MUTASYON ve MUTAJENLER

1
MUTASYON ve MUTAJENLER

• Doç. Dr.
  Öztürk ÖZDEMIR
• Aralik 2004

2
?Mutasyon Genomik yapida (DNA ya da RNA)
meydana gelen degisikliklerin tümüne denir
3
MUTASYON1-Meydana gelis biçimi, tipi ve
etiyolojisinde yatan etkenler2-Meydana geldigi
doku hücre tipi3-Meydana geldigi hücre doku
evresi4- Meydana geldigi DNA dizileri gen
bölgesi5- Büyüklügü 6- Fenotipte rol alip
alamayacagi açisindan degerlendirilmelidir.
4
MUTASYONLAR

• I- Fenotipteki etkilerine göre
• II- Büyüklüklerine göre
• III- Meydana gelis biçimlerine göre
• IV- Genom-gen üzerindeki etkilerine göre ilk
  asamada gruplandirilir.

5
I-Fenotipik etkilerine göre

• Patojenik- patolojik mutasyonlar
• Non-patojenik- patolojik olmayan mutasyonlar
• - silent mutasyonlar
• - resessif mutasyonlar
• -non-genomik bölge mutasyonlari

6
II-Büyüklüklerine göre mutasyonlar

• Mikroskopik (makro mutasyonlar)
• -2000 kb ve daha büyük
• Submikroskopik (mikro mutasyonlar)
• - Bir tek baz yada
• - mikroskop düzeyinde
  degerlendirilmeyecek kadar küçük bant ya da
  subbant düzeyinde olamayan mutasyonlar

7
A-Mikroskopik mutasyonlar

• Isik ya da elektron mikroskoplarla kolaylikla ve
  kromozom düzeyinde saptanabilen total kromozom,
  kromozom kolu, bant, subbant düzeyinde DNA
  bölgesini ilgilendiren 2000 kb büyüklügündeki
  mutasyonlara denir (Makromutasyonlar).

8
A- Mikroskopik mutasyonlar

• Kromozomal Mutasyonlar, iki temel grupta
  toplanir
• 1. Sayisal Kromozom Anomalileri
• 1.a, Euploidi Haploid yapinin katlari
  seklindeki kromozom artislari
• - Monoploidi n sayida kromozom, insanda bu
  deger 23 tür
• - Diploidi 2n
• - Triploidi 3n
• - Tetraploidi 4n
• - Pentaploidi 5n ( insanda 115 kromozom
  durumu)
• 1.b, Aneuploidi Haploid yapinin katlari
  seklinde olmayan kromozom artislari
  (Hiperaneuploidi, n yada 2n1) yada azalislari
  (hipoaneuploidi, n yada 2n-1)
• Örnegin Down sendromu 47,XX21
• Klinefelter sendromu
  47, XXY
• Trizomi 13 sendromu
  47, XX13
• Turner sendromu
  45, X

9
2- Yapisal Kromozom Anomalileri2.1
Translokasyon -Birden fazla kromozomlararasi
parça alisverisi -Kromozomlar homolog ya da
non-homolog olabilir -Transloke olunan parça
kromozomun kisa ya da uzun kolu düzeyinde
olabilecegi gibi bant, subbant düzeyinde de
olabilir. 2.1.1. Resiprokal translokasyon
(Robertsonian) 2.1.2. Non-resiprokal
translokasyon 2.1.3. Sentrik füzyon
translokasyon2.2 Delesyon - Birden fazla
kromozomda meydana gelebilir - Kromozomdan bir
ya da birden fazla gen bölgesinin kaybina
denir - Kromozomda en az iki kirilma bölgesinin
olmasi gerekir2.3. InsersiyonHerhangi bir
kromozomun farkli bölgelerine baska bir kromozoma
ait bant ya da subbant düzeyinde bir kisminin
katilmasidir.
10
2.4. Inversiyon - Perisentrik sentromeri
içeriyorsa - Parasentrik sentromeri
içermiyorsa2.5. Dublikasyon2.6.
IzokromozomTam metasentrik yapida kromozom2.7.
Ring kromozom2.8. Gap (aralik)2.9. Frajil
bölge yapisi FraXq 27-28 Martin Bell
sendromu. Insanda en yaygin frajil bölge
mutasyonu gösteren kromozomlar 2q13,6p23,9p23,
12q13 ve 20p11 dir.
11
B- Submikroskopik mutasyonlar

• Mikroskopla varligi saptanamayan, bir tek baz
  (AGC ya da T olabilir) ya da 200 kb
  büyüklügünde olan mutasyonlara denir
  (Mikromutasyonlar ya da nokta mutasyonlar).

12
I- Baz düzeyinde Meydana Gelen
Mutasyonlar1.Transisyon Pürin Pürin ya da
Primidin Primidin2.Transversiyon Pürin
Primidin ya da Primidin Pürin3. Insersiyon4.
Delesyon5. Frame Shift (çerçeve kaymasi)6.
Silen (Sessiz) mutasyon DNA üçlü (triplet)
kodonunda bir nokta mutasyona ragmen kodondan
sentezlenen aminoasitde degisiklige neden
olmuyorsa denir.Ör TTA ? TTG (Transisyonel
silent mutasyon) lösin
lösin
13
7. Missens (Kayip) Mutasyon DNA üçlü (triplet)
kodonunda bir nokta mutasyon sonrasinda kodondan
sentezlenen aminoasitde degisiklige neden
oluyorsa denir. Ör GCA ? GAA
(Transversiyonel missens mutasyon)
alanin glutamik asit 8. Nonsens
Mutasyon Üçlü (triplet) kodonda meydana gelen
bir nokta mutasyon sonrasinda kodon STOP kodona
neden oluyorsa denir. Ör TTA ? TGA
(Transversiyonel missens mutasyon)
alanin STOP
14
II-Gen Düzeyinde Meydana Gelen Mutasyonlar 1-Reg
ülatör (düzenleyici) gen alt birimi
mutasyonlari 2- Promotor (idame ettirici) gen
alt birimi mutasyonlari 3- Yapisal gen alt
birimi mutasyonlari 4- Operatör gel alt birimi
mutasyonlari 5- Toplam gen delesyonlari 6-
Enhancer bölge mutasyonlari 7- Silencer bölge
mutasyonlari
15
Frame-shift Mutasyon

• 1 4 7 10 13 16
  19
• ATG GG?A GCT CTA TTA ACC TAA
• met gly ala leu leu thr
  stop
• ?
• ATG GGG AGC TCT ATT AAC CTA ATT TGA
• met gly ser ser ile asn
  leu ile stop

16
Mis-sens Mutasyon(Transversiyonel-mis-sens nokta
mutasyon)

• 1 4 7 10 13 16
  19
• ATG GGA GCT CTA TTA ACC TAA
• met gly ala leu leu thr
  stop
• ?
• ATG GGA GCT CTA TTT ACC TAA
• met gly ala leu phe thr
  stop

17
Non-sens / tRNA supressör Mutasyon(Transversiyone
l-non-sens nokta mutasyon)

• ATG GGA GCT CTA TTA ACC TAA
• met gly ala leu leu thr
  stop
• ?Non-sens
• ATG GGA GCT CTA TGA ACC TAA
• met gly ala leu Stop
• ?tRNA supressör
• ATG GGA GCT CTA TGA ACC TAA
• met gly ala leu trp
  thr stop

18
Revers Mutasyon(Ters- birinci revers - mutasyon)

• 1 4 7 10 13 16
  19
• ATG GGA GCT CTA TTT ACC TAA
• met gly ala leu phe thr
  stop ?2.mutasyon
• ATG GGA GCT CTA TTA ACC TAA
• met gly ala leu leu thr
  stop

19
Revers Mutasyon(Ikinci bölge - second side -
revers mutasyon)

• 1 4 7 10 13 16
  19
• ATG GGA GCT CTA TTT ACC TAA
• met gly ala leu phe thr
  stop ? 2.mutasyon
• ATG GGA GCT CTA CTT ACC TAA
• met gly ala leu leu thr
  stop

20
GEN DÜZEYINDE GÖRÜLEN MUTASYONLARIN PATOJENITE
DÜZEYLERI

• Mutasyonun Gen fonksiyonu
  
• gendeki yerlesimi üzerindeki
  etkisi Yorum
• Multigen delesyonu GEOK
  Bilesik gen
  sendromlari
• Toplam gen delesyonu GEOK
  Agir klinik tablo
• Toplam ekson kaybi GEOK
  Unstabil protein
  sentezi
• Ekson içi delesyonu GEOK
  Prematür stop kodon
  olusumu
• Toplam intron kaybi yok
  __
• Splice bölge mutasyonu GEOK yada
  ekspresyonda azalma Modifiye protein
  sentezi
• Promotor bölge mutasyonu
  
  Promotor bölgenin toplam mutasyonu gen
  fonksiyonunu tamamen ortadan kaldirir
• Stop kodon mutasyonu Modifikasyon
  Modifiye protein sentezi
• PoliA sinyal bölge mutasyonu GEOK
  -toplam delesyon non-fonksiyonel gene neden olur
• -kismi delesyon
  yada insersiyon protein ekspresyonunu
  degistirir

21
NOKTA MUTSYONU ORANLARI

• Mutasyon Tipi Sayi
• Büyük delesyonlar
  1992 9
• Kompleks rearrengements 226
  1
• Büyük Insersiyonlar ve dublikasyonlar 130
  0.6
• Rpeat extepentions
  30 0.01
• Küçük insersiyon ve delesyonlar 148
  0.7
• Küçük insersiyonlar
  1329 6
• Küçük delesyonlar
  3662 16

22
NOKTA MUTSYONU ORANLARI

• Mutasyon Tipi Sayi
• Regülatör bölge/tek baz
  169 0.6
• Splisiyonel/tek baz
  2203 9
• Nonsens
  2642 11
• Missens
  10490 46
• Silent
  nadir 0.08
• Frame-Shift
  nadir 0.01

23
III- MEYDANA GELIS MEKANIZMALARINA GÖRE
MUTASYONLAR

• 1- Spontan sporadik
• 2- Kromozomlararasi yeni düzenlemelerle meydana
  (rearrangement) gelen de novo
• 3- Kalitsal (ailesel) Mutasyonlar
• 4- Indüklenmis Mutasyonlar (Akciger kanserleri
  polisiklikhidrokarbonlar)

24
ORGANIZMA DÜZEYINDE ETKILI MUTASYONLAR

• ?Organizmada meydana gelebilecek herhangi bir
  mutasyon, fonksiyonel bir proteinin sentezini
  ilgilendiriyor ve organizma söz konusu mutant
  proteinin farkli sentezlenmesi yada
  sentezlenmemesini tolere edemiyor ve bu durum
  organizmanin ölümü ile sonuçlaniyorsa bu
  mutasyonlara LETAL mutasyonlar adi verilir.

25
Letal Mutasyonlar1- Oksotrofik (Auxotrophic)
MutasyonlarMutasyon temel bir aa gibi
esensiyel bir metabolitin biyosentezini
ilgilendiriyor ve bu metabolitin yoklugunda hücre
yasamini sürdüremiyorsa denir. Bu mutasyonlarda,
ilgili metabolit disaridan verilirse mutasyon
etkisi ortadan kaldirilir ve organizma yasamina
devam eder.2- Protrofik Mutasyonlar Disaridan
ilgili metabolit temin edilse dahi mutajenik
etkisi ortadan kaldirilamayan letal mutasyonlara
denir. 3- Regülatör (düzenleyici) Mutasyonlar4-
Revers (ters) Mutasyonlar 4.1- Geri 4.2-
Ikinci revers 4.3- Amber (Supressör tRNA)
26
MUTAJENLER

• I- Fiziksel Mutajenler
• a- Isi
• b-pH
• c- Isinlar
• 1-Iyonize isinlar (X ve gamma)
• 2-Non-iyonize (UV, 260 nm dalga boyu isinlar)
• 3-Mor ötesi isinlar
• II-Kimyasal Mutajenler
• a- Baz Analoglari (5-Bromodeoksiuridin-BrdU,
  6-thioguanin, 2-aminopürinler en yayginlari)
• b- Deaminasyon yapan ajanlar DNA yapisinda
  amino gruplarinin kaybina neden olan ajanlar
  (Nitröz asidi, hidroksil aminler)
• c- Alkilleyici ajanlar DNA yapisina alkil grubu
  takan ajanlar ( Kükürt, Nitrojen mustard,
  Etilenoksitler)

27
MUTAJENLER

• d- Interkalasyon yapan ajanlar Acridinlerin
  hepsi bu özelliktedir (Proflawin, acrilflavin
  ve acridin orange
• e- Demetilasyon yapan ajanlar DNAnin hipo yada
  demetilasyonuna neden olan ajanlar
  (5-azacytidine, 5aza-2-deoxycytidine)
• f- Çesitli insersiyonlara neden olan ajanlar (
  Bu grup ajanlar DNA replikasyonu
  esnasinda-süresince pürin ve primidin bazlari
  yerine DNA yapisina katilan çogunlukla
  frame-shift mutasyonlara neden olan
  ajanlardir.(ethidium bromide-EtBr).

28
ANTI MUTASYON MEKANIZMALAR

• Ökaryotik hücreler kendileri için zararli,
  LETAL etki-etkilere sahip mutasyonlara -
  mutajenlere iki mekanizmayla yanit verirler.
• I-Mutasyon önleyici mekanizmalar
• a- Genomda Junk DNAnin tutulumu (98)
• b- Mutajenlere karsi detoksifikasyon
  mekanizmasi
• c- DNAnin hücre içi organellerle
  sinirlandirilmasi
• II-Mutasyon giderici mekanizmalar
• a-Revers mutasyonlar
• b-Supressör tRNA mutasyonu
• c-DNA Repair (DNA tamiri)
• d- Silent mutasyon mekanizmasi
• e- Resessif allel sistemi
• f- Glioksilaz ile eksizyonel tamir

29
mCpG Mutasyonu

• 1. Deaminasyon
• CpG ? UpG ? CpG
• ?()
• (Glioksilaz aracili
  eksizyonel tamir)
• 2. Deaminasyon
• mCpG ? TpG ? (tamir yok, hot stop mutasyon)
• 
  ?(-)
• (Glioksilaz
  aracili eksizyonel tamir)
• C Sitozin
• mC Metil sitozin, episitozin yada 5mC

30
DNA REPAIR

• DNA da mutasyon meydana geldikten sonra onu
  ortadan kaldirmakla yükümlü islemlerin tümüne DNA
  repair DNA tamiri adini alir.Mutasyona ugramis
  bir DNA molekülü birkaç yolla tamir edilir
• I-Direkt Tamir FOTOREAKTIVASYON - Özellikle DNA
  yapisinda en yaygin meydana gel timin dimer
  mutasyonunun giderildigi tamir mekanizmasidir.
  Görünür isin (günes isini) araciligiyla
  basarilir.
• ______________________________
• A T G A C A A G
• ii ii ii ii iii
  iii
  Görünür
  isin (günes)
• T A C T G T T C
• Mutant DNA zinciri(Timin dimeri)
  
  ?
• ? Fotoreaktivasyon
  ? (aktif
  DNA fotoliaz ? inaktif DNA fatoliaz)
• _______________________________
• A T G A C A A G
• ii ii ii ii iii ii
  ii iii Tamir edilmis DNA
  zinciri
• T A C T G T T
  C
•  
• Sekil 1. Direkt DNA tamir mekanizmasiyla
  (fotoreaktivasyon) Timin dimerlerinin tamir
  edilmesi

31

• II- Eksizyonel tamir DNA replikasyonunda yanlis
  eslesmeler sonunda meydana gelen bazlarin bir
  eksonükleaz aktivite ile koparilip tekrar DNA
  polimeraz I'in 5'?3' polimerizasyon aktivitesiyle
  dogru bazin eklenmesi esasindan ibarettir.
  Reaksiyonun son basamaginda DNA ligaz görev
  yapacaktir. Ayrica DNA yanlis eslesmelerinin
  tamiri de (mis-match repair) bu grup içerisinde
  degerlendirilir. Insanda DNA tamir mekanizmasinin
  bozuldugu, görev yapmadigi durumlarda ortaya
  çikan iki yaygin kalitsal hastalik bilinmektedir.
  Ekzisyonel tamir üç basamakta basarilir
• a- DNA polimeraz Iin yeni replike DNAyi
  taramasi
• b- Yanlis bazi taniyip DNA yi o noktada kirmsi
  (ekzonükleaz aktivite)
• c- Dogru bazin transferi(polimeraz aktivite)
  ve DNA ligaz aktivitesi
• III- Post-transkripsiyonel tamir DNA glioksilaz
  enzimi tarafindan yapilan transkripsiyon sonrasi
  tamir mekanizmasidir. Modifikasyonel mutasyonlar
  dahil bütün mutasyonlar bu asamada giderilir.
•  
• Hastalik
  Etkili genin lokalizasyonu
  Klinik tablo
• 1. Ataxia telangiectasia
  11q 22-23
  lenfoma
• 2. Xeroderma pigmentosum ERCC
  3, 2q21
  deri kanseri
• 
  ERCC 5, 13q 22-34
• Tablo I. DNA tamir mekanizmasinin bozulmasina
  bagli insanda meydana gelen genetik hastaliklar 

32
MUTATIONS
Wild-type strain (dominant allele)
Mutant strain (recessive allele)
33
MUTATIONS
Wild-type strain (dominant allele)
Mutant strain (recessive allele)


DNA
Mutant DNA

• While this is a common scenario, there are many
  exceptions .e.g.-
• some mutants can be dominant
• some mutants produce functional proteins
• cause a gain of function, co-dominance etc.

Altered RNA
Mutant PHENOTYPE
34
What are Mutations ?

• Mutations are results of changes to the normal
  DNA sequence for a gene
• Typical gene - a linear sequence of about 2000
  base pairs

AGCCGTGCTGTCGAAAACGTTCAGACTCATTGGCAATCCGAAGTCGGCA
TCGGCACGACAGCTTTTGCAAGTCTGAGTAACCGTTAGGCTTCAGCCGT

• A mutant allele could result from change in
  only one of them - knocking out the function of
  that gene

AGCCGTGCTGTCGAAAACTTTCAGACTCATTGGCAATCCGAAGTCGGCA
TCGGCACGACAGCTTTTGAAAGTCTGAGTAACCGTTAGGCTTCAGCCGT
35
Some types of point mutations
5 AUG UUA UUA ACU AAG 3(RNA) met leu leu thr
lys (protein)

• A silent mutation - no effect on phenotype

AUG UUA UUG ACU AAG met leu leu thr lys
36
Some types of point mutations
5 AUG UUA UUA ACU AAG 3(RNA) met leu leu thr
lys (protein)

• A nonsense mutation -- will make shorter protein

37
Some types of point mutations
5 AUG UUA UUA ACU AAG 3(RNA) met leu leu thr
lys (protein)

• A base substitution mutation

AUG UUA UUU ACU AAG met leu phe thr lys

• An insertion or a deletion (frameshift)

U
AA G--
AUG UUA UUA ACU AAG met leu leu thr lys
stop
38
Some types of point mutations
AUG UUA UUA ACU AAC met leu leu thr asn
All amino acids now scrambled from this point on
All amino acids now scrambled from this point on
Amino acids now OK again
39
Summary types of mutations

• Mutations can be
• Silent - no change to protein
• Missense - change one a.a. for another
• Nonsense - cause premature stop signal
• frameshift - cause scrambled sequence of a.as
• Mutations can be-
• Substitutions - change one base for another
• Insertions/Deletions - gain or loss of a base
  resulting in frameshifts

40
Base Substitutions

• A substitution mutation can be
• a transition A ? G C ? T
• purine ? purine
• pyrimidine ? pyrimidine
• a transversion A ? T G ? C
• purine ? pyrimidine
• Transversions are less likely because they result
  in a change in helix diameter

41
An example sickle-cell anaemia
HA ? HS

• Allele

• DNA template strand

-CTC- ? -CAC-
-GAG- ? -GUG-

• mRNA

• amino acid 6 in ? chain of hemoglobin

-glu- ? -val- (acidic)
(aliphatic)
42
Chromosomal mutations

• So far have been talking about point mutations -
  changes to individual base pairs.
• However, other mutations can involve large scale
  changes to chromosomes
• Deletions of large sections of a chromosome.
• Duplications of large sections of a chromosome
• Inversions (inverted sections of a chromosome).
• Translocations (exchanges of sections of
  non-homologous chromosomes)
• Transposons - bits of DNA that suddenly jump to
  a new location - also knock out genes and cause
  mutation

43
SOMATIK HÜCRE KALITIMI(epigenetik
kalitim)Doç.Dr.Öztürk ÖZDEMIR

• Ayni organizmaya ait hücrelerarasi gen aksiyon
  farkliligini inceleyen genetik alt dali

44
GENETIK DÜZENLEMEDE SOMATIK KALITIM
EVRELERI 1- Yumurta hücresi düzeyinde düzenleme
Yumurta hücresinde bulunan anterioposterior
gradiyent farki fertilizisyon öncesi yumurta
hücresinden meydana gelecek embriyonun anteriyor
ve posteriyor kismini verecek bölgeler öncelikle
belirlenmektedir. Burada sadece yumurta
hücresiyle sinirli bazi regülatör-modülatör
proteinler yumurta-polarity ve segmentasyondan
sorumlu (25 adet tanimlanmistir) genler görev
almaktadirlar. 2. Zigot evresinde düzenleme
Bu evrede yine çogu yumurtadan orijin alan ve
döllenmeyi takiben aktive olan zigotik-effekt
genler olarak bilinen remodelling faktörler,
integrinler, transkripsiyonel faktörler ve
kromatin baglayici özgül proteinler gibi
düzenleyici moleküllerin görev aldiklari
saptanmistir. Bu genlerin görevi yumurta ve sperm
çekirdeklerinin kaynasmasini saglamak ve hücre
bölünmesi öncesi görev yapan proteinlerin bazi
regülasyonunda görev alirlar.
45
 3. Gastrulasyon-Embriyogenez evresinde
düzenleme Bu evrede görev alan en önemli gen
grubunun yine yumurta hücresine ait 8 çift
oldukali saptanan pair-rule ve 10 adet oldukari
saptanan segment polarity genlerdir. Bu gen grubu
her tür için farkli olmakla birlikte
embriyogenezin 2, 8 ve 16 hücrelik bölünme
evrelerinde inaktive edilirler. Örnegin
farelerde zigot 2, koyun ve insanda 16 hücrelik
embriyo olana kadar görev yapmaktadirlar. Bu
sayi türe göre degismektedir. Zigot hücresinin
maksimum 16 hücreye kadar bölünmesinden sorumlu
gen grubudur. Bu genler sadece totipotent
hücrelerde görev alirlar.  4. Fetus dönemi
düzenleme Bu dönem, fetus hücrelerine ait
genlerin ifade edilmesiyle baslar. Bu dönemden
sonra yumurta regülasyonu yerini fetus gen
regülasyonuna terk eder. Görev yapan genler
homeotik ya da homeodometik (hox) gen ailesi
olarak adlandirilir. Diger bir tanimla bu genler
genis bir aileden ibaret olup, yetiskin dokularin
ilkin farklilasmasindan sorumlu olduklari için
homeotik seçici genler olarak adlandirilirlar.
Türlerarasi somatik doku farklilasmasindan
birinci dereceden bu gen grubu sorumludur. Bir
dokunun normal ya da anormal bir sekilde
farklilasmasi bu gen grubunun normal ve
zamaninda fonksiyon yapmasina baglidir. Ilk kez
blastoderm evresinde aktive olurlar. Memelilerde
4 adet homolog homeotik kompleks genin varligi
saptanmistir. Homeodometik seçici genleri meydana
getiren homeodomain zincir genleri evrim
süresince korunan ve en az varyasyon gösteren
genlerdir. Herbiri 60 aa uzunlugunda protein
sentezinden sorumlu 650.000 bç uzunlugunda
regülatör alt birimlerinden ibaret genlerdir.
Genlerin regülatör alt birimlerini meydana
getiren diziler, segmentasyonel ve yumurta
-polarity gen ürünlerine özgül baglanti bölgeler
içerirler. Vücudun segmentasyonunda spesifik
görev yapan bu gen grubudur. Moleküler
mekanizmalari kesin olarak bilinmemekle birlikte
regülatör alt birimleri araciligiyla aktive ve
inhibe edildikleri sanilmaktadir.
46
5-YETISKIN (ADULT) DÖNEM DÜZENLEME

• 1- Housekeeping genler
• 2- Doku spesifik genler
• 3- Alel spesifik genler
• 4- Diger (ekspresyon farkliligi gösteren genler,
  onkogenler, TS genler vb)

47
EPIGENETIKTE (SOMATIK KALITIM) ETKILI MEKANIZMALAR

• I- DNA METILASYONU
• II- FOSFORILASYON
• III- ASETILASYON
• IV- UBIQUTINASYON
• V- HIGH MOBIL NON-HISTON PROTEINLER

48
DNA METILASYONU

• - DNA replikasyonunun baslatilmasi
• - DNA transkripsiyonunun baslatilmasi
• - DNA tamiri
• - Mutagenezis
• - Ikili sarmal DNA stabilitesinin saglanmasi
• - Lokal mutasyon oraninin artirilmasi
• - Nükleer parçalanmanin engellenmesi
• - Kromozom paketlenmesi
• - Hücre farklilasmasi
• - X-kromozom inaktivasyonu
• - Gen ekspresyonu
• - Yaslanma
• - Tümör baskilayici gen inaktivasyonu ve
  proto-onkogen aktivasyonu aracili onkogenezis
• - Genomun aktif gen ya da kondanse bölgeler
  seklinde yapilanmasi ve yerlesimi
• - Apoptozis

49
DNA METILASYONU

• Post-replikatif bir mekanizmadir
• DNA düzeyinde yapilan modifikasyonla karakterize
  epigenetik mekanizmadir
• DNA metiltransferaz görev alir
• Insanda 90 oraninda metillenenz nükleotidler
  mCpG dinükleotididir.
• DNA metilasyon orani açisindan
• Ametile DNA (Ökromatik DNA, Housekeeping genler)
• Hipometile DNA (Fakültatif heterokromatik DNA,
  Pseudogenler, inaktif X)
• Undermetile DNA (bazi onkogenler)
• Metile DNA (Heterokromatik DNA, Interkalar
  heterokromatik DNA, protoonkogenler)
• Hipermetile DNA (Sentromerik DNA, Inaktik Junk
  DNA)
• mC, 5-metilsitozin yada episitozin olarak
  adlandirilir
• Semikonservatif kalitilir

50
ELEMANLARI

• Metil vericisi SAM (S adenozil methionin)
• - Substrat template DNA
• Enzim DNA Metil transferaz
• SAM metil grubunu kaybedince SAH (S adenozin
  homosistein)e dönüsür.
• Ökaryot ve prokaryot hücrelerin herikisinde en
  yaygin metillenen baz sitozin ( C) dir.
• Prokaryotlarda CCGG dizilerindeki ilk sitozin,
  ökaryotlarda ise CpG dinükleotidlerdeki ilk
  sitozin en yaygin metillenen bazdir.
• DNA yapisindan metil grubunun koparilmasinda
  görev alan enzim DNA Mtaz dir.

51
METILASYONUN ONKOGENEZDE ÖNEMI

• Bütün onkogenler ökaryotik hücrelerde öncelikle
  DNA düzeyinde modifiye edilerek inaktive dilir
• DNA metisyonu görev alir
• Onkogenler hipermetile durumda inaktif
  durumdadirlar
• Onkogen hipermetile ya /yada metillenerek
  inaktive edilir, protoonkogene dönüstürülür.
• Fosforilasyon, ubiqutinasyon, yüksek mobiliteye
  sahip non-histon proteinlerin varligi ve
  asetilasyon ise nükleoproteinler düzeyinde
  (histon non-histon) yapilan epigenetik
  modifikasyon mekanizmalari olur gen ekspresyonu
  farklilasmasinda rol alan en önemli
  mekanizmalardir.
• Tümör supressör (20 adet) genler ÖR p53 DNA
  hipermetilasyonu sonucu ekspresiyonel olarak
  inaktive edilir, hücre onkogeneze girer.
• Bu genler normal hücrelerde aktif genlerdir,
  inaktif durumda hücrede kansere neden olurlar.
  Genlerin inaktivasyonlari da DNA hipermetilasyonu
  ile olur.

52
ASETILASYON

• 1- DNP düzeyinde yapilan bir modifikason
  seklidir.
• 2- H3 ve H4 en yaygin asetillenen histon
  proteinelerdir
• 3- N-asetil lizin en sik asetillenen aa dir.
• 4- Asetillasyon gen aksiyonu ile dogru
  ilisiktedir.
• 5- Kromozomlarin aktif gen bölgelerindeki H3 ve
  H4 proteinlerine ait lizin aa leri hiper
  asetillenmis formdalar.

53
UBIQUITINASYON

• Histon proteinlerin C (Karboksil) terminaline
  yakin lizin aminoasitlerine ubiquitin adinda
  küçük proteinlerin aktarilmasi ile karakterize
  modifikasyon seklidir.
• En sik H2A ve H2B ubiquitine edilir.
• Ubiquitine H2A toplam histon proteinlerin 10 ve
• Ubiquitine H2B ise toplam histon proteinlerin
  1-2sini teskil eder.
• Ubiquitine proteinler, stoplazmada yapilan
  protein parçalanmalarinda sinyal görevi
  yapmaktadirlar.
• Mitoza giren hücrelerde bölünme süresince
  kromatin fibrilinin 30 ºA çapta kalmasinda görev
  yapabilecegi sanilmaktadir.
• Transkripsiyonel aktif gen bölgelerinde
  ubiquitine histon proteinlerin yaygin olduklari,
  gen regülasyonunda görev alabilecekleri
  sanilmaktadir.

54
HIGH MOBIL NON-HISTON PROTEINLER

• 1- Dört tipi vardir
• 2- Tamami non-histon proteinelerden ibarettir.
• 3- Non mutabildirlar (mutasyonu tolere edemezler)
• 4- Polipeptit zincir yapisinda asimetrik
  bulunurlar
• 5- Yüksel mobil aktiviteye sahiptirler, DNA
  zinciri boyunca kolay hareket etme, ve pozisyon
  degistirme yetenegindedirler.
• 6- DNA ya asimetrik yerlesirler
• 7- Dizi özgüllügü gösterirler
• 8- Yüklü (), (-) aminoasitlerce zengindirler

55
HIGH MOBIL NON-HISTON PROTEINLER

• I- Kromatin baglayici enzimler
• ? histon proteinlerin post-transkripsiyonunda
  görev alirlar
• DNA tamir
• sentez
• replikasyon
• nükleazlar
• proteazlar
• baglayici motifler
• metilazlar
• ubiquitin transferaz
• fosfor-fosfat transferaz
• ADP ribozil transferaz

56
HIGH MOBIL NON-HISTON PROTEINLER

• II- HMGP Proteinler
• Tipi baglandigi bölge olasi
  görevi
• HMGP1/2 proteinler interkalar DNA
  - DNA replikasyonu ve tamir
• - genel transkripsiyon faktörü
• - DNA loop stabilizasyonu
• HMGP 14/17 nükleozom
  - transkripsiyon baslama
  noktalari
• HMGP 1/Y özgül
  diziler - kromatin
  kondensasyonu
• A/T ce zengin
  bölgeler - genel transkripsiyon faktörü
• - gen amplifikasyonu

57
HIGH MOBIL NON-HISTON PROTEINLER

• III- Transkripsiyon faktörler
• lösin zipper
• zink finger
• helix loop helix
• HMGP adaptör proteinler
• helix turn helix

58
HIGH MOBIL NON-HISTON PROTEINLER

• IV- Kromozom yapici proteineler
• - kromomerler
• - diger quaterner birim elemanlari

59
HÜCRE ÖLÜM MEKANIZMALARI

• ?Apoptozis
• ?Nekrozis
• ?Sitotoksisite

60
 

• Tablo I. Apoptozda etkili basamaklara genel
  bakis.
•  
• Uyaricilar
• 
  
  Upstream Caspase Aktivasyonu
•  
• Mitokondriyal membraninda potansiyal kayip
•   
• ROS üretiminde artis
  Asidifikasyon Downstream Caspase
  Aktivasyonu
•    
• Kromatin condensasyonu Fosfatidilserin
  translokasyonu Hücre membran
  permeabilitesinde artis
•  
•  
• 
  
  DNA fregmantasyonu
•  
•  
• 
  
  Apoptatik body olusumlari
•  
• 
  
  Fagositozis (ölüm)

61
APOPTOZIS

• ?Kontrol edilen programli hücre ölümüdür
• ?Fizyolojik bir process olup istenmeyen yada
  yararsiz hücrelerin ölümünden sorumlu
  mekanizmadir.
• ?yüksek canlilarda özellikle gelisme ve doku
  farklilasmasi dönemlerinde görev yaparfiyolojik
  apoptozis.
• ?Farklilasmasini tamamlamis doku hücrelerde
  meydana gelirse patolojik apoptozis
  adlandirilir.

62
APOPTOZIS EVRELERI

• ?Membran blebbing
• ?Kromatin(çekirdek)kompertmentalizasyonu
• ?Sitoplazma kondensasyonu
• ?DNA fragmentasyonu
• ?Mitokondri membran yapi bozuklugu
• ?Apoptotik body olusumu
• ?Fagositozis

63
APOPTOZIS

• 1- Özel grup hücrelerde meydana gelir
• 2- Hormonal degisim ve büyüme faktörlerinin
  yoklugu gibi fizyolojik sitimülasyona bagli
  gelisir
• 3- Apoptotik body ler makrofaj ve diger komsu
  hücrelerce fagosite edilir
• 4- Inflamasyonel yanit görülmez.

64
APOPTOZIS ÖZELLIKLERI

• ?Enzimatik basamaklari düzenlenebilen
  mekanizmadir
• ?37 Cde meydana gelen ATP bagimli bir
  mekanizmadir.
• ?Agaroz elektroforezde ladder yapi gösterir
• ?Mitokondri membran degisiklikleri mevcuttur
• -fosfatidilserin translokasyonu
• -AIF ve sitokrom C sekresyonu

65
APOPTOZIS GÖREVLERI

• ?Embriyogenezis
• ?Doku homeostazisi
• ?Immün tolerans
• ?Sinir hücrelerinin gelisimi
• ?Normal hücre gelisimi
• ?Endokrin bagimli doku atrofisi
• ?Primer gonad - seks gelisimi
• ? Metamorfozis

66
APOPTOZIS TETIK ÇEKICILERI

• ?Hücre yüzey reseptör ölümleri (CD95, APO 1, Fas
  ve ras aktivasyonu)
• ?Fosfatidilserin translokasyonu, extrinsik
  matiriks degisimi
• ?11 farkli intrasellüler Cystein proteaz
  enzimlerin sitozole salinimi (Caspase 8 ve 9)
• ?AIF salinimi
• ?Ca ve Mg bagimli oligonükleozomal endonükleaz
  aktivasyonu

67
NEKROZIS

• Kazaen hücre ölümüdür
• ?Patolojik bir process tir
• ?Istenmeyen hücre ölüm mekanizmasidir
• ?Hücrenin çok ciddi bir fiziksel yada kimyasal
  ajanlara maruz kaldigi durumda kendi sitegi
  disinda gelisen bir ölüm mekanizmasidir.
• ?Inflamasyonel yanit mevcut (yangi)
• ?Makrofajlarla fagositozis görülür
• ?Homeostazis yoklugu en önemli etkendir

68
NEKROZIS ÖZELLIKLERI

• ?Homeostazis regülasyonu ortadan kalkmistir
• ?Enrji gereksinimi yoktur
• ?Hücre özgüllügü yoktur
• ?Smear DNA yapisina sahiptir
• ? 4 Cde meydana gelir
• ?Hücre ölümünün son basamaginda rastgele DNA
  parçalanmasi görülür
• ?Vesikül olusumu görülmez
• ?Smoot mitokondri ve hücre membran yapisi
• ?Sitoplazma vemitokondri membran yapisinda
  irreversible swelling (sisme)
• ?Total hücre ölümü ile sonlanir

69
NEKROZIS ETKENLERI

• metabolik zehirlenmeler
• ischemia
• hipoksi
• Hipertermi
• litik viruslar
• complemen ataklar
• - homeostasis gerilemesi(hücreye su ve iyon
  geçisinde düzensizlikler)

70
SITOTOKSISITE

• ?Ilaç
• ?Kozmetikler
• ? Çesitli yiyecekler
• ?Agir kimyasal bilesenler gibi toksik etkenlerin
  neden oldugu hücre ölüm mekanizmasidir.
• ?Patolojik bir mekanizmadir
• ?T-hücreler aracili fagositozis bu mekanizmaya
  dahil edilir
• ?MHC reaksiyonlarin tamami sitototoksisite
  ölümdür
• ?Apoptotik body fagositozu yine bir sitotoksisite
  ölümdür olarak kabül görür.

71
(No Transcript)
72
(No Transcript)
73
(No Transcript)
74
(No Transcript)
75
(No Transcript)
76
(No Transcript)
77
(No Transcript)
78
(No Transcript)
79
(No Transcript)
80
(No Transcript)
81
(No Transcript)