Kromozom Mutasyonları

Kromozom Mutasyonları: Kromozom Sayısı ve Düzenindeki Değişiklikler

• Mayoz sırasında kromozomlar düzgün bir şekilde ayrılamazsa, gametlerde ve dolayısıyla yavru bireylerde kromozom miktarı farklılık gösterir.
• Bitkiler genetik bilgi miktarındaki anormalliği genellikle tolere eder, ancak özgül fenotipler gösterirler ve bu genetik varyasyon bitkilerin evriminde önemli bir faktör olmuştur.
• Hayvanlarda, genetik bilgi hassas bir dengede olduğu için kromozomun tamamının ya da bir kısmının kazanılması veya kaybı çoğunlukla ölüme veya anormal fenotipe yol açar.
• Diploid bir organizmanın genomundaki genetik bilginin tekrar düzenlenmesi organizma tarafından tolere edilebilir, ancak bu durum gametleri ve dolayısıyla organizmaların fenotiplerini etkileyebilir.
• Kromozomların kırılgan bölgeler olarak adlandırılan ve belirli koşullar altında kırılmaya yatkın olan bölgeler içerdiği bilinmektedir ve bu kırılmalar anormal fenotiplerin oluşmasına yol açar.
• Mutasyonlar ve ortaya çıkan allellerin, bir organizmanın fenotipini ve kalıtsal özelliklerin Mendel kurallarına göre nasıl aktarıldığını etkilediği öne sürülmüştür.
• Bölüm, özgün genlerdeki değişikliklerden ziyade kromozom düzeyindeki değişimler sonucu ortaya çıkan fenotipik farklılıkları ele almaktadır.
• Diploid türlerin çoğu normalde iki haploid kromozom takımı bulundurmasına rağmen bu modelden farklı birçok durumun olduğu bilinmektedir.
• Toplam kromozom sayısında değişiklikler, gen veya kromozom parçalarında delesyonlar, duplikasyonlar, aynı kromozomda veya kromozomlar arasında genetik materyalin yeniden düzenlenmesi şeklinde modifikasyonlar görülebilir.
• Gen mutasyonlarından ayırmak için bunlara kromozomal mutasyonlar veya kromozomal bozukluklar denir.
• Mendel kurallarına göre kromozomlar, genetik bilgiyi aktaran birimlerdir, bu nedenle birçok özgül genetik sonucu doğuracak olan kromozomal bozukluklar bir sonraki nesile önceden tahmin edilebilecek biçimde aktarılır.

Kromozom Sayısındaki Değişiklikler Özel Bir Terminoloji ile İfade Edilir

• Kromozom sayısındaki çeşitlilik, bir veya daha fazla haploid kromozom takımının eklenmesinden, bir veya daha fazla kromozom eklenmesi veya kaybına kadar değişkenlik gösterir.
• Anöploidi, organizma tam bir kromozom takımı değil, bir veya birden fazla kromozom kazanır veya kaybeder.
• Monozomi, diploid genomdan tek kromozom kaybıdır; trizomi ise bir kromozom katılımıdır.
• Öploidi bir durumdur ve ikiden fazla kromozom takımının bulunması durumunda poliploidi terimi kullanılır. Üç kromozom takımı bulunduran organizma triploid, dört takım bulunduran ise tetraploid olarak adlandırılır.

Kromozom Sayısındaki Değişiklikler, Kromozomların Ayrılmaması (nondisjunction) Sonucu Ortaya Çıkar

• Kromozom katılımı veya kaybı vakalarını gözden geçirirken kromozomal bozuklukların nasıl ortaya çıktığını incelemek faydalı olacaktır.
• Somatik hücrelerde biri haricindeki tüm X kromozomlarını inaktif duruma getiren bir mekanizma olmasına rağmen, diploid olan genomda eşey kromozomlarının fazla veya eksik olması (47,XXY, 45,X) normal fenotipi etkileyerek Klinefelter sendromu ve Turner sendromu olarak bilinen hastalıklara neden olur.
• İnsanlarda ekstra X kromozomuna sahip kadınlara/ erkeklere de rastlanmaktadır.
• Bu tip kromozomal bozukluklar gametlerin üretimi sırasında oluşan rasgele bir hatadan kaynaklanır.
• Ayrılmama (nondisjunction), kromozomların veya kromatidlerin ayrılamaması ve bölünme sırasında ters kutuplara hareket edememesidir ve bu olay mayozda gerçekleştiğinde, kromozomların gametlere normal dağılımı bozulur ve diploid bir organizmanın tek kromozom ayrılması sırasında mayoz I ve II sırasında anormal gametler oluşabilmektedir.
• Ayrılmama, insanlarda ve diğer organizmalarda çeşitli otozomal anöploidik durumlara neden olur.

Bir Kromozom Eksikliği (Monozomi) Ağır Fenotipik Etkilere Yol Açabilir

• Anöploidinin en sık rastlanan örneği, organizmanın kromozom sayısının haploid kromozom takımının tam katı olmama durumudur.
• Bir kromozom eksikliği 2n - 1 yapısını oluşturur ve monozomi olarak adlandırılır.
• İnsanlarda 45,X Turner sendromunda olduğu gibi X kromozomu için monozomi görülmesine rağmen, otozomlardaki monozomi insan ve diğer hayvanlarda genellikle tolere edilemez.
• Diğer homolog kromozomda her genin bir kopyası bulunduğu düşünüldüğünde, birçok hayvan türünde monozomik bireylerin yaşayamaması başlangıçta şaşırtıcı gelebilir.
• Gelişimin ilk dönemlerinde genetik bilginin ifadesi, normal gelişim için gerekli olan gen ürünlerinin hassas dengesini sağlayacak şekilde dikkatlice kontrol edilir, bu durum hayvanların gelişim sürecinde gerçekleşirken anöploidinin tolere edilebildiği bitkiler aleminde bu kadar sıkı kontrol gözlenmemektedir ve otozomal kromozomlarda monozomi görülür.
• İnsanlarda otozomal monozomi doğum vakası rapor edilmemiştir, ancak kromozomun sadece bir kısmını kaybederek kısmi monozomi gösteren ve hayatta kalan bireyler bulunmaktadır ve bu durum, parçalı delesyonlar olarak adlandırılır.
• Kromozom 5'in kısa kolunun küçük bir kısmının eksik olduğu bu vaka, cri-du-chat sendromu olarak tanımlanmıştır ve bu sendromu gösteren bebeklerde, anatomik malformasyonlar, mide-bağırsak, kalp komplikasyonları ve çoğunlukla zeka geriliği görülürken, nefes borusunun ağzında ve larinksde gelişim bozukluğu bu sendromun özelliğidir ve böylece bebek sendroma adını veren kedi miyavlaması sesi çıkarır.

Trizomi Diploid Genoma Bir Kromozom İlavesidir

• Trizomi (2n + 1) genel olarak monozomideki gibi etkilidir, ancak fazladan kromozom ilavesi görülen bitki ve hayvan türlerindeki bireyler, kromozom eksikliğine sahip olanlara nazaran daha fazla yaşayabilirlik özelliğine sahiptir.
• Monozomide olduğu gibi, trizomik durumdaki eşey kromozom varyasyonlarının fenotip üzerinde otozomal varyasyonlara göre daha az etkisi vardır ve daha önce tartışıldığı gibi, üç X kromozomuna ve iki takım otozomun normal komplementine sahip bir dişi Drosophila üreyebilir ve yaşamını sürdürebilir, fakat normal dişilere göre yaşayabilirlik özellikleri daha azdır.
• İnsanlarda normal dişi ve erkek komozom yapısına fazladan X kromozomlarının katılımı çeşitli sendromlar göstererek yaşamını sürdüren bireylerin oluşumuna yol açar.
• Ancak, diploid yapıya katılan büyük bir otozomun etkisi Drosophila ve insanda ciddi sonuçlar doğurur ve genellikle gelişim sırasında ölümle sonuçlanır.
• Bitkilerde, trizomik olanlar genellikle hayatta kalabilir, ancak fenotipleri değişiklik gösterebilir, mesela trizomik durumun her biri, kendine özgü olarak meyve kapsülünün fenotipini belirler.

Down Sendromu

• Klasik olarak, John Langdon Down tarafından tanımlanan Down sendromu, bireylerin bir yaşından fazla yaşayabildiği insanlardaki tek otozomal trizomi durumudur ve bu hastalık, G grubu kromozomlarından biri olan kromozom 21'deki trizomi sonucu ortaya çıkmaktadır (Şekil 8-5).
• Sendromun 12-14 karakteristik özelliği vardır, ama her bir birey bu özelliklerin ortalama 6-8 tanesini gösterir ve bu kişilerde; Gözlerin köşesindeki epikantik katlanmadan (epikantus), tipik düz yüzden ve yuvarlak baştan kaynaklanan benzerlik bulunmaktadır ve boyları kısadır, ağzı açık kalmaktadır ve solunum yolu hastalıklarına ve kalp malformasyonlarına yatkındır.
• Yetişkin bireylerin ölüm nedeni çoğunlukla Alzheimer hastalığıdır ve trizomik durumun kökeni, çoğunlukla kromozom 21'in mayoz sırasındaki ayrılmama durumudur.

Edwards Sendromu

• Karyotipi 47 kromozom olan ve ciddi gelişim bozukluğu bulunan bir bebeği incelediler. İlave kromozom, orta büyüklükte ve akrosentrik D grubundan bir tanesiydi
• Sonradan bunun kromozom 13 olduğu saptanmıştır ve buna Patau sendromu olarak adlandırılmıştır
• D-grubu kromozom 13'ün 3 adet olduğu (47,+13 durumu) Patau sendromu ile bağlantılı karyotip ve potansiyel fenotipik özellikler
• Edwards sendromlu olguların %80'ini kızların oluşturduğu bulunmuştur ve genelde bu hastalık 8000 canlı doğumda 1 görülmektedir.

Haplodiploid Kromozom Takımı

• Haplodiploid kromozom takımının ikiden fazla bulunduğu durum poliploidi olarak adlandırılır. Poliploidlerin adlandırılması kromozom takımı sayısına göre yapılmaktadır.
• Poliploidi hayvan türlerinin çoğunda oldukça seyrek olmasına karşın, kertenkele, amfibi ve balıkta bulunmaktadır ve bitki türlerinde poliploidi çok daha yaygındır.
• Aynı türün normal haploid komplementine benzeyen bir ya da daha fazla ekstra kromozom takımının ilavesi otopoliploidi ile sonuçlanır
• Türler arası çiftleşmeyle oluşan, değişik türlere ait kromozom takımlarının bileşimi allopoliploidi ile sonuçlanır. Oto ve allopoliploidi arasındaki fark, ekstra kromozom takımlarının genetik kökeninden kaynaklanır.

Otopoliploidi

• Otopoliploidi durumunda, ilave olan her bir kromozom takımı atasal türün aynısıdır, yani triploidler AAA, tetraploidler AAAA vs. olarak tanımlanır.
• Otopoliploidi, kromozomların mayoz bölünmeleri sırasında ayrılamaması, yumurta iki sperm tarafından döllendiğinde zigot 3n kromozomlu olur veya deneysel koşullarda diploidlerle tetraploidler çaprazlanırsa triploidler oluşturulabilir.
• Yüksek kromozomlu bitkiler, çiçek ve meyvaları daha büyüktür, böylece ticari önemleri artmaktadır.

Allopoliploidi

• Poliploidi birbirine çok yakın iki türün hibridizasyonu ile de ortaya çıkabilir ve Amfidiploid bitkilere sıkça rastlanır ve üreme yetileri dengeli gamet oluşturabilme kapasitelerine bağlıdır.
• Kültüre edilmiş Amerikan pamuğu türü verilebilir ve bunların her bir özgül kromozomun iki homoloğu bulunduğundan mayozun normal olarak cereyan eder ve döllenme ile bitki eşeyli olarak çoğalır.
• Poliploid, iki ayrı türden dört eşdeğer haploid genom taşıdığı için allotetraploid olarak adlandırılır veya orijinal türlerinin her ikisinin de bilindiği durumlarda allotetraploidiyi tanımlamak için amfidiploid terimi de kullanılmaktadır ve üreme yetileri dengeli gamet oluşturabilme kapasitelerine bağlıdır ve her bir özgül kromozomun iki homoloğu bulunduğundan.
• Bitki ve hayvanlardaki trizomi, mayoz bölünmede sitolojik gözlemlerle saptanabilir.

Kromozomların Yapısında ve Düzeninde Çeşitlilik Görülür

• Genom içerisinde bir genin yerleşiminin değiş-tokuşu ve aktarımı translokasyon olarak adlandırılır.
• Translokasyonda bir genin genomdaki yeri değişir
• Gen mutasyonlarından ayırmak için bunlara kromozomal mutasyonlar ya da kromozomal bozukluklar denir.

Delesyon Bir Kromozomun Kayıp Bölgesidir

• Bir kromozom bir ya da birden fazla yerden kırılır ve bir kısmı yok olursa, bu kaybedilen parçaya delesyon (ya da eksiklik) adı verilir ve delesyon kromozomun bir ucuna yakın ya da içinde olabilir.
• Delesyon sonucu genetik bilgi kaybı fazla ise sonuç çoğunlukla ölümcüldür.
• Kromozom 5'in kısa kolunun küçük bir kısmının eksik olduğu cri-du-chat sendromunda olduğu gibi, kromozomun bir kısmında oluşan delesyonun ciddi bir etki göstermesi için çok büyük olması gerekmez.

Translokasyonlar Kromozom Parçalarının Genomda Yer Değiştirmesine Yol Açar

• Translokasyon, bir kromozom parçasının genomda yeni bir bölgeye taşınmasıdır ve resiprokal translokasyonda homolog olmayan iki kromozomun parçaları karışılıklı olarak değiştirilir.
• Genetik materyal sadece yeniden düzenlenir ve dolayısı ile translokasyon, onu taşıyan bireylerin yaşayabilirliğini doğrudan etkilemez, ayrıca inversiyonda olduğu gibi translokasyonda da pozisyon etkisi ortaya çıkabilir ve bazı genler diğer genlere göre yeni bir sıralamada dizilebilir.

Ailesel Down Sendromu

• Nadir vakalardaki ebeveynlerin ve sonraki kuşakların sitogenetik analizleri ailesel Down sendromunun nedenine açıklık getirmektedir.
• Analizler, ebeveynlerden birinde 14/21 D/G translokasyonun olduğunu ortaya koymaktadır ve ebeveynlerden birinde G-grubu kromozom 21'in büyük bir bölümü translokasyonla D-grubu kromozom 14'ün bir ucuna taşınmaktadır. 45 kromozoma sahip olmasına rağmen bu birey fenotipik olarak normaldir.

İnsanlarda Kırılgan (fragile) Bölgeler Kromozom Kırıklarına Karşı Hassastır

• Belirli hücrelerde kromozomlardan birisinin belirli bir kısmı boyanamamış ve orada bir boşluk görüntüsü belirmiştir
• Bazı bireylerden elde edilen hücrelerde kromozomlardan birisinin belirli bir kısmı boyanamamış ve orada bir boşluk görüntüsü belirmiştir ve bu bölgelere sonraları kırılgan bölgeler adı verilmiştir.