1. * 5651 Sayılı Kanun'a göre TÜM ÜYELERİMİZ yaptıkları paylaşımlardan sorumludur.
    * Telif hakkına konu olan eserlerin yasal olmayan şekilde paylaşıldığını ve yasal haklarının çiğnendiğini düşünen hak sahiplerinin İLETİŞİM bölümünden bize ulaşmaları durumunda ilgili şikayet incelenip gereği 1 (bir) hafta içinde gereği yapılacaktır.
    E-posta adresimiz

Mitokondrial Kalıtım

Konusu 'Fen ve Teknoloji' forumundadır ve ~meLek~ tarafından 20 Ekim 2013 başlatılmıştır.

  1. ~meLek~
    Cadı

    ~meLek~ GalataSaray'ım

    Katılım:
    15 Temmuz 2013
    Mesajlar:
    3.052
    Beğenileri:
    188
    Ödül Puanları:
    3.330
    Cinsiyet:
    Bayan
    Meslek:
    Öğrenci (:
    Yer:
    Napcan geLcenmi ki?
    Banka:
    109 ÇTL
    Eğer nükleus bir kadından alınmış ve o kadının yumurta hücresine aktarılmışsa, klonun vericiye tamamen benzeyeceğini söyleyebiliriz. Ama nükleus başka bir kişiden alınmış örneğin erkekten alınmışsa ve bu nükleus bir kadının yumurta hücresine aktarılmışsa klon nükleus vericisine benzemeyebilir, Bunun sebebi nükleus dışında kalıtım materyali içeren organların yani mitokondrinin bulunması, ayrıca bireyin erken gelişiminde yumurta ile taşınan maternal gen ürünlerinin anahtar rol oynamalarıdır. Bunların dışında, genetik imprintig denilen olayda otozomal kromozomların aynı kısımları her zaman aktive olamamaktadır. İşte bu sebeplerden dolayı iki klon tıpa tıp birbirine benzemezler.
    1.Mitokondriyal Kalıtım ve Maternal Anormallikler
    1898′de Benda ilk kez tarif ettiği subsellüler organele Yunanca “iplik şeklinde granül” anlamına gelen MITOKONDRI terimini kullanmıştır. Mitokondri ökaryotik hücrelerin, enerji üretimi görevini üstlenen ve kendi DNA’sına sahip sitoplazmik bir organeldir. Sayıları enerji ihtiyacına göre, hücreden hücreye değişen mitokondriler, 1-7 mikrometre uzunluğunda çubuk şeklinde veya 2-3 mikrometre çapında küresel yapılardır. Ultrastrüktürel yapıları: dış membran, iç membran, intramembranöz aralık ve matriksden oluşur. Mitokondrial proteinlerin % 2’si mitokondrial genom tarafından sentezlenirken, % 98′i nükleer gen tarafından sentezlenerek, mitokondriye taşınır. İç membranın geçirgen olmaması nedeniyle, nükleer genom tarafından sentezlenen proteinlerin ve metabolitlerin matrikse taşınımı için spesifik mekanizmalar mevcuttur. İç membrana gelen yağ asidi, aminoasit ve karbonhidratlardan oksidatif yıkımla yüksek enerjili ATP sentezlenerek, hücrenin enerji ihtiyacı sağlanır.
    Mitokondri nükleus dışında DNA’ya sahip tek organel olup, ilk kez 1963′de Nass ve arkadaşları, mitokondri içerisinde DNA karakteristiğinde fiberlerin varlığını gösterdiler. 1981′de de Anderson ve arkadaşları tarafından genom dizisi tam olarak gösterildi.
    İnsan mitokondrial DNA (mt.DNA)’si 16.569 baz çifti içeren küçük, çift zincirli, sirküler bir moleküldür. Bu sirküler kromozom herbiri kendi başına replike olabilen hafif (L) ve ağır (H) zincirden oluşur. Displacement loop (D.loop) denen kontrol bölge; ağır zincirin replikasyonunu kontrol eder ve iki zincir içinde promotor bölge rolünü oynar.
    Mt.DNA’nın çekirdek DNA’sından bağımsız replikasyon ve transkripsiyon sistemi vardır. Ancak mt.DNA’nın replikasyon ve transkprisyonu için gerekli enzimler, çekirdek DNA’sı tarafından sentezlendiğinden, mt DNA tam bir otonomiye sahip değildir.
    Mitokondrial DNA replikasyonu D.loop adı verilen mekanizmaya göre oluşur. Önce ağır zincirin replikasyon orijininden 5′-3′ yönüne doğru sentez baslar. Yeni sentezlenen ağır zincir, hafif zincirin replikasyon orijinine geldiğinde, ters yönde ilerler ve hafif zincir sentezlenir. Mt DNA transkripsiyonu ise D. loop bölgesindeki promotordan birbirine ters yönde başlar ve iki zincir de, aynı anda tamamen transkripsiyona uğrar. Sonuçta, rRNA, tRNA ve mRNA’lar oluşur.
    Mitokondrial genom 37 gen içerir. Bunlardan 13′ü solunum zincirindeki yapısal proteinleri (Nikotinamid Adenin Dinükleotit Dehidrogenaz, Sitokrom C oksidoredüktaz, sitokrom C oksidaz ATP sentetaz) kodlarken, 2’si RNA ve 22’si de tRNA genlerini kodlar.
    Mitokondrial DNA çekirdek DNA’sına benzemekle birlikte belirgin farklılıklar da göstermektedir.
    a) 3.5 milyon kb’lik çekirdek DNA’sı yanında, 16.5 kb’lik mt-DNA çok küçük bir genoma sahiptir.
    b) mt.DNA kompakt bir yapıya sahip olup intron içermez. Mt.DNA’da kodlanmayan tek bölge yaklaşık 100 baz çift uzunluğundaki D.loop bölgesidir.
    c) İnsan mt-DNA’sı maternal kalıtımla geçer. Spermin sitoplazma içermemesi ve mitokondrilerinin fertilizasyona katılmayan kuyruk kısmında toplanması nedeniyle, zigotdaki mitokondriler sadece ovuma aittir. Anne tüm çocuklarına mt DNA’sını aktarırken, sadece kız çocuklar bunu ikinci kuşağa aktarır.
    d) mt DNA’nın 4 kodonu nükleer DNA’dan farklı mesajlar taşır. Örneğin nükleer DNA’da “DUR” kodunu olarak görev alan AGA, mt DNA’da arginin aminoasidini kodlar.
    e) Bir hücre çekirdeğinde anne ve babaya ait 2 allel gen bulunurken, her mitokondri 2-10 adet mt DNA genomu içerir. Her bir insan hücresinde yüzlerce mitokondrion olduğu düşünülürse, binlerce de mitokondrial DNA mevcut olduğu söylenebilir. Normalde bunlar tamamen identik olup genotipleri HOMOPLAZMİK’dir. Normal mt-DNA yanında mutant tiplerde mevcutsa, hücre genotipi HETEROPLAZMIK olarak adlandırılır. Heteroplazmik mt-DNA’lar yavru hücrelere düzensiz dağılım göstererek geçer. Sonuçta tekrar tekrar bölünen hücreler, saf mutant veya saf normal mt DNA’lar içeren genotipe dönüşebilirler.
    f) mt-DNA’nın evrim hızı nükleer DNA’ya göre 10-20 kat daha fazladır. Bunun nedeni, oksijen radikallerine daha fazla maruz kalması, koruyucu ve tamir sistemlerinin yokluğu dolayısıyladır. Bu yüzden mt-DNA mutasyonlara daha açıktır.
    Mitokondrial DNAnın bir özelliği de evrimin aydınlatılmasında kullanılmasıdır. Nükleer DNA’ya göre daha fazla mutasyona uğrayan mt DNA mutasyonlarının hızı 1 milyon yıllık süreçte ortalama % 2-4 oranındadır: Eğer iki organizma arasında % 1 oranda mt.DNA farklılığı varsa bu 250.000-500.000 yıl önce bu iki organizmanın farklılaşmaya başladığını gösterir. Ek olarak nükleer genin her jenerasyonda farklı rekombinasyon göstermesi evrim çalışmalarında zorluk yaratırken, mt.DNA’nın homoplazmik oluşu kullanılabilirliğini artırır. Mt.DNA bu özelliklerinden dolayı 1987 yılından itibaren, modern insanın filogenetik çalışmalarında kullanılmaya başlanmıştır.
    Her organ sisteminin yaş ve aktivitesiyle de ilişkili olarak, değişik oranlarda mitokondrial enerjiye ihtiyacı vardır ve farklı miktarlarda mitokondri içerir. Yine her doku farklı miktarlarda normal ve mutant mitokondrial DNA içerir. Dokuda mutant genomların oranı ne kadar fazla ise ATP üretimi o denli yetersizleşir ve doku-organ disfonksiyonları başlar. Doku veya organın enerji metalobizmasında yetersizliğe yol açacak, disfonksiyona neden olacak minumum mutant mt-DNA miktarına EŞİK DEĞER (threshold effect) denir. Eşik değer, doku ve yaşa göre değişir. Örneğin beyin ve kas hücreleri daha fazla enerji ihtiyacı içindedir ve gelişmekte olan çocuklarda da daha aktiftir. Bu organlarda düşük miktarda mutant mt-DNA semptomatik olabilirken, daha yüksek oranda mutant mt-DNA örneğin karaciğerde semptom vermeyebilir. Sonuçta mutant ve normal genomların oranı, doku tipi, yaş, enerji ihtiyacı gibi faktörler fenotipi belirleyerek mitokondrial hastalık dediğimiz bir grup hastalığa neden olur.
    Mitokondri üre siklusu, glukoneogenezis, oksidasyon, krebs siklusu ve en önemlisi de oksidatif fosforilasyon fonksiyonunda görevli yüzlerce protein içerir. Herhangi bir nedenle oluşacak mitokondrial disfonksiyon tüm sistemleri etkileyecek ve eşik değere (threshold effect) göre semptomlarını verecektir.
    İlk kez 1962′de Luft ve arkadaşlarının miyopatili bir vakayı bildirmesinden sonra, mitokondrial hastalıklarla ilgili incelemeler başlamış ve sayıları gün geçtikçe artmıştır. Klinik morfolojik ve biyokimyasal sınıflandırmalarda mevcut olmakla birlikte en tanımlayıcı olan genetik sınıflandırmadır (Tablo 1).
    Tablo 1. Mitokondrial hastalıkların genetik sınıflandırılması
    A) Kalıtsal
    1. Nükleer DNA defektleri
    a) Substrat taşınım defektleri
    b) Substrat kullanım defektleri
    c) Krebs siklusu defektleri
    d) Oksidasyon fosforilasyon defektleri
    e) Respiratuar zincir defektleri
    f) Protein taşınım defektleri
    2. Mitokondrial DNA defektleri
    a) Delesyonlar
    b) Duplikasyon
    c) Nokta mutasyonlar
    3. Intergenomik sinyal defektleri
    a) Otozomal ressesif mt.DNA delesyonları
    b) Otozomal dominant multipl mt DNA delesyonları
    B) Akkız Durumlar
    a) Toksinler
    b) Yaş
    c) İlaçlar
    İskemi, anoksi, mitokondrial fonksiyon için gerekli komponentlerin eksikliğine neden olan malnütrisyon, iyi tedavi edilmemiş diabetes mellitus ile hipotiroid miyopatide olduğu gibi hormon ve nörotransmitter defektleri, viral enfeksiyonlar, alkol, antitümöral, antibakteriyel (tetrasiklin, kloromfenilkol), antikonvülzan ilaçlar (valproik asit), toksik etkileriyle ve doğal olarak yaşın ilerlemesiyle sekonder mitokondrial fonksiyon bozukluğu bulguları saptanabilir.
    Mitokondrial proteinlerle ilgili nükleer DNA defektleri (Mitokondrial proteinlerin % 98′i nükleer gen tarafından sentezlenip, matrikse taşınıyor) ile otozomal geçiş gösteren intergenomik sinyal defektleri de mitokontrial disfonksiyona neden olurlar ve çok geniş bir grup hastalığı içerirler.
    “Mitokondrial DNA hastalıkları” deyimi ile; primer olarak mt. DNA’ya ait mutasyonlar sonucu oluşan sporadik veya kendine özgü maternal geçiş özelliği gösteren, mitokondrial enzimlerin kodlanmasında veya translokasyonundaki bozukluklar anlaşılır.
    Mitokondrial DNA mutasyonlarını 3 grup altında toplayabiliriz.
    1- Mt. DNA delesyonları: Genellikle aile hikayesi göstermeyen spontan mutasyonlar olup, delesyonların yeri ve büyüklüğü hastadan hastaya değişir. Kearn Sayre sendromunda (KSS) ve Pearson sendromunda (PS) mt. DNA delesyonları sık olarak saptanmış ve bugüne kadar yüzün üzerinde farklı noktaları ilgilendiren delesyon bildirilmiştir.
    2- Mt. DNA duplikasyonları: Delesyonlara göre daha az görülmektedir. KSS, PS’de duplikasyon örnekleri gösterilmiştir. İki vakada da proksimal tübülopati, DM (diabetes mellitus) ve serebeller ataksiyle giden maternal geçişli mt. DNA duplikasyonu saptanmıştır. Delesyon ve duplikasyonun ikisi de DNA’da düzenlenim bozukluğuna neden olurlar. Mekanizma benzerliği nedeniyle de fenotipik farklılık göstermezler.
    3- Nokta Mutasyonları: Tek baz değişikliğine neden olup, iki grupta incelenebilirler.
    a) Protein okuma mutasyonları Leber’in Herediter optik nöropatisinde (LHON) en sık olarak saptanan 11778 nolu nükleotidde G-A mutasyonu ve nörojenik kas güçsüzlüğü, ataxi, retinitis pigmantozada (NARP) ATPaz 6 geninde 8993 T-G mutasyonu örnek verilebilir. Yine Leigh sendromu, Kronik progressif external oftalmopleji, Tip II DM ve sağırlıkda mt. DNA nokta mutasyonları bildirilmiştir.
    b) tRNA nokta mutasyonları Miyoklonik epilepsi ve mitokondrial miyopatide (MERRF) tRNA’da 8344 A-G mutasyonu, mitokondrial ensafolo-miyopati ve felç benzeri semptomlarla karakterize sendromda (MELAS) 3243′te t RNA A-G mutasyonu sık olarak bildirilmiştir.
    Nokta mutasyonlarının en önemli özelliği mitokondrial hastalıklara adını veren maternal geçiş gösterme özelliğidir. Mutant geni taşıyan anne tüm çocuklarına mutant geni aktarırken, ikinci nesilden sadece kız çocukları hastalığı 3. nesle aktarabilir. Bu da hastalığın pedigrisinin çıkarılmasında önem taşır.
    Mitokondrial DNA mutasyonlarında önemli bir özellikte doku dağılımıdır. Mutant mt. DNA her dokuda aynı oranda değildir. Bazı dokularda yüksek oranlardayken, bazılarında hiç bulunmayabilir. Sonuçta bunlar fenotipe de yansıyarak aynı mutasyonun farklı hastalarda, farklı semptom vermesine neden olur. Aynı mutasyon asemptomatikden, ölümcül tabloya kadar değişik yelpazede kendini gösterebilir. Bu genellikle mutant mt DNA oranı ile ilgili olmakla birlikte kesin değildir ve düşük oranlardaki mutant mt DNA’da ağır tabloyla karşımıza çıkabilir. Yine mutasyonlar aynı hastada, zaman içinde de farklı doku dağılımı gösterebilir. Mutant mt DNA zamanla saf normal homoplazmiye veya saf mutant homoplazmiye kayış gösterebilir, doku dağılımı değişebilir (Mitotik segregasyon teorisi). Örneğin bebeklik dönemindeki Pearson sendromunun çocukluk yaşlarda KSS şeklinde klinik bulgu vermesi gibi zaman içerisinde klinik tablo değişebilir.
    O zaman, eğer siz klonlandıysanız klonunuz size tıpa tıp uyar mı? Sorusunu sorabiliriz. Sadece eğer siz kadınsanız ve sizin kendi yumurta hücreniz kullanıldıysa klonunuz size benzeyebilir. Klonlama sırasında yumurtanın sitoplazmasında bir miktar DNA kalmaktadır ve bu da mitokondriyal DNA (mtDNA)’dır. Dolayısıyla herkes kendi annesinin mtDNA’sını taşıyor. O zaman, erkekler tamamen aynısıyla klonlanamaz; sadece yakın kadın akrabasından yumurta hücresi alınıp kullanılırsa bu mümkün olabilir.
    Dolayısıyla, mitokondrial DNA ile ilgili kaygılar mtDNA’nın yaşlanmayla ilgili olmasından kaynaklanmaktadır. MtDNA, mitokondrinin yapılması için gerekli şifreleri içerdiğinden, yaşlanmayla ilgili bazı teoriler de mitokondrinin bozulmasıyla hücre ölümünün ilişkili olduğu yönünde olmaktadır.
    Son yıllarda yapılan araştırma sonuçlarına göre mitokondrinin babadan da aktarılabileceğini gösteren bilimsel bulgular ortaya çıkmıştır. 1999 yılında Proceedings of the Royal Society dergisinde yayınlanan iki ayrı makalede mtDNA’nın sadece anneden aktarılabileceği şeklindeki bu varsayımın geçersizliğini ortaya koymuştur. Malezya’nın küçük bir adasında yaşayan insanların hücrelerinde babadan aktarılmış mitokondrilere rastlanmıştır. Ünlü Nature dergisi bu bulguların “mitokondriyel DNA varsayımlarını haksız çıkardığını” itiraf etmiştir. Benzer bir haber 2002 yılında New Scientist dergisinin internet sitesinde yayınlanmış ve Danimarkalı bir hastanın mitokondrilerini %90 oranında babadan aldığının anlaşıldığı bildirilmiştir. Son olarak, Annals of Human Genetics dergisinde çıkan bir yazıda bugüne kadar basılmış tüm mitokondriyel DNA analizlerinin yarısından çoğunun hatalı bulunduğu bildirilmiştir. (Forster, P. M., Annals of Human Genetics, 67, 2-4, 2003) Habere göre araştırıcıların başvurduğu mitokondriyel DNA veri bankaları hatalı işlenmiş bilgilere dayanıyordu.
     

Sayfayı Paylaş