta bir kromozomdan bir par ç an n kopup gitmesi sonucu, homolo ğ u olan kromozomda o par ç an n allelinin bulundu ğ u gen b ö lgesi monozomik olacakt r. Genetik metaryelin tek kopyas n n, normalde iki kopya taraf ndan yap lan i şlevi yerine getirememesi klinik sonu ç lara yol a ç maktad r. Ö r; kedi miyavlamas (cri du chat) Sendromu 5. kromozomun k sa kolundaki bir delesyon sonucu ortaya ç kmaktad r.Delesyonlar iki t ü rde g ö r ü lebilir: kromozomun u ç b ö lgesinde tek noktada k r k olur ve k r lan par ç a kopup kaybolur. Kromozomun bir darbe sonucu u ç k sm n n kaybolmas na terminal delesyon veya defisiyens denir. Terminal delesyon pek olas de ğ ildir. Çü nk ü par ç an n koptu ğ u kromozomun u ç b ö lgesi yap şkan kal r ve bir par ç an n buraya eklenmesi beklenir. Oysa delesyondan sonra translokasyon g ö r ü lmemi ştir. İ kinci tip delesyon da, bir kromozomda iki noktadan k r lma olur ve iki k r k par ç a kopar ve kaybolur k r k u ç lar birle şir. Kopan par ç an n sentromeri olmad ğ i ç in bir sonraki b ö l ü nmede i ğ ipliklerine tutunamaz ve kaybolur.Delesyon olu ş nedenleri; tek bir kromozomda, bir noktadan veya iki noktadan k r lma sonucu par ç a kayb olur. Mayoz b ö l ü nme s ras nda e şit olmayan crossing- over (karde ş kromatidler aras ndaki e şit olmayan par ç a de ğ i ş imi), dengeli translokasyon ve inversiyonlar, izokromozom, halka kromozom delesyona sebep olur.3. Dublikasyon: Homolog kromozomlar aras nda ge ç en bir transpozisyon sonucu olu şur. 3 k r k gereklidir. Homolog kromozomlardan birinde iki k r k, di ğ erinde tek k r k olu şur. İ ki k r k aras nda kalan par ç a, homolog kromozomdaki tek k r kl b ö lge aras ndaki aral ğ a yerle şir. Bu yerle şme tandem (12 3434 4) ya da ters tandem (12 3443 ) şeklinde olur. Daha ç ok mayoz b ö l ü nme s ras nda g ö r ü l ü r, bir kromozom par ç as n n iki kopya halinde bulunmas na yol a ç ar. Somatik h ü crelerde her kromozomdan iki adet bulunmas kendili ğ inden olan bir dublikasyondur. Dublikasyonlar, delesyonlara g ö re daha s k g ö r ü lmesine ra ğ men, delesyonlar kadar zararl de ğ ildir. Molek ü ler seviyedeki k üçü k dublikasyonlar evrim a ç s ndan gen farkl la şmas nda ö nemlidir. Atasal bir genin y ü zlerce y l dublikasyonu sonucu gen aileleri olu şur. Bu gen ailelerinin bir k sm ayn fonksiyonu yaparken (histon ve rRNA genleri ) kimileri benzer fonksiyonu ( globinler) baz lar da da farkl fonksiyonlar yerine getirirler. Gen ailelerinin baz lar da mutasyonlar sonucu fonksiyonunu yitirmi ş ps ö dogenler şeklinde bulunurlar. Bu nedenle gen dublikasyonlar n n, gen ifadelerinin farkl la şmas a ç s ndan yararl y ö nleri vard r. Yine de bir gamette dublikasyon olmas kromozomal dengesizlik (parsiyel trizomi)’le sonu ç land ğ i ç in dublikasyon fenotipte bir tak m anomalilere neden olabilir. Dublikasyonlar; e şit olmayan crossing over sonucu ortaya ç kabilir (bir kromozomda dublikasyon varken di ğ erinde delesyon olur). Ayr ca translokasyon, (transpozisyon tipi translokasyon) izokromozom veya inversiyonlar sonucu da dublikasyonlar ortaya ç kabilir. Dublikasyonlar kendini iki tipte g ö sterilir; Tandem Tipi; Kopan par ç an n homolog kromozoma d ö nmeden • yerle şir ve genler ard ard na s ralan r. Ters Tandem; Kopan par ç a homolog kromozom ters d ö nerek • yerle şir.4. İ nversiyon: Tek kromozom ü zerinde olu şan de ğ i şikliktir. Bir kromozomda iki k r k olur. İ ki k r k aras nda kalan par ç a delesyona u ğ ramay p 180 derece d ö nerek tekrar kromozomdaki yerine yerle şirse buna inversiyon denir. İ ki tipi vard r; Perisentrik inversiyon; Kromozomun uzun ve k sa kolunda birer k r k olu şur • ve arada kalan par ç a sentromer i ç erir. Bu sentromerli par ç an n 180 derece d ö nerek yerine tekrar yerle şmesine perisentrik inversiyon denir. Bu inversiyon tipi sentromeri i ç ine ald ğ i ç in hem baz dizisi hem de kromozom şekli de ğ i şir. Parasentrik inversiyon; Kromozomun tek kolunda iki k r k olur. İ ki k r k • aras nda kalan par ç an n 180 derece d ö nerek tekrar yap şmas na parasentrik inversiyon denir. Kromozom şeklinde de ğ i şiklik olmaz, baz s ras de ğ i şir. Perisentrik veya parasentrik inversiyonlu kromozom ta ş yan ki şide gen kayb veya fazlal ğ olmad ğ i ç in, ki şi fenotipik olarak normaldir. Ancak b ö yle bir kromozom ta ş yan ki şi farkl gametler olu şturur ve ki şinin ç ocuklar dengesiz kromozom ta ş yabilir. Çü nk ü inversiyonlu kromozom, mayoz b ö l ü nme s ras nda e şit olmayan krosing – over (C/O) yol a ç ar. Parasentrik inversiyon olan kromozomda mayoz b ö l ü nmede C/O s ras nda ilmek olu şur ve bunun sonucunda disentrik ve asentrik kromozom ta ş yan gametler olu şur. B ö yle bir gametin normal gamet ile birle şmesi sonucu canl bebek do ğ umlar olmaz. Perisentrik inversiyonlu kromozom ta ş yan bir ki şi mayozda C/O s ras nda hem delesyonlu hem de dublikasyonlu gamet olu şumuna sebep olur. Halka (ring) Kromozom: Delesyon ve inversiyonda oldu ğ u gibi tek kromozomda olu şan yap sal de ğ i şikliktir. Bir kromozomun iki ucunda da k r klar olu şur ve k r k u ç lar yap şkanl k kazanarak birbirine tutunur ve sonu ç ta halka şeklinde kromozom olu şur, kopan par ç alar kaybolur. Halka kromozomunun olu ş mas i ç in bir kromozomun iki ucundan iki par ç an n kopmas (delessiyon) gereklidir. Buna bir kromozomda iki defisiyens gereklidir denilebilir. Kopan par ç an n b ü y ü kl ü ğ ü ne g ö re, ortaya ç kan d ü zensizli ğ in de sonucu de ğ i şir. Halka kromozoma olduk ç a s k rastlan r. X ş nlanmas ndan sonra t ü mor h ü crelerinde s k g ö r ü l ü r. 7.Disentrik kromozom: Sentromeri olan iki kromozom par ç as n n sentromersiz k r k u ç lar n kaybederek ucuca birle şmesinden olu şan iki sentromerli kromozomdur. Disentrik kromozomlar iki sentromeri olmas na kar ş l k, bir sentromerin inaktif olmas veya kromozomlar n kutuplara ç ekilmesi s ras nda birbiri ile uyumlu bir şekilde kutuplara gitmesi durumunda bu kromozomlara ps ö dodisentrik kromozomlar denir. En fazla cinsiyet kromozomlar ve akrosentrik kromozomlarda g ö r ü l ü r. Kromozom yap s ndaki de ğ i şiklikler sonucu olu şan yeni d ü zenlemeler gen i ç eri ğ i a ç s ndan dengeli veya dengesiz olabilir. Kromozom kayb olmaz. 3. GEN MUTASYONLARIDNA baz dizisinde olu ş an de ğ i şimlere gen mutasyonlar denir. Spontan olabilece ğ i gibi fiziksel ve kimyasallar gibi mutajenler taraf ndan da ind ü klenebilir. DNA baz dizisinde olan de ğ i şiklikler tek bir n ü kleotidte oldu ğ u gibi binlerce baz ç iftinde de olabilir. Binlerce baz ç iftinde olan de ğ i şimler b ü y ü k delesyonlar veya insersiyonlar şeklinde olabilir. Tek bir n ü kleotidte olan de ğ i şimlerde delesyon, insersiyon, inversiyon gibi ç e şitti tipte olabilir.1.Nokta Mutasyonlar : Bir amino asit (aa)’de kar ş l kl gelen kodonda ( üç l ü – baz dizisi) bir n ü kleotidin de ğ i şmesi kodonun ba şka bir aa’de kar ş l k gelmesine neden olur. Bu t ü r mutasyonlara misense (yanl ş anlaml mutasyon) denir.Bir aa’de kar ş l k gelen kodonda n ü kleotidlerden birinin de ğ i şmesi sonucu – stop kodonlar (UAA, UAG, UGA) olu şur ve kodon hi ç bir aa’de kar ş l k gelmez ise bu t ü r mutasyonlara nonsense (anlams z) mutasyon denir. Non-sense mutasyonlar sentezlenmekte olan polipeptidin uzunlu ğ unu etkiler. Transkripsiyonu etkilemez. mRNA ü zerindeki kodonlardan birinin stop kodonuna d ö n üş mesi polipeptid sentezinin erken sonlanmas na neden olur. B ö ylece olu şan polipeptid zinciri normalden k sa olur ve sentezlenen polipeptid fonksiyonel olmaz. Bunun tam tersi bir mutasyonda, stop kodonlar ndan birinde, bir n ü kleotidin de ğ i şmesi sonucu, stop kodonu bir aa’de kar ş l k gelen kodona d ö n üşü r. Bu durumda sentezlenen polipeptid normalden uzun olur. Bir n ü kleotid bir genin herhangi bir b ö lgesine – eklenmi ş/ ç kar lm şsa bundan sonraki kodonlar n dizili şi de ğ i şir ve bunlara kar ş l k gelen aa’ lerde de ğ i şir. Bu t ü r mutasyonlara framesthift ( ç er ç eve kaymas ) mutasyonlar denir. Bu t ü r mutasyonlar genin anlam n de ğ i ştirir. Sonu ç olarak nokta mutasyonlar nda; 1. Bir baz ç ifti ba şka bir baz ç iftine d ö n üş ebilir.(s ü bstit ü syon) 2. Bir baz ç ifti delesyona u ğ rayabilir. 3. Bir baz ç ifti gen i ç ine kat labilir (adisyon, insersiyon)1. S ü bstit ü syon: Bir baz ç iftinin ba şka bir baz ç ifti ile de ğ i şmesine s ü bstit ü syon denir. Baz ç iftlerinin de ğ i şmesi iki t ü rl ü olur. Bunlardan; Bir p ü rin baz n n bir p ü rin baz ile, bir pirimidin baz n n-bir – pirimidin baz ile de ğ i şmesine transisyon mutasyonlar denir. Bir p ü rin baz n n- bir pirimidinle, bir pirimidin baz n n- bir p ü rinle – de ğ i şmesine transversiyon denir.Normalde transversiyon mutasyonlar n n transisyon mutasyonlar na g ö re daha s k olu şmas beklenirdi. Çü nk ü transversiyon olu şma riski transisyonun iki kat d r ve her bir baz i ç in tek bir transisyona kar ş l k iki transversiyon olu şur. Oysa g ö r ü len durum farkl olup transisyonlar n g ö r ü lme s kl ğ transversiyona g ö re daha fazlad r. Bu durum, baz (n ü kleotid) de ğ i şimlerinin tesad ü f ve rasgele olmad ğ n baz de ğ i şimlerinin daha ç ok tercih edilen bir mutasyon mekanizmas oldu ğ unu g ö sterir.DNA yap s nda g ö r ü len modifikasyonlar, DNA’da transisyon tarz mutasyonlar n daha s k oldu ğ unu g ö stermi ştir. Ö r; DNA’da “ C ” baz metillenerek modifiye olur. C’nin metilasyonu daha ç ok, C’ler G’nin 5’ ucuna yak n yerle ştikleri zaman metillenirler. CG’nin din ü kleotidlerinde C’nin spontan olarak deaminasyonu C’nin T’e d ö n üş mesini sa ğ lar, bu da transisyonlar n oran n art r r. Sonu ç ta C - T, A - G nin transisyonlar artar. Bu nedenle CG’nin din ü kleotidleri genomda mutasyona en fazla yatk nl k g ö steren b ö lgelerdir.2.Bir baz ç iftinin delesyonu veya bir baz ç iftinin eklenmesi: Bir kodon 3 bazdan olu şmaktad r ve her bir kodon bir aa’de kar ş l k gelir. Gen i ç erisinde 3’ ü n katlar olmayacak şekilde bir baz n delesyonu veya bir baz n addisyonu , bundan sonraki kodonlar n baz dizisini de ğ i ştirecek ve bunlara kar ş l k gelen aa’lerde de ğ i şecektir. Dolay s yla 3’ ü n katlar olmayacak şekilde n ü kleotidlerin delesyonu veya adisyonu, frameshift ( ç er ç eve) kaymas na mutasyonlara yol a ç acak ve bu da genin okuma ç er ç evesini de ğ i ştirecektir.E ğ er bir gene 3’ ü n tam katlar şeklinde bir kodon • eklenirse veya bir kodon delesyona u ğ rarsa; bu durumda; genin kodlad ğ polipeptid dizisinde; delesyona u ğ ram ş b ö lgeye kar ş l k polipeptidde aa delesyonu , insersiyonun oldu ğ u b ö lgeye kar ş l k polipeptidde aa insersiyonu g ö r ü l ü r.Geni ş Delesyon ve İ nsersiyonlar: DNA baz dizisindeki de ğ i şimler; bir n ü kleotidden (bir baz ç ifti) binlerce baz ç iftine kadar g ö r ü nebilmektedir. Bir baz ç iftindeki mutasyonlar nokta mutasyonlar olup; kendini insersiyon, delesyon veya substitisyon şeklinde g ö sterir. Nokta mutasyonlar d ş nda daha b ü y ü k DNA dizilerinde de delesyon veya insersiyonlar ortaya ç kar. Daha geni ş insersiyon ve delesyon mutasyonlar , homolog DNA dizileri aras ndaki e şit olmayon C/O’dan, • hatal kombinasyondan ortaya ç kar. • genomda bulunan ç ok say da tekrardan olu şan DNA dizileri • (kodlanmayan DNA dizileri) aras ndaki hatal rekombinasyon, genomda bulunan tekrar dizilerinden olu şan, hareketli DNA • elemanlar , genomda kat ld ğ yere g ö re farkl mutasyonlara yol a ç ar. Bir genin exon b ö lgesine yerle şerek, buradaki kodlanan dizinin bozulmas na ve gen inaktivasyonuna sebep olabilir.N ü kleotid De ğ i ş imi (Nokta Mutasyon) Sonucu Olu ş an Mutasyon Tipleri Yanl ş anlaml (missense) mutasyonlar ; aa • de ğ i şimine yol a ç ar. Bazlar n subtitasyonu yani insersiyon veya inversiyon sonucu olu şabilir. Bir aa’de kar ş l k gelen kodan ba şka bir aa’de kar ş l k gelmesine yol a ç ar. Anlams z (nonsense) mutasyonlar , erken stop • kodonu olu şturur ve hi ç bir aa kar ş l k gelmez. Bir n ü kleotidin ba şka bir n ü kleotide d ö n üş mesi sonucu ortaya ç kar. Sense mutasyonlar , stop kodonu bir aa ka ş l k gelen • kodona d ö n üş ebilir. Bir n ü kleotidin ba şka bir n ü kleotide d ö n üş mesi sonucu ortaya ç kar.RNA i ş leme mutasyonlar ; RNA i şlenmesi s ras nda, • intron b ö lgelerinde olu şan mutasyonlar veya poliadenilasyon b ö lgelerinin delesyona u ğ ramas gibi mutasyonlar anormal RNA i şlenmesine yol a ç ar. Anormal splicing (RNA i şlenmesi) s kl kla ç er ç eve koymas mutasyonlar na neden olur ve premat ü re dur kodonu olu şturur. Reg ü lat ö r mutasyonlar; Reg ü lat ö r b ö lgeyi olu şturan • DNA dizilerindeki de ğ i şimler; transkripsiyon fakt ö rlerinin ba ğ lanmas ni, transkripsiyonel kontrol ü ve gen ekspresyonunu etkilemektedir.Delesyon ve İ nsersiyon Sonucu Olu ş an Mutasyon Tipleri Bir n ü kleotidin eklenmesi veya ç kar lmas , • ç er ç eve kayma mutasyonlar na neden olur. E ğ er delesyon/insersiyon olan bazlar n say s • 3’ ü n katlar şeklinde ise kodonlar n kayb na veya kazanc na neden olur. B ü y ü k gen delesyonlar , inversiyonlar , • f ü zyonlar ve dublikasyonlar, olu ştu ğ u gen b ö lgesine g ö re gen aktivitesini farkl ş ekilde etkiler . Bu mutasyonlar hatal rekombinasyonlar sonucu ortaya ç kar.Alu ve L1 (tekrarlayan baz dizileri) elementlerinin • insersiyonu, transkripsiyonu bozmakta ve kodlanan dizilerin aras na girmektedir. 3’l ü n ü kleotid tekrar dizilerinin artmas ; kodlanan • b ö lgede meydana gelen bir tekrar , anormal proteini meydana getirir. Oysa, transkribe olmayan b ö lgede artan tekrar say s ise transkripsiyonu ve mRNA i ş levini engeller.MUTAJEN İ K AJANLAR DNA yap s nda olu şan mutasyonlar spontan oldu ğ u gibi ç e şitli fiziksel ve kimyasal mutajenik ajanlar taraf ndan da ind ü klenir. Hem spontan de ğ i şimlerin hem mutajenlerin farkl tipleri olup, mutasyona sebep olan ajanlar şu şekilde grupland r labilir:Tautomerik De ğ i ş imler : Do ğ al nokta mutasyonlar na yol a ç an en ö nemli fakt ö r bazlar n spontan olarak tautomerik formlara d ö n üş mesidir. DNA’da bulunan bazlar normalde keto veya amin formunda bulunur. Bunlardan T ve G’nin keto formunda iken A ve C amin formunda bulunur. Spontan olarak bazlar bir proton kaybederek keto formundan enol formuna, amin formundan da imin formuna d ö n üşü rler. Bazlar n bu şekilde keto formundan enol, amin formundan imin formuna d ö n üş mesine tautometrik d ö n üşü mler denir. Tautometrik d ö n üşü mler, transisyon nokta • mutasyonlar n n olu şumuna zemin haz rlamaktad r. DNA ç ift sarmal nda tautomerize olmu ş baz, DNA replikasyonu olmad ğ s ü rece mutasyona sebep olmaz. Yani h ü cre ç o ğ almas olmadan tautomeri ile mutasyon olmaz. Totomer olmu ş bazlar DNA replikasyonu s ras nda yanl ş baz e şle şmesine yol a ç arak transisyona neden olur. Ö rne ğ in; A baz totomerizasyonla imin formuna d ö n üşü r. • A* sahip bir DNA, ilk katlanmas nda biri hatal (A*-C), di ğ eri do ğ ru (A-T) baz ç iftini ta ş yan iki ç ifte sarmal verir. Hatal baz ç iftini ta ş yan ç ifte sarmal, bir katlanma daha ge ç irdi ğ inde (A*-C---> A-C, G-C) ç ifte sarmallardan biri, ba şlang ç taki A-T yerine G-C ta ş r olmu ştur (tranzisyon): T baz totomerizasyonla keto formuna d ö n üşü r. Totomer T* baz i ç eren DNA iplik ç i ğ i ilk replikasyonda biri hatal (yanl ş e şle şmi ş) baz ç iftini ta ş yan (T*-G), di ğ eri do ğ ru (T-A)’n n baz ç iftini ta ş yan 2 ç ifte sarmal verir. Hatal baz ç iftini ta ş yan ç ifte sarmal bir rep. Daha ge ç irdi ğ inde ba şlang ç taki T-A baz e şle şmesi G-C baz ç iftine d ö n üşü r ve transisyon nokta mutasyonu olu şur. Ayn şekilde C’nin totomerizasyonu, DNA1 rep.da C-A’n n baz e şle şmesine, 2 rep.da ise T-A’n n baz ç iftine d ö n ü s ü yor. Ba şlang ç ta C-G A-T baz ç iftine d ö n üş mektedir.2. Kimyasal Ajanlar: Kimyasal ajanlar, alkilleyici olanlar , alkilleyici olmayanlar ve interkalasyon yapanlar olmak ü zere 3 ba şl k alt nda incelenebilir. Bu ajanlar DNA yap s nda, deaminasyon, depurinizasyon, substit ü syon, insersiyon ve delesyon şeklinde ç e şitli tipte nokta mutasyonlar olu ştururlar.a) Alkilleyici ajanlar: Alkilleyici ajanlar, p ü rin bazlar n ö zellikle de G’nin 7.N atomuna alkil grubu ekleyerek depurinizasyona neden olurlar. Dep ü rinizasyon ; p ü rin bazlar n n DNA’dan koparak ayr lmas na denir. Alkillenmi ş olan G’nin 1.N iyonla ş r ve 7-alkil-guanin DNA zincirinden tamamen kopabilir. B ö ylece dep ü rinize olmu ş iplikcikteki bo ş kalan yere, replikasyon s ras nda herhangi bir baz gelebilir. Ba şlang ç taki baz ç ifti, C-G ise buraya G- C, T-A veya A-T baz ç ifti gelebilir.b) Alkilleyici olmayan kimyasallar: Alkilleyici olmayanlar DNA’da bulunan bazlar n yap s nda ç e şitli de ğ i şikliklere neden olarak mutasyona yol a ç arlar. HNO2 (nitr ö z), H2NOH (hidroksilamin), formaldehid (HCOH) alkilleyici olmayan ajanlar olup bunlar daha ç ok bazlar n amin grubu ile reaksiyona girerler.Formaldehit : Daha ç ok amin gruplar ile reaksiyona girer. • Baz durumlarda, DNA, RNA ve proteinler aras nda ç apraz ba ğ lanmalar yapar. Nitroz : Bazlar n amin grubu ile reaksiyona girerek • bazlar n deaminasyonuna neden olur. Deaminasyon, bazlardan amin grubunun uzakla şt r lmas na denir. Deaminasyon, bazlar n ba şka bazlara d ö n üşü m ü ne yol a ç ar. Nitr ö z, A, C ve G’nini deaminize eder ve G › ksantine, A › hipoksantin, C › U’le d ö n üşü r. Guaninin › ksantine d ö n üş mesi replikasyonda bir de ğ i şiklik yapmaz. • Adenin › hipoksantine d ö n üş mesi, DNA replikasyonu s ras nda • yanl ş baz e ş le ş mesine yol a ç ar. Çü nk ü hipoksantin T yerine C ile baz e ş le şmesi yapar. Sitozinin › Uralise d ö n üş mesi, replikasyon s ras nda yanl ş baz • e ş le ş mesine yol a ç arak mutasyonlara sebep olur. Sitozinin deaminasyonu sonucu G’nin yerine A’le baz e şle şmesi yapar.DNA’da C ç o ğ u zaman 5.atomundan metilenmi ş olarak • bulunur ve metilenmi ş C’de deamine olabilir. Metilenmi ş C’nin deaminasyonu sonucu T baz na d ö n üşü r. Sonu ç ta, G’ninle e şle şen C’in A’le e şle şebilir duruma gelir. Hidroksilamin: Ö zellikle tek zincirli n ü kleik asitleri etkiler • C’nin 6.atomundaki amin grubunun yerine ge ç er ve G’ninle e şle şen C’ni A’ninle e şle şebilir duruma getirir.c) İ nterkalasyon yapan kimyasallar: Ç ift sarmaldaki bazlar n aras na girip yerle şebilen kimyasallard r. Ö rnek olarak akridin arange, proflavin, akriflavin verilebilir. İ nterkalasyon yapanlar, replikasyon s ras nda DNA polimeraz n hata yapmas na yol a ç ar . İ nsersiyon, delesyon ve substitasyonlara sebep olur.3. Baz anologlar : Bazlar n yerine ge ç en, bazlarla ayn fonksiyonu yapan, ancak kimyasal yap s farkl olan ajanlard r. Spontan mutasyonlarda oldu ğ u gibi, (tautomer formlar) baz anologlar nedeni ile mutasyonlar n olu ş abilmesi i ç inde replikasyon, ba şka bir deyimle h ü cre ç o ğ almas gereklidir. Ç o ğ almadan stabil duran h ü crelerde bu t ü r mutasyonlar olu şmaz. Oysa baz kimyasal mutajenler (nitr ö z, hidrosilamin), bazlar n yap lar n do ğ rudan (replikasyona gerek kalmadan) de ğ i ştirebilirler. 2 ö nemli baz anolo ğ u vard r. Bunlar;5’ -Bromodeoksi ü ridin (5’-BUdR): 5 - Broma-deoksi ü ridin bir T baz anolo ğ udur. T yerine ge ç er. Bromo-urasil T’deki metil grubu yerini Brom atomunu almas ile olu şur. Normalde T gibi davran r ve A’le e şle şir. Bazen keto formundan enol forma d ö n üşü r ve A’n n yerine G’le e şle şir. Sonu ç olarak ba şlang ç ta A-BUdR olan baz ç ifti 2 replikasyon sonra ba şlang ç taki A-T yerini G-C olacakt r.2-amino-p ü rin (2-AP) : Bu baz anolo ğ u bir A baz anolo ğ udur. DNA’da A’n n yerine ge ç er A’n n gibi davran r T’le e şle şir. Baz durumlarda ise T yerine C’le e şle şerek, ba şlang ç taki A-T baz ç ifti yerine G-C’nin baz ç iftinin olu şmas na yol a ç ar ve b ö ylece transisyon nokta mutasyonlar ortaya ç kar.4. Fiziksel Ajanlar: Bunlardan en ç ok bilinenleri, elektromanyetik ş n mlar ve par ç ac k ş n mlard r. Elektromanyetik ş n mlar: a) Kendi aras nda iyonla şt r c olanlar ve olmayanlar şeklinde ikiye ayr l r:İ yonla ş t r c olmayan ş n mlar: İ yonla şt rmadan mutasyon yapan ş n mlar olup, ultraviyole (UV) mor ö tesi ş n mlard r. UV, DNA yap s nda pirimidin dimerlerinin olu ş mas n sa ğ lar. Kom şu iki pirimidin bazlar n n (T, C) birbirleri ile ba ğ lanmas na pirimidin dimerleri denir. UV ö zellikle Timin dimerlerinin olu şmas n sa ğ lar. Pirimidin dimeri i ç eren DNA ç ift sarmal ndan replikasyon yapmak zordur ve bu b ö lgelerde DNA replikasyonu durur. Olu şan primidin dimerleri DNA tamir enzimleri taraf ndan tan nanarak onar l r. Baz durumlarda, h ü cre DNA onar m mekanizmas da yetersiz kal r ve h ü cre ö l ü me gider. Ancak bunlar n yerini almak i ç in ç o ğ almaya ç al şan h ü creler de sponton mutasyon ve kanserle şme riski artar. DNA replikasyon say s artt k ç a hata olas l ğ da artabilir. Xeroderma pigmentosumlu hastalar n cilt kanserine yakalanmalar bu duruma bir ö rnektir.İ yonla şt r c ş n mlar; X, gama ve kozmik ş nlard r. Bu ş n mlar h ü cre i ç erisinde reaktif iyonlar ve serbest radikaller olu şturur. Olu ş an serbest radikaller, DNA baz yap s na girerek onlar n yap lar n de ğ i ştirir. X ş nlar kromozom k r klar na yol a ç ar.b) Par ç ac k ş n mlar: Par ç ac k ş n mlar da h ü cre i ç erisinde iyonlar n ve serbest radikallerin olu şumuna yol a ç ar. Serbest radikallerde DNA yap s na girerek DNA’da bozulmalara neden olur. Par ç ac k ş n mlar n belli ba şl lar ; - (h zland r lm ş serbest elektron), + (h z- land r lm ş serbest pozitron), p+ (hidrojen ç ekirde ğ i),n º (n ö tron),+2 (Helyum ç ekirde ğ i) ve de ğ i şik izotop ç ekirdekleri olarak bilinirler. Gerek dalga karakterli (elektromanyetik)iyonla şt r c ,gerekse partik ü l yap l iyonla şt r c ş n mlar, al nd klar dozlara g ö re, canl n n bir ka ç saat i ç indeki ö l ü m ü nden tutun da birka ç y l sonras nda ba ğ ş kl k (imm ü n) yetmezli ğ i ya da kanserden ö l ü m gibi sonu ç lara yol a ç abilirler.