Cross Over ve Rekombinasyon PDF

Cross over ve rekombinasyon Dr. Fatma Zehra Hapil Zevkliler Dönem I dersi Ögrenim Hedefleri + Cross over ve rekombinasyon tanımı + Bu süreçlerin altında yatan moleküler olaylar + Homolog rekombinasyonun getirileri ve götürüleri + Mayozda crossing over’ın sonuçları...

Cross over ve rekombinasyon Dr. Fatma Zehra Hapil Zevkliler Dönem I dersi Ögrenim Hedefleri + Cross over ve rekombinasyon tanımı + Bu süreçlerin altında yatan moleküler olaylar + Homolog rekombinasyonun getirileri ve götürüleri + Mayozda crossing over’ın sonuçları UÇEP 2020 Hastalık Bağlantıları Meme hastalıkları ve tümörleri İnfertilite Abortus TANIMLAR + Cross over: Parça değiş-tokuşu Mayoz 1 + Rekombinasyon: Re-combine. Yeniden kombinlenme + Rekombinasyon, Cross-over’ı kapsar ve daha fazlasıdır. Cross-over (crossing over) + İki teori: 1) Mayoz, bir DNA tamir türü olarak evrimleşmiştir. → Cross over’ın amacı, hasarlı DNA’yı ekarte etmektir. 2) Mayoz, bakteriyel transformasyonun evrimleşmiş halidir. → Cross over’ın amacı, farklılığı (diversity) sağlamaktır.  Sınırlı bölgelerde bir araya gelmeler başladı Sinaptonemal kompleks kromozomlar boyu uzanır Ayrışma başlar, kiyazmatalar Kiyazmata hâlâ duruyor, tarafından hâlâ birlikte kardeş kromatidler görünür tutulurlar  Replike Replike olmuş olmuş paternal maternal kromozom kromozom + Kiyazma: Sentromer + Bivalent yapı: Homolog kromozomların Kardeş bir araya gelip kromatidler oluşturduğu 4 kromatidli yapı. Bivalent Kiazma yapı (chiasma) + Crossing over süreci, DNA çift zincir kırıkları ile başlar. + DNA kırıklarından sorumlu protein: Spo11 Topoizomeraz 6 kompleksinin parçası, aktif bölgesindeki tirozin aminoasidi, DNA’ya bağlanır ve bağlandığı diğer proteinler sayesinde kırığa yol açar. Spo11 çift zincir DNA kırığı Ekzo-Nükleazlar tarafından DNA’nın kırpılması. (3’-OH serbest uç açığa çıkar) D loop: homolog sekans işgali Boşluklar replikasyonla doldurulur Çözülmenin yönü, crossing over olup olmayacağını belirler. (Kiazma, illa ki cross over ile sonuçlanmaz) Sinaptonemal kompleks + Sinaps, her bir kardeş kromatid çiftinin (kromozom) Axial element adı verilen protein ağırlıklı yapının etrafında yoğunlaşması ile başlar. + Homolog kromozomların axial elementleri hizalanır ve synaptonemal kompleks oluşur. Axial elementler (artık lateral elementler adını alır), santral element ile birbirinden ayrılır. + Burada iki kromozom arasındaki mesafe hala 200nm’dir (DNA çapı 2nm). Yani kromozomlar hizalandı ama birbirlerine yeterince yakın değiller. + Her bir kardeş kromatid çiftini bir arada tutan kohezin proteinleri, tek bir çizgisel aks oluşturur. Oluşumu pakiten’de + Sinaptonemal komplekste SYCP1 (1p13), tamamlanır, SYCP2(20q13.33) ve SYCP3 (12q) proteinleri görev alır. diplotende çözülür Maternal ve paternal homologlar bagimsiz olarak ayrilir Gamet çeşitliliğini sağlar Homolog Rekombinasyon + Birbirine eş veya çok benzer diziler (homolog dupleks DNA) arasında iplik değişimi + DNA çift zincir kırıklarının tamirinde + Bağışlıklık sistem hücrelerinde reseptör çeşitliliği (VDJ rekombinasyonu) , mayoz 1’de gamet çeşitliliği vs Çift zincir DNA kirik tamirinin iki ana mekanizmasi + Homolog olmayan uç yapıştırma ve homolog rekombinasyon MBC, 6th ed. Homolog Rekombinasyon + tamir bolgesinde nukleotit kaybı ya da degisimi olmadan çift zincir kırıklarının tamiri + tamir için kalıp gorevi gorecek bir homolog, kırık olmayan DNA gerekir + kırık DNA’nın 5’ uçlarından bir kısım nukleazlar tarafından uzaklaştırılarak tek iplikli 3’ uçlar oluşturulur + hasarlı DNA molekülünde ortaya çıkan 3’ uçlardan biri, kalıp DNA’yı «işgal eder» + DNA polimeraz, sağlam ipliği kalıp alarak zinciri uzatır + işgalci iplik ayrılır, DNA uçları birleştirilir Kırılan Replikasyon çatalı, HDR ile tamir edilebilir + replikasyon çatalı, çatalın önündeki parental helikste bulunan tek zincir kırığı, vb. nedenlerle kırılabilir + replikasyon çatalı bu bölgede parçalanır, bir kırık bir intakt yeni kromozom oluşur + çift zincirli kırıkların tamirindekine benzer bir yöntemle bir ipliğin ucundaki nükleotitler atılarak 3’ sarkan uç oluşturulur + Sağlam iplik kalıp olarak alınır, DNA sentezi gerçekleşir + iplik kırılması sonrası DNA sentezi devam eder + replikasyon çatalı tekrar başlar Homolog rekombinasyonda moleküler olaylar + Çift zincir kırığına (bu örn IR maruziyeti sonucu oluşmuş olabilir) MRN kompleksi çekilir. (MRN = Mre11, Rad50, Nbs1) + MRN kompleksi, nükleaz aktivitesine sahiptir. + Bu kompleks, ATM (S/T kinaz)’i bölgeye çeker. + ATM, Histon 2AX başta olmak üzere, hedeflerini fosforile eder (S/T-Q motiflerinden). + Bu fosforile histonlar, DNA’nın kırpılması için sinyal görevi görür (End resection) + Komplekse bağlanan diğer proteinler, BRCA1 ve BRCA2’yi çeker RPA: fosforile histonlara bağlanan, tek zincir DNA’yı stabilize eden protein + BRCA1 ve BRCA2, tümör baskılayıcı genlerdir (meme kanseri) + Rad51: Rekombinaz + Rad51, RPA’yı (tek zincir DNA’yı stabilize eden molekülü) uzaklaştırır. + Homoloji aranır, homoloji bulunan bölgede Rad51 sayesinde zincir işgali (strand invasion) başlatılır ve D- loop kurulur. Yueru Sun et.al., Cell Mol Sci, 2019, İki kromozom arasında karşılıklı parça değiş-tokuşu olursa crossing over, bir kromozom tamir edilirse non-cross over DNA tamiri. Mayozda HR, gen konversiyonuna da yol açabilir: + Karşılıklı parça alışverişi değil, genin donor kromozondan kabul edici kromozoma geçmesi Loss of heterozygosity (LOH)  Crossing Over, kontrollü bir süreçtir iki önemli fonksiyon: i) homologların birarada tutulması; ii) gametlerin genetik çeşitliliği her kromozomda oluşturulan çift zincir kırıkları ve kaç tanesinin KO ile sonuçlanacağı kontrollüdür her kromozom çiftinde en az bir KO, ortalama 2-3 KO görülür çift zincir kırıkları kromozom üzerinde her yerde bulunabilir, ancak rasgele dağılmaz; DNA’nın daha ulaşılabilir kısımlarında daha çok görülür («hot spots»), heterokromatin bölgelerde daha az görülür («cold spots») Bu hotspot bölgelerin, 13mer dejenere bir dizi ile ilişkili olduğu gösterilmiştir. Bu bölgeye, bir çinko parmak proteini olan PRDM9 bağlanır. H3K4me3 ve H3K36me3, crossing-over için epigenetik işaretler. PRDM9, bu işaretleri koyuyor. Dizi şempanzede korunmamış, PRDM9 yine var ama başka diziye bağlanıyor → çok hızlı evrimleşiyor. UÇEP hastalik iliskisi + Infertilite: PRDM9 mutasyonları, mayozda pakiten’de arrest ile infertiliteye yol açıyor (özellikle erkeklerde, idiyopatik infertilite). Bunun dışında crossing-over’da rol alan ve mutasyonu infertiliteye yol açan başka genler de tanımlanmış. + Abortus: Mayotik rekombinasyondaki bozukluklar (kiazmatanın başarılı şekilde kurulamaması), anoploidinin en önemli nedeni. Spontan düşükler. (Yumurtaların %20’si, spermlerin %2’si anöploid, çünkü yumurta hücrelerinde rekombinasyon hızı spermlerden çok daha yüksek) + Konjenital bozukluklar + Meme kanseri: BRCA1 ve BRCA2 başta olmak üzere, homolog rekombinasyon ile DNA tamirinde görev alan proteinleri kodlayan gen mutasyonları. (ve diğer kanserler) (ayrıca gen konversiyonu nedenli LOH) Sorular? Katılımınız için teşekkür ederim.