Gen Haritası

Genom Projesi

Bilim dünyası, yaşamı alt üst edecek yeni bir gelişmeye daha imza atarak insan DNA'sının şifresini çözmeyi başardı. Çıkarılan 'gen haritası' sayesinde kalp ve kanser hastalığı tarihe karışacak ve insan yaşamının kalitesi artarak uzayacak.
Bilim tarihinde yeni bir dönüm noktası olan gelişme, bilim adamlarının on yıla yakın süredir üzerinde çalıştıkları insan genlerinin biokimyasal şifresinin çözülmesiyle elde edildi.
ABD Başkanı Bill Clinton ve İngiltere Başbakanı Tony Blair yaptıkları ortak açıklama ile insanın genetik haritasının çözülmesi için yürütülen ''Human''nin ilk aşaması tamamlandığını bildirdiler. Genlerin deşifre edilmesiyle Alzheimer'den kansere değin bugüne kadar başedilemeyen birçok hastalığa çare bulunacak. Yaşam kalitesi artacak, insan ömrü uzayacak.
ABD Başkanı Bill Clinton, uluslararası çalışmalar sonucu insanların genlerinin haritasının ortaya çıkarılmasını, tarihin en büyük buluşlarından biri olarak nitelendirerek 'Tanrı'nın yaşamı yarattığı dili bugün öğreniyoruz' dedi.
Clinton, konuşmasında, genlerin haritasının çıkarılmasının, büyük İtalyan matematikçi, astronom ve fizikçi Galileo Galilei'nin buluşlarıyla eşit öneme sahip olduğunu belirterek, bu buluşla kanser, şeker, Parkinson ve Alzheimer hastalığının
tedavisinde yeni bir devir açılacağını anlattı.
İnsan genlerinin haritasının çıkarılmasının, antibiyotiklerin bulunuşundan daha büyük bir başarı olduğunu anlatan 'Bu, 21'inci yüzyılın ilk dev teknolojik zaferi' diye konuştu.
Gen haritasının ortaya çıkarılması özellikle Amerikan, İngiliz, Alman ve Japon bilim kuruluşlarının uzun yıllar süren çalışmaları sonucunda sağlandı. Fransız ve Çinli bilim adamları da bu çalışmaya katkıda bulundu.

Herşey 1953 yılında iki bilim adamının canlı hücresinde bir çeşit genetik şifre olan DNA'yı bulmasıyla başladı. İngiliz bilim adamları Francis Crick ve Amerikalı meslektaşı James Watson, DNA'yı bulduklarında ''yaşamın sırrını keşfettikleri''
söylüyorlardı. Herkes onlara şüpheyle bakıyordu ama yüzde yüz haklıydılar.
Hücre çekirdeğinde yer alan DNA, bir insanın göz renginden ten rengine, vücut yapısından boyuna kadar çeşitli fiziksel özelliklerini belirlemenin yanı sıra, sağlığı ve yaşam süresi konusunda da önemli rol oynuyordu.

Human Genome Projesi nedir
18 ülkenin destek verdiği proje, 1990 yılının ekim ayında başladı. Projenin amacı insanın gen haritasının, yani genetik şifresinin çözülmesi.

Gen haritası nedir
Her insanda trilyonlarca hücre var. Hücre çekirdeğinde ise insanın fiziksel ve sağlık durumunu belirleyen kromozomlar, kromozomlarda da DNA'lar var. Buna bilimde ‘‘genetik şifre’’ deniyor.

DNA ne işe yarıyor
Kendi ekseninde dönen ve iplerle bağlanan bir asma merdiveni andıran DNA sarmalında anne ve babadan alınan 23'er
kromozom bulunuyor. Kromozomların taşıdığı yaklaşık 100 bin gen, DNA sarmalının üzerinde yer alıyor. Genler DNA'nın küçük bir bölümünü oluşturuyor.

Genler ne işe yarıyor
Genler insanın saç renginden, boyuna, ayak numarasından yakalanacağı hastalıklara kadar kişinin hayatını belirleyen kimyasal madde olan proteinlerin salgılanmasını sağlıyor.

Gen haritasının ne kadarı tamamlandı
DNA'nın şimdiye kadar yüzde 99'u deşifre edildi. Ancak şimdiye kadar bunun sadece yüzde 21.1'inin ne işe yaradığı çözümlendi. Yüzde 65.7'si ise ham halde. Bu kısımda kalan DNA alt ünitelerinin sıralanması ve tüm genlerin tamamen deşifre
edilmesinin 2003 yılında tamamlanması bekleniyor.

Bu keşif nasıl işimize yarayacak
Hastalıkların teşhis ve tedavisi kolaylaşacak. Şeker, kalp, kanser gibi her yıl milyonlarca insanın ölümüne neden olan hastalıklar çok önceden teşhis edilip önlenebilecek.

Gen terapisi nedir
Hastalığa neden olan değişime uğramış gen onarılarak hastalık önlenmeye çalışılıyor. Hatalı genin yerine sağlıklısı enjekte
ediliyor. Human Genome Projesi sayesinde araştırmacılar, şimdiye kadar Alzheimer, ırsi bağırsak ve meme kanseri gibi birçok
hastalık konusunda önemli genetik bilgi sahibi oldular.

Hayvanların genetik haritaları niye çıkarılıyor
Fare ve meyve sineklerinin genetik işleyişiyle insanınki arasında büyük benzerlikler bulunuyor. Onların genetik yapısının deşifre edilmesi, insanın anlaşılmasını kolaylaştıracak.

Sağlık dışında gen haritası ne işe yarayacak
Gen haritası, biyoarkeoloji, antropoloji, evrim süreci ve tarihi göçlerin anlaşılmasını kolaylaştıracak. Bu sayede insanların ne zaman, nereden göç ettiğini, kimlerle akraba olduğumuzu öğrenebileceğiz.

Gen sayımız 30 bin civarında

60-100 bine vardığı tahmin edilen insan genleri sayısı, meyve sineğinin yalnızca iki katı. İnsanın gen yapılarının bilinmesiyle hastalıkların önceden belirlenebileceğini, bunun da insanlar arasında ayrımcılığa neden olacağı ileri sürülüyor.

İnsan gen haritasının çıkarılması, zamanımızın en büyük bilimsel buluşu olarak çağa damgasını vurdu. Elde edilen ilk bilgiler ışığında pek çok hastalığın anlaşılması ve tedavisinin bulunması mümkün olabilecek. Ancak imza attığı bu müthiş başarı bile insanoğluna böbürlenme fırsatı bırakmıyor. Zira sonuçlar, insan ile meyve sineğinin gen haritası arasındaki farkın düşünüldüğünden de az olduğunu gösteriyor.

Yaklaşık 30-40 bin genden oluşan 3.1 milyar DNA kodunu sıraya dizen bilim adamları, insan ile meyve sineği arasındaki bilimsel farkın zannedildiğinden de az olduğu sonucuna ulaştı. Kısa süre öncesine kadar 60-100 bine vardığı tahmin edilen insan genleri sayısı, meyve sineğinin yalnızca iki katı. Araştırmalarda ayrıca hastalıkların kökenini bulma konusunda da oldukça mesafe kaydedildi. Buna göre hastalıkların çoğu kalıtımsal ve genetik mutasyonlardan ileri geliyor.

Bilim adamları, bütün genleri ortaya çıkararak ve işlevlerini belirleyerek bilim ve tıp alanında yeni bir çığır açılacağını, insan oğlunun bilgisini inanılmaz ölçüde genişleteceğini, yeni teşhis ve tedavi yöntemlerinin mümkün olacağını söylüyor. Projede çalışan Cambridge Sanger Center’dan Dr. Tim Hubbard, bilim ve tıp alanında bir devrim yapılacağından söz ediyor ve ekliyor: “Bizi biz yapan her şey gen dizilimimizde saklı.”

Amerikan Ulusal Sağlık Enstitüsü eki başkanı olan, halen New York Memorial Sloan-Kettering Kanser Merkezi’nin direktörlüğünü yapan Dr. Harold Varmus, bir anda bütünün görülmeye başlandığını ve bunun son derece heyecan verici olduğunu belirtiyor. İnsan gen haritası projesi ABD, Britanya, Japonya, Fransa, Almanya ve Çin’den toplam 20 bilim adamı ekibinin ortaklaşa çalışmaları ile yürütülen bir çalışma. Haziran ayında genetik kodlarla ilgili ilk bilgilerin gün ışığına çıktığı araştırmanın sonuçları Nature dergisinin son sayısında yayınlanacak. Celera Genomics şirketi bünyesinde çalışmalarını sürdüren diğer ekip ise sonuçlarını Science dergisinin Cuma günü piyasaya çıkacak olan sayısında yayınlıyor.

Birbirinden bağımsız olarak çalışmalarını sürdüren iki ekip de birbirine çok yakın sonuçlar elde etti. Celera 26-39 bin arasında geni dizmeyi başarırken, diğer grup 30-40 bin geni dizmeyi başardığını açıkladı. Her iki gruptaki uzmanlar da en iyi ihtimalin 35 bin genden az olduğu konusunda hemfikir.

SIRLAR AYDINLANIYOR

Gen diziliminin henüz başlangıcında olan bilim adamları, işlemin tamamen sonuçlanmasının daha birkaç yıl alacağını bildiriyor. Ancak bir grup genin yapısı, kökeni ve diğer genlerle aralarındaki farklar gibi ilk sırlar şimdiden açıklanıyor.

Şimdiki tahminlere göre insan genlerinin sayısı 25 bin genden oluşan Arabidopsis thaliana bitkisinden, 19 bin genlik bir solucan türünden ya da 13 bin genden meydana gelen meyve sineğinden çok da farklı değil. Cambridge’deki Whitehead Gen Araştırmaları Enstitüsü direktörü Eric Lander, pek çok insanın meyve sineği ile arasında çok fazla fark olmadığı gerçeğinden rahatsızlık duyduğunu söylüyor ve bunun, insanın mağduriyetine darbe indirdiğini kaydediyor. Öyleyse insan nasıl oluyor da meyve sineğinden veya solucandan çok daha karmaşık oluyor? Bu sorunun yanıtı gizemini korumakta. Ancak bilim adamları, gen sayısının kompleks bir yapı için yalnızca bir çıkış noktası olduğunu ifade ediyor.

Genlerin birçoğu, vücuda belli proteinleri üretmesini söyleyerek etkisini gösteriyor. İnsan genleri, meyve sineği ve solucana göre çok daha fazla çoğul protein üretimi komutu veriyor. Ayrıca insan genlerinin farkı çok yönlü olması. Yine genlerin zamanlaması, hangi dokularda aktif oldukları da etkileri üzerinde büyük söz sahibi. Her iki ekip de verilerinin bilim adamlarına hastalığa yol açan genleri teşhis etmelerinde büyük yardımı dokunduğunu ifade ediyor.

CİNSİYETLER ARASINDAKİ FARK

Konsorsiyum, erkek vücudunda kadınlara göre iki misli daha fazla kalıtımsal mutasyon meydana geldiğini doğruladı. Maymunlarda iki cins arasındaki ayrımın daha da belirgin olduğu belirtildi.

Cinsler arasındaki bu farklılık erkekler için karmaşık bir mesaj taşıyor. Bir yandan evrimsel değişimler için daha büyük bir avantaj sağlarken, diğer taraftan hastalık riskini artırıyor.

Gen haritasının çıkarılmasından elde edilecek en büyük fayda ise ilaç geliştirilmesinde olacağa benziyor. Kişinin genetik özellikleri belirlendiğinde, kişiye özel ilaç üretimi gündeme gelebilecek. Ayrıca hastalığın erken teşhisi de sağlanacak. Halen 500’ün altında hastalık için ilaç mevcutken, bilim adamları genetik alanında kaydedilecek gelişmelerden sonra bu sayının binlerle ifade edileceğini ifade ediyor.

İLAÇLAR DEVRİM YARATACAK

İnsan genlerinin sıralanması ile ilgili bilgiler ışığında, bilim adamlarının insan biyolojisi ile ilgili yeni bir başlangıç oluşturduğu ve yeni tedavi uygulamalarının, devrim yaratacak ilaçlarla gündeme geleceği bildirildi. Şimdiye kadar insan ile ilgili olarak düzinelerle bilinmeyene cevap oluşturan araştırmalar sonucunda, hastalıkların daha az yan etkilerle tedavisinin mümkün kılınacağı açıklandı.

Araştırmalarda, genlerin tek başına durumlarının yanı sıra genler arasındaki ilişkilerin de anlaşılabildiği, insanlar arasındaki farklılıkların cevabının, milyonlarda DNA kodlarındaki farklı varyasyonlar ile ortaya çıktığı kaydedildi.

DNA kodlarının her bir varyasyonunun kromozomlar için bir belirleyici olduğu ve bu sayede, genlerin taşıdığı mikroskopik yapının incelenebileceği belirtildi. Bilgisayarın genlerin araştırılması konusunda bir hız kazandırdığına değinen bilim adamları, insan vücudunda incelenecek DNA’ların, bilgisayar ortamında çabuk araştırılarak sonuçlandırılabildiğini kaydediyor.

Bilgisayar yardımı ile hastalıklı genlere benzeyen bilinmeyen genlerin de hızlı bir şekilde analiz edilebileceği, bu şekilde DNA’ların tek başına araştırılmasına gerek kalmayacağı bildiriliyor. Böylece DNA’ların analizine harcanan yıllar sürecek araştırmaların kısa bir zamana sığdırılabildiği kaydediliyor.
İnsanın biyolojik yapısının sırlarını ortaya koyan gen sıralamasının öncelikle kalp hastalıkları, kanser, sinir sistemi bozuklukları, enfeksiyonlar ve çevresel etkenlerin yol açtığı hastalıklar ile mücadelede kullanılacağına dikkat çeken bilim adamları, önümüzdeki yıllarda bu konularda, insanlara büyük müjdeler verilebileceğini ve insan ömrünün giderek uzayabileceğini ileri sürüyor.
Gen haritası ile ilgili yapılan son araştırmalar, bugüne kadar insanın biyolojik yapısı ile ilgili olarak tıp dünyasının çok az bilgilere sahip olduğunu da ortaya koymuş oldu.

FARENİN DNA ŞİFRELERİ ÇÖZÜLDÜ

Bilim adamları farenin gen kodlarının deşifre edildiğini, bunun insan biyolojisine ışık tutacağını açıkladı. Celera Genomics şirketinden Mark Adams, farenin genetik kodlarının insanla yaklaşık aynı uzunlukta (3 milyar civarında) olduğunu söyledi. Bilim adamları farenin genetik kodlarının çözümünü birçok nedenden istiyorlar. Bu nedenlerden birisi, insanın genetik kodlarıyla karşılaştırma amacını taşıyor. Bu noktada benzerlik ve farklılıklardan insanın DNA‘sı hakkında daha fazla bilgi edinmeyi umuyorlar. Adams, çalışmanın, bilim adamlarının iki ayrı türün (fare ve insan) biyolojisindeki farkları anlamasına yardımcı olacağını söyledi. Böylece, örneğin kanserle mücadelede kanserin farelerde niçin farklı geliştiğinden yola çıkılarak insanlar için yeni tedavi yöntemlerinin sağlanabilmesi umuluyor.

UYKU GENİ

Sabahın erken saatlerinde uyanıyor ve gün batarken uyuklamaya mı başlıyorsunuz? Gece kuşlarının sizinle alay etmesine izin vermeyin, çünkü bu durumun sorumlusu büyük olasılıkla genetik bir temelden kaynaklanıyor.

Utah Üniversitesi’nden bir grup araştırmacının çalışmaları sonucunda keşfedilen uyku geni, biyolojik saatimizin işleyişini aydınlatıyor. Çalışma için sabah 4’te kalkan ve akşam 7.30’da yatağa giden bir ailenin bireylerini inceleyen uzmanlar, söz konusu davranışı “Familial Advanced Sleep PhaseSyndrome” (FASPS), yani “ailevi uzun süre uyuma sendromu” olarak adlandırıyor. Tüm aile bireylerini etkileyen ve fazla uykuya sebep olan bu sendrom, aslında 2q kromozomunun ucunda bulunan basit bir genin mutasyonundan kaynaklanıyor. Bu mutasyon daha önce fareler, meyve sinekleri ve başka hayvan türlerinde tespit edilmişti, ancak insanlarda aynı genetik değişim ilk kez belirlenmiş oldu.

Gen haritalaması, genlerin kromozomlar üzerinde bulunduğu yerlerin (lokus) gösterilmesidir. Böylece insan genomunun anatomisi ortaya çıkarılır. Pekçok genin ve diğer genetik marker`larin birbirlerine göre bir kromozom boyunca diziliş sırasının haritalanmasıyla bir kromozomun haritasını veya tüm genom haritasını çıkarmak mümkündür. Bu haritalama, insan vücudu fonksiyonlarının bilinmesi için gereklidir. Böylece insan genetik hastalıklarının heterojenite ve segregasyon analizleri bu bilgiler ışığında yapılabilecek ve gen tedavisi gerçekleştirilebilecektir.

Sitogenetik haritalama, genetik haritalama ve fiziksel haritalama olmak üzere temelde üç tip gen haritası vardır.
Sitogenetik haritalar, ilk olarak sitogenetik bantlama tekniklerinin oluşturulmasıyla farklı kromozomları tanımanın yanında, subkromozomal bölgelerin de ayırdedilmesiyle ortaya çıkmıştır. Bu tür haritalar düşük rezolüsyonlu (yaklasık 6Mb) olmakla birlikte genlerin ve diğer DNA dizilerinin haritalanmasında çok basit bir yöntem olan kromozom in situ hibridizasyonu için zemin hazırlamıştır. Böylece uygun koşullarda yapılan hibridizasyondan sonra elde edilen sinyal probla, tanınan DNA dizisinin bir harita lokasyonunun tanımlanması sağlanabilir. Günümüzde in situ hibridizasyon teknikleri floresan in situ hibridizasyon olarak geliştirilmiştir. Yöntem, belirli bir DNA bölgesi kullanarak tüm kromozomlar içinde eşdeğer bölgeyi bulmak şeklinde uygulanır. DNA bölgesi, radyoizotopla veya floresanla işaretlendikten sonra ısıtma ve soğutma işlemlerini takiben tek iplik haline getirilir. Boyanmamış ve lam üzerinde yayılmış metafazlara uygulanır. Hazırlanan prob, metafazda yer alan kromozomlardan kendi ile eşdeğer bölgesi ile birleşir. Floresan kullanılarak geliştirilen yeni yöntemler, çok kısa sürede klonlanmış DNA dizilerinin haritalamasında kullanılmaktadır. Son yıllarda birden fazla farklı renkli floresan işaretli problarla, kısa sürede daha fazla bölge incelenebilmektedir. Ayrıca fenotipin, gözlemlenebilir kromozomal yeniden düzenlenmeleri ya da kromozomal eksikliklerle ilişkilendirilmesiyle de sitogenetik haritalar oluşturulabilmiştir. Bunun yanında translokasyonlar ve kromozomal delesyonlardan türemiş parçaları içeren somatik hücre hibridleriyle doğal kromozom kırık noktaları ya da radyasyon hibridleri kullanarak yapay kırık noktaları haritalanabilir. Aynı zamanda düşük resolusyonlu fiziksel haritalar olarak da adlandırılan bu sitogenetik haritalarda çözünürlük, genellikle birkaç megabaz uzunluğundadır.

Somatik hücre hibrid çalışmaları ile de, kromozomlar ve onlar üzerindeki genlerin haritalaması çalışmaları yapılmıştır. En sıklıkla fare ve insan olmak üzere iki farklı tür somatik hücreler, birleştirici bir ajan veya özel inaktif viruslar aracılığı ile birleştirilir. Farklı farklı fare insan hibrid hücre klonları elde edilir. Başlangıçta bu klonlardaki hibrid hücrelerde hem insan hem fare kromozomları bulunurken, insan kromozomlarının bazıları her klonda farklı olmak üzere selektif olarak kaybolur. Özel bantlama yöntemleri ile morfolojik olarak, fare ve insan kromozomları kolayca ayırt edildiğinden hangi kromozom kaybı ile hangi özelliğin etkilendiği belirlenmeye çalışılmıştır. Örneğin bir enzim aktivitesi açısından fare somatik hücresinde eksiklik varsa, ama hibrid hücrede bu eksiklik gözlenmi-yorsa hangi insan kromozomu üzerinde bu enzimin geninin bulunmakta olduğu belirlenmiştir. Somatik hücre hibridizasyon yöntemi ile ilk gen haritalaması, timidin kinaz enzim lokusunun 17 nolu kromozom üzerinde olduğunun gösterilmesi ile gerçekleştirilmiştir.

Genetik haritalama, kısaca genomun matematiksel analizi olarak bilinir ve genlerin kromozomlar üzerindeki lokalizasyonlarının bulunmasında moleküler biyolojik yöntemler ve bir dizi karmaşık istatistiksel analizleri kullanır. Özellikle genetik etyolojili hastalıkların lokalizasyonlarının saptanması alanında son derece verimli bir metod olarak karşımıza çıkmaktadır. Metod en genel anlamı ile lokalizasyonu aranan gen ile lokalizasyonu bilinen bir genetik belirleyicinin (“marker”) kuşaklar arasında birlikte kalıtılması-nın test edilmesi esasına dayanır. Bilindiği gibi kromozomlar mayozda karşı karşıya gelerek parça değişimine uğrarlar (“crossing-over”). Bu parça değişimleri sırasın-da birbirine yakın genler sıklıkla bir arada giderler. Uzak yerleşimli genler ise bağımsız tertiplenme kura-lına göre rastgele olarak bir arada gidebilirler ya da ayrılırlar. Böylelikle yavru kuşaklarda ebeveynlerde olmayan yeni yapılanmalar ortaya çıkar. Bu olaya “rekombinasyon” olayı, ortaya çıkan ürünlere de “rekom-binant” ürünler denir. Rekombinasyon kavra-mı genetik haritalama’nın kalbini oluşturur. Temel hipotez “eğer aradığım gen kromozom lokalizasyonunu bildiğim marker’a çok yakınsa mayozda birbirlerinden ayrılamayacak ve kuşaklar arasında daima marker allel ile birlikte kalıtılacaktır” şeklinde özetlenebilir. Başka bir deyişle yavru kuşaklarda rekombinant bireylerin fazla sayıda bulunması aradığımız genden uzaklaştığımız anlamına gelecektir. Bu yolla marker allel’in yeri bilindiğine göre (örneğin 2p13 bandı) ilgilendiğimiz genin ya da hastalığın yeri de bulunmuş olacaktır.
Rekombinasyon birimi centimorgan (cM) ile ifade edilir. 1cM her 100 kişide 1 rekombinant birey olduğunun göstergesidir (1/100=0.01) ve (theta) işareti ile gösterilir. Genetik uzaklıklar fiziksel anlamda ölçülebilir uzaklıklar değildir. Teorik olarak iki lokus arasında 1cM’lık bir uzaklıktan söz edildiği zaman, yaklaşık 1 milyon baz çiftinden söz ediliyor demektir. Ancak bu her zaman kesin değildir. Sık rekombinasyon yapan bölgelerde (rekombinasyon hot spot’lari) 2-3 cM’lik bölgeler fiziksel anlamda bazen beklendiğinden çok daha kısa olabilirler.

Bu metod yolu ile bir gen haritalama çalışmasını yapabilmek için kuşaklar arası kalıtımı izleyebileceğimiz ailelere ihtiyaç vardır. Yine hipotezimizi oluşturmak için kalıtım kalıbının belirlenmesi (tek gen, kompleks, mitokondrial vs.) ve marker kavramından ne anladığımızın iyice açıklanması gerekmektedir. Genetik haritalama işlemi, farklı moleküler biyolojik yöntemleri teknik olarak kullanmakla birlikte temel olarak istatistiksel bir analizdir ve tüm istatistik yöntemlerde olduğu gibi etkin bir genetik haritalama yapabilmek için hipoteze yönelik parametrelerin çok sağlam olarak belirlenmesi gerekir. Bu metod kullanılarak herhangi bir nitelik (gen, marker, hastalık gibi) haritalanmaktaysa da en geniş kullanım alanını, genetik hastalıkların haritalanması oluşturmaktadır. Bu noktada genetik etkenlere bağlı olduğunu düşündüğümüz bir hastalığın gen haritalamasını yapmak istediğimizi varsayalım ve bu işlem için gerekli aşamalar, nedenleri ve zorunlu parametreleri üzerinde tartışalım.

1. Haritalanacak fenotipin özellikleri iyi tanımlanmalıdır: Fenotip: Bir varlığın genler ve çevre etkileşimleri sonucu türlü metodlar ile ortaya konulabilen özelliklerinin tümü olarak tanımlanabilir. Gen haritalamasının ilk aşaması haritalanacak genin, hastalığın, ya da karakterin özelliklerinin standartlar oluşturarak saptanmasıdır. Gen harita-lama çalışmalarında genellikle çok sayıda aileden toplanmış örneklere ihtiyaç vardır. Bu nedenle birden fazla merkez örnek toplama işlemine katılır. Merkezler arasında fenotip karmaşası yaşandığı durumda gen haritalama çalışması yapmanın imkanı yoktur. Yine psikiyatrik hastalıklar gibi hastalık spektrumunun kesinlikle belirlenemediği durum-larda gen haritalama çalışmaları sıklıkla başarısız-lıkla sonuçlanır.
2. Haritalamada kullanılacak metoda karar verilmeli ve kalıtım kalıbı olabildiğince kesin olarak belirlenmelidir. Kalıtım kalıbının saptanmasının gen haritalama için seçilecek metodun belirlenmesi ile çok yakın ilgisi vardır. Gen haritalama metodları başlıca iki ana gruba ayrılır.
a) Parametrik metodlar: Temel olarak Linkage (Bağlantı) analizleri olarak bilinir (Ülkemizde kullanılan terim linkaj analizidir ve metin içinde bu şekilde kullanılacaktır). Linkaj analizinin başarılı olabilmesi için değişmez parametrelere ihtiyaç vardır. Bunlar:
1- kalıtım kalıbı kesin olarak bilinmelidir;
2- üç kuşaklı geniş aileler tercih nedenidir
3- örnek toplama yaklaşımı kalıtım kalıbına göre olur. Örneğin otozomal dominant bir gen ile kalıtılan bir hastalık haritalanmak isteniyorsa örnek toparlama hasta bireyler, varsa eşleri ve tüm çocukları yanısıra, normal bireylerin sadece kendileri şeklinde olmalıdır. Otozomal resesif bir hastalık söz konusu olduğu zaman ise, sıklıkla taşıyıcı olan anne-baba ve tüm çocuklarının toplanması yeterlidir. Pedigri (aile ağacı) analizleri yapılmaksızın sadece sporadik vakalar üzerinden linkaj analizini uygulayabilmenin imkanı yoktur.
b) Non-parametrik metodlar: Niteliklerin kalıtım kalıplarını belirlemek her zaman kolay değildir. Pek çok genetik nitelik çok faktörlü bir kalıtım kalıbı gösterir ve bunlar için hipotez oluşturmakta zorluklar yaşanır. Yine her zaman birkaç kuşağı bir arada bulmak ve örneklemek olanaksızdır. Özellikle geç yaşta başlayan hastalıklarda genellikle önceki kuşaklar ölmüştür, genç kuşaklarda ise henüz hastalık ortaya çıkmamıştır. Bu durumda, eksiklikler göz önüne alınarak parametrelerden bağımsız olan non-parametrik metodlar diğer bir deyişle assosiyasyon çalışmaları önerilmektedir. Asso-siyasyon çalışmaları için farklı istatistik analizler önerilmişse de bunların hemen hepsinde kuşaklar arası segregasyonun test edilmesinden çok, vaka ve kontroller arasında anlamlı fark olup olmadığı test edilmektedir.
Bu metodların linkaj analizine göre avantajları:
1- Kalıtım kalıbının bilinmesine gerek yoktur
2- Ailelerden çok vakaların ve kontrollerin toplanmasına gerek vardır.

Dezavantajları ise
1- Örnek sayısı çok fazla olmalıdır
2- Özellikle kontrol grubunun oluşturulmasında çok dikkatli olunmalıdır
3- Sadece bu metoda dayalı gen bulunması maliyeti çok yüksek olan çalışmalardır ve genellikle başarısızlıkla sonlanmıştır.

Görüldüğü gibi her iki metodun da birbirine göre avantajları ve dezavantajları vardır. Eğer lokalizasyonu tek başına ispatlayacak büyüklükte aile paneli oluşturulabilmişse ve nitelik tek gen kalıtım modellerinden birini gösteriyorsa seçilecek metod tereddütsüz linkaj olmalıdır. Kompleks niteliklerde assosiyasyon metodlarından birisi seçilebilir. Bu amaçla günümüzde yaygın olarak önerilen iki aşamalı bir çalışma planı izlenmektir (“two stage strategy”) (7). Burada genellikle büyük aileler üzerinden tüm genom taranır. Potansiyel lokus’lar saptandıktan sonra sadece ilgili kromozom bölgelerine yönelik olarak assosiyasyon çalışmaları düzenlenir.
3. Haritalamada kullanılacak marker’lar (genetik belirleyiciler) doğru olarak seçilmeli, mevcut gen haritaları etkin olarak kullanılmalıdır. Bu kısımda gen haritalamasında kullanılan “polimorfik marker” terimini tam olarak anlamak gereklidir. Genetik yapıdaki değişiklikler en genel anlamı ile mutasyon tanımı ile belirlenir. Mutasyonlar toplumda görülme frekansları nadir olan (allel frekansı <0.0001) ve genetik hastalıklardan sorumlu olan değişikliklerdir. Polimorfizm kavramı da yine mutasyon gibi genetik materyaldeki bir değişikliği gösterir ancak çoğu zaman mutasyonda olduğu gibi fenotipik bir değişiklikle sonlanmaz. Polimorfik değişikliklerde, nadir allel frekansı 0.01 dolayındadır yani toplumda yaygın olarak gördüğümüz değişikliklerdir . Örneğin genomda hastalıklardan sorumlu olmayan ancak kişiden kişiye farklılık gösteren kısa DNA tekrarlarından oluşan bölgeler vardır. Bunlar STRP (Short Tandem Repeat Polymorphism) olarak adlandırılırlar. Burada ikili, üçlü ya da dörtlü nükleotid tekrarları vardır. Bunlar içerdikleri kopya sayılarına göre DNA örneklerinin farklı büyüklükte olmaları ile sonlanır ve elektroforezde yürütüldükleri zaman farklı büyüklükte bantların görülmesine neden olurlar. Eğer bir kişiye ait DNA örneği, genomda bu özelliği gösteren bölgelere özgü primerler kullanılarak “Polimeraz zincir reaksiyonu” (PCR, polymeraz chain reaction) yolu ile çoğaltılır ve elektroforezde yürütülecek olursa o kişiye ait polimorfik marker’lardan oluşan bir DNA profili ortaya çıkar. Bu tıpkı parmak izi gibidir, bireyler arasında farklılık gösterir. Birkaç kuşaklı aile bireylerinde böyle bir amplifikasyon yapılırsa kromozomların kuşaklar arasında dağılımı, bu polimorfik marker’lar aracılığı ile belirlenir. Böylelikle baştan beri tartıştığımız kromozomlardaki mayozda oluşan parça değişimleri ve sonundaki olası rekombinant ürünler aile bireylerini birkaç kuşak izleme yolu ile saptanabilir.

İnsan genom projesinde genlerin haritalanması için ilk aşamada planlanan, tüm genomda böyle polimorfik özellikler gösteren markerların bulunması ve sadece bu bölgeleri çoğaltmaya yönelik primer dizinlerinin kromozom lokalizasyonları ve birbirlerine göre sıraları saptanarak bu bilgilerin kullanıma açılması idi. Bu amaçla üç kuşaklı geniş aileler bulunarak örneklendi (CEPH; Centre d’Etudes du Polymorphisme Humanie). Bunlar genomda bulunan polimorfik markerlar için tiplendirildi. Birbirlerine göre olası lokalizas-yonları linkaj analizi yapılarak hesaplandı ve haritalar oluşturulmaya başlandı. Eş zamanlı olarak sitogenetik haritalama da bir kısım markerlar için yapılarak sadece olasılık olarak lokalizasyonları değil kromozom bantlarına göre de lokalizasyonları bulundu. Sitogenetik olarak lokalizasyonları bilinen markerlar referans noktaları olarak kullanılarak genomu 1-2 cM aralıklarla tarayacak haritalar oluşturuldu. Genethon, Evry, Fransa laboratuvarlarında son derece başarılı olarak saptanan bu marker lokalizasyonları, araştırıcıların kullanımına açıldı (9-11). Bunu takiben diğer gen haritalama üniteleri de kendi bulgularını veri bankalarına koydular. Tablo I’de böyle bir haritadaki birimlerin ne anlama geldiğini ve nasıl kullanılacağı gösterilmiştir. Bu haritalara ait bilgilere, The Center for Medical genetics, Marshfield Cooperative Human Linkage Center (CHLC) ; UTAH Genome Center The Genome Database (The GDB Human Genome Database) internet adresle-rinden ve Genethon haritası için 6 numaralı kaynakçadan ulaşmak mümkündür.
Bu haritalar kullanılırken dikkat edilecek başlıca iki nokta vardır.
1- Haritalar markerların kromozomlar üzerindeki sırasını ve birbirlerine genetik olarak uzaklıklarını vermektedir. Genotipleme yapılırken bu sıraların yanlış tutulması, yerlerinin karıştırılması veya rekombinasyon biriminden (cM), aralarındaki uzaklıklara dikkat edilmemesi gen haritalama çalışmalarının başarısızlıkla sonlanmasına neden olur.
2- Farklı merkezlerin marker haritaları birbirlerine göre ayarlanmamıştır. Başka bir deyişle bir haritadan elde edilen bilgiler ile yapılan bir haritalama çalışması diğer haritalarla uygunluk göstermeyebilir. Bu nedenle genelde tüm harita bilgilerine hakim olarak gerekli çalışmayı yapmak en doğrusudur. Bu noktada tüm veri bankalarındaki verileri karşılaştırmalı olarak bir oranda bünyesinde içeren The Center for Medical Genetics, Marshfield, USA (Mammalian Genotyping Service - sponsored by The National Heart, Lung and Blood Institute) veri bankasını referans olarak kullanmak yazarlardan birinin önerisi olacaktır.

Marker haritalarındaki bilgileri kullanarak yapılacak bir gen haritalaması için başlıca 2 yol seçilebilir:
a- Aday lokalizasyon yaklaşımı: Burada haritala-nacak olan niteliğe ait eldeki bütün veriler göz önüne alınarak aday genler belirlenir. Örneğin baş-boyun bölgesine ait bir malformasyon haritalanacaksa baş ve boyunda ifade bulan ve gelişimsel olarak bu bölgelerin oluşumuna katkıda bulunan genlerden başlamak daha olasıdır. Aday genler belirlendikten sonra bu genlerin hangi kromozom bölgelerinde bulunduğu saptanır ve bu bölgelere sıkı bağlantı gösteren marker’lar öncelikli olarak test edilir. Bu tip marker bilgilerine ulaşmak için OMIM (On-Line Mendelian Inheritance in Man) ve LOCUSLINK internet adresleri en kullanışlı adreslerdir. Bu adreslere National Resource for Molecular Biology Information (NCBI) web sayfasından ulaşılabilir (NCBI HomePage). Bu veri bankaları birbirleri ile ilişkili olduğu için düşünülen aday gen saptandığı anda, diğer veri bankalarına ulaşılarak ilişkili marker bilgilerini almak olanaklıdır. Aday bölgelerin taranması bitip de herhangi bir lokalizasyon saptanamazsa tüm genomun taranmasına geçilir.
b- Genom taraması (random genome-wide search): Burada hastalığın hangi kromozomda ya da hangi aday gen ile ilişkili olacağına dair bir öngörü yoktur. Genomu 10-20 cM aralıklarla tarayan, kromozom lokalizasyonları belli marker panelleri kullanılarak tüm genom rastgele taranmaya başlanır. İstatistiksel olarak anlamlı sonuç bulunacak kromozom parçasına rastlanılmaya çalışılır. Bazen tüm genom tarandıktan sonra bile lokus saptanmayabilir. O zaman genomu daha sık aralıklarla tarayan (5 cM) marker panellerine geçmek gerekli olabilir. Genomu 20cM aralıkla taramak için gerekli olan marker sayısı yaklaşık 200; 8-10 cM aralıkla taramak için gerekli olan 400 ve 5cM aralıkla taramak için gerekli olan sayı ise 750’den fazladır. Bu sayıda marker ile çalışma maliyetinin, genotiplenecek örnek sayısı arttıkça artacağı açıktır. O nedenle genom taramaları için genellikle eldeki tüm örnekler kullanılmaz. İstatistiksel olarak en çok bilgi verecek bireylerden oluşan bir başlangıç paneli (initial screening panel) seçilir, genom bu bireyler üzerinden taranır ve potansiyel lokus-ların ispatı ve bölgenin daraltılması için eldeki tüm bireyler kullanılır (saturation mapping)

Buraya kadar anlatılanlardan anlaşılacağı gibi genetik haritalama için kullanılan laboratuvar deneyleri teknik olarak karmaşık bir yapı içermez. Kromozom lokalizasyonu bilinen primerler kullanılarak PCR amplifikasyonu, poliakrilamid jel elektroforezi, boyama ve genotipleme işlemleri yüzlerce kez tekrarlanır. Bu nedenle floresan markerların kullanıldığı ve tek bir çoğaltma işleminde çok sayıda marker kullanılan, otomatik genotipleme yöntemleri geliştirilmiştir. Ancak bu yöntemler zamandan tasarruf sağlarken maliyeti de çok yükseltmektedirler.

Genetik haritalama projelerinde kabul edilmesi gerekli bir diğer önemli nokta da diğer araştırma disiplinlerinden farklı olarak bu tip projelerin hazırlanmasında kesin sınırlarla belirlenen kuralların olmayışıdır. Örnek sayısı, seçilecek metodoloji, marker sayısı ve maliyet, niteliklerin kalıtım kalıplarına, fenotipe, saptanabilen aile sayısına ve en önemlisi şans faktörüne bağlı olarak değişebilir. Tamamen şans eseri olarak taramaya başlanılan ilk lokalizasyonda bağlantının saptanması ile genomu iki kez taradıktan sonra lokalizasyonu bulabilmenin maliyetinin değişeceği açıktır. Kısaca denilebilir ki yapılacak teknik işlem her çalışmada aynı olmasına karşın yorum ve planlama her bir çalışmada farklı özellikler ve tuzaklar içerir.

4. İstatistik değerlendirmeler metoda göre seçilmelidir: Linkaj analizi için; LOD Skor (Logaritm of Odds Ratio) analizi uygulanır. LOD Skor: Linkaj saptanması olasılığının linkaj gözlenmemesi olasılığına oranının logaritmik değerde ifade biçimidir. Başka bir deyişle aranılan genin, test edilen kromozom lokusunda olması olasılığının ilgili lokusta bulunmaması olasılığına oranıdır. Sonuçta çıkan değer arttıkça lokalizasyonun saptanması olasılığı da artacaktır. Örneğin bu değer 5 gibi bir sayı çıkarsa aranılan genin test edilen kromozom lokusundan seçilen marker’a bağlantı göstermesi olasılığı bağlantı olmaması olasılığından 105 kez (100.000 kez) daha fazla olacaktır. Negatif değerler de lokustan uzaklaşıldığının göstergesidir. LOD Skor = 3 ve üstü olan değerler bağlantıyı desteklemesi açısından anlamlı kabul edilirken 2 ve giderek negatifleşen değerler ise kesin olarak bağlantı yokluğunu destekler. Aradaki değerler yoruma açıktır. Lokusun ispatlanabilmesi için bir dizi farklı işlem yapılması gerekebilir (aile ve örnek sayılarının arttırılması, genomun diğer bölgelerinin araştırılması vs. gibi). Burada önemle belirtilmesi gereken nokta bu analizde sonuçta bulunan bir olasılık değeridir ve saptanan lokus hakiki lokus olmayabilir. Nitelikten sorumlu ilgili gen ve gen içi mutasyon gösterilinceye kadar lokus informas-yonu yanıltıcı olabilir.

LOD Skor analizleri için yaygın olarak kullanılan program J. Ott tarafından geliştirilmiş olan LINKAGE paket programıdır (12). Bu program amaca göre kullanılacak 4 alt programdan oluşur (MLINK, ILINK, LODSCORE ve LINKMAP programları). İki lokusun birbirine göre test edilmesi (örneğin, hastalık lokusunun marker allel’e bağlantısı) için en çok MLINK kullanılırken, polimorfik nitelikteki markerların birbirlerine göre lokalizasyonlarının ve sıralarının saptanmasında ILINK programı kullanılmaktadır. LODSCORE tüm olasılıkların hesaplanması yerine sadece maksimum olasılıkların hesaplanmasında, LINKMAP ise birden fazla marker içinde haritalanmak istenen genin göreceli pozisyonunun bulunmasında (“multipoint linkaj analizi”) kullanılan alt programlardır. Programın kullanımı sırasında özellikle parametrelerin belirlendiği dosyaların oluşturulması özellik arz eder. Bu amaçla farklı gen haritalama laboratuvarları LINKAGE programı ile ilişkili ek programlar kullanmaktadırlar. Bu konuda kullanılan tüm programlara linkage software list adresinden ulaşmak mümkündür.

6- Haplotype Relative Risk (HRR)
Fiziksel ya da moleküler haritalar, genomik DNA`nın klonlanmış parçalarının düzenlenmesiyle oluşturulurlar ve baz çifti sayılarına göre ayarlanmışlardır. Genetik haritadan farkı burada direkt olarak DNA’yı oluşturan bazların sırası belirlenmiştir. Böylelikle genlerin fiziksel yapıları kesin olarak ortaya konabilmektedir. Haritalama projelerinin en son aşamadaki amacı olan fiziksel harita en yüksek rezolüsyona sahiptir. Diğer yandan, ökaryotik genomun çok küçük bir yüzdesi ifade olunduğu için, bazı fiziksel haritalama yöntemleri, sadece trankripsiyonun gerçekleştiği dizilerin tanımlanmasına yönelmiştir. Genetik haritada olduğu gibi insan genomunun fiziksel haritası da 24 farklı kromozom için oluşturulur. Farklı kromozomlar için bağlantılı polimorfik marker gruplarını gösteren genetik haritaların tersine, farklı tiplerde fiziksel haritalar oluşturmak mümkündür.

Fiziksel haritalamanın en son hedefi DNA baz dizisinin çıkarılmasıdır. Ancak geniş DNA bölgelerinin dizi analizinin yapılması teknik açıdan güç olduğu için haritalamada çözünürlüğü 1 Mb`dan daha aza indiren iki ana yöntem geliştirilmiştir. Bu yöntemler kullanılarak “Restriksiyon Haritalama” ve doğal olarak uzatılmış ya da yapay olarak uzatılmış kromatin ya da DNA fiberlerinde yüksek çözünürlüklü FISH’dir.

Rekombinant gen teknolojisindeki son gelişmelerle birlikte genomik DNA parçalarının klonlanması ve karakterizasyonuyla detaylı bir gen haritası elde etmek mümkün hale gelmiştir. Sonuçta da sadece gen yapısı hakkında bir kaynak olmakla kalmayan aynı zamanda genomda dizi organizasyonu, gen ve genomların evrimi hakkında da son derece değerli bir kaynak olan tüm bir genomun DNA dizisinin elde edilmesi mümkündür. Günümüzde, pekçok model organizmanın örneğin; bakteri, S.cerevisiae, C.elegans, D.melanogaster, F.rubripes, D.rerio, insan gibi organizmaların genetik ve fiziksel haritalarını çıkararak sonuçta, tüm genom dizilerinin saptanmasını amaçlayan çok yoğun bir şekilde devam eden bir uluslararası işbirliği sürmektedir ve bu model organizmaların bazılarının tüm genom dizi analizi tamamlanmıştır. Genomların haritalanması, analizi ve dizi analizi ile ilgili disipline “genomiks„ adı verilmiştir.

Tüm dünyada binlerce bilim adamının yaklaşık 15 yıl süren çabaları sonucunda insan DNA`sının hemen hemen tamamlanmış nukleotid dizisi yani haritası ortaya çıkmıştır. Gen haritaları sayesinde bitki ve hayvan üreticileri genetik olarak iyileştirilmiş kalitede üretim yapabilirken, insan genom haritasının çıkarılması açısından bakıldığında, biyokimyasal temeli bilinmeyen genetik hastalıklara neden olan genlerin özgül bir kromozom ya da kromozom bantı üzerine haritalanması, soyağaçları üzerinde bir marker ile olan bağlantısına dayanarak bu genin izinin sürülmesi (gene tracking), hastalığın tedavi edilmesi, insan ırklarının evrimleri ve ırkların dünya üzerinde göç yollarının çıkarılması mümkün olacaktır.

Bir insanı diğerinden farklı kılan şey ise SNP’lerin farklı dizilimleri.

İnsanın gen haritası tamamlandı

Bilim adamları insanın gen haritasını tamamlamayı başardı. İnsanın gen haritasının tamamlanması, şeker hastalığı, kalp hastalıkları ve kanser gibi yaygın hastalıkların moleküler nedenlerinin belirlenmesi çalışmalarını olağanüstü boyutlarda hızlandıracak.
LONDRA - Dünyanın değişik ülkelerinden bilim adamları, dünyada yaşayan insanların genetik değişim kalıplarını ortaya koyan bir haritayı tamamladılar.
İnsan genetik kodlarını oluşturan 3 milyar harfin dizilimlerini bir haritada birleştiren İnsan Genome Projesi, herhangi iki insanın, birbirine genetik olarak yüzde 99.9 benzediğini ortaya koymuştu. Birçok ulustan bilim adamlarının biraraya gelmesiyle yapılan çalışma sonucunda, şimdi de bu yüzde 0.1’lik farkı açıklamak için daha detaylı bir harita çıkarıldı.

“HapMap” denilen bu harita, genetik değişimlerin belirleyicisini, yani tek nükleotid polimorfimzleri (SNP-single nucleotide polymorphisms) gösteren daha detaylı bir harita. Bir insanı diğerinden farklı kılan şey ise SNP’lerin farklı dizilimleri.

Yeni harita SNP’lerin bölge bölge gruplandığını (haplotipler) ve enformasyon blokları olarak insandan insana kalıtım yoluyla geçtiğini gösteriyor. İnsanlarda yaklaşık 10 milyon SNP bulunuyor ve biraraya gelmiş bir SNP setine ise “haplotip” deniliyor. SNP’ler, insanın genetik şifresini oluşturan üç milyar DNA harfi içerisinde farklı dizilimleri gösteriyor.

İngiltere, ABD, Kanada, Japonya, Nijer ve Çin’den 200 bilimadamının çalıştığı, bir özel-kamu ortaklığı olan Uluslararası HapMap Konsorsiyumu, Asya, Afrika ve ABD’den 269 kişinin kanlarından alınan DNA örneklerini kullanarak HapMap haritasını geliştirdi. HapMap’ın ilk aşamasında 1 milyondan fazla SNP bulunuyor, halen yapım aşamasındaki ikinci aşama HapMap’da ise 2 milyon SNP daha haritaya eklenecek.

Oxford Üniversitesi’nden Profesör Peter Donnelly, “insan geni dizilimleri, bize insanı yapan birçok parçanın listesini veriyor. HapMap ise tıpkı Post-It notları gibi göstergeler sağlıyor. Yaygın hastalıklarla ilgili olan genleri ararken, bu göstergeler üzerinde yoğunlaşabiliriz” dedi.

Bilim adamları HapMap’ı kullanarak, hastalığın temelindeki genetik nedeni tespi etmek için, hastalıklı insanların SNP kalıplarını, sağlıklı insanlarınki ile karşılaştırabilecekler.

İnsanın gen haritasının tamamlanmasının, şeker hastalığı, kalp hastalıkları ve kanser gibi yaygın hastalıkların moleküler nedenlerinin belirlenmesi çalışmalarını olağanüstü boyutlarda hızlandıracağı da kaydedildi.

İnsan DNA'sının Tam Analizi Yapıldı

Bilim insanları, insana ait gen haritasının ayrıntılı analizini tamamladı. Çalışma sırasında genetik kodların biyolojik olarak aktif olan kısmının daha önce sanılandan çok daha büyük olduğu belirlendi.
Bilim insanları, elde edilen bilgilerin, hastalıkların anlaşılması ve tedavisi için daha büyük olanaklar sunacağını umuyor.Çalışmaya ABD, İngiltere, İspanya, Singapur, Japonya ve İngiltere'den 400 kadar bilim insanı katıldı. Çalışmanın sonuçları birbiriyle bağlantılı ve kamuya açık olan 30 bilimsel yazıda ilan edildi.Yazılar, Nature, Geneme Biology ve Genome Research dergilerinde yayımlandı. DNA Unsurları Ansiklopedisi ile ilgili çalışma 2003 yılında başlatılmıştı; çalışmada esas olarak insan gen tam haritasındaki işlevsel elemanların bulunması hedeflendi.

Haritanın yüzde 1'ini kapsayacak şekilde yapılan bir pilot projenin sonuçları, 2007 yılında yayımlanmıştı. Encode adını taşıyan bu son büyük proje ise, DNA diziliminin bütününü oluşturan üç milyar gen şifresi çiftini inceledi.Bilim insanları genome olarak anılan bütünün yüzde 80'inin belli bir işleve sahip olduğunu belirledi. Şu ana kadarki çalışmalar ancak genome'un yüzde 2'sini oluşturan protein-şifreleme genleri üzerinde yoğunlaşmıştı.

Gereksiz DNA

Genler DNA'nın küçük kısımları olarak talimatlar içeriyor; bunlar üretmeleri gereken kimyasal ve protein maddeleri ile ilgili.Encode ekibi, "Junk DNA/Gereksiz DNA" olarak anılan ve gen haritası genome'da çok büyük bir alan kaplayan kısmı analiz etti; bu bölüm daha önce üzerinde çok az çalışma yapılan ve az anlaşılan bir bölümdü.Cambridge'deki Avrupa Biyoenformatikler Enstitüsü'nden Doktor Ewan Birney, BBC'ye yaptığı açıklamada "Varılan sonuç şimdi bu, "gereksiz" ifadesinin çöpe atılması gerektiğini gösteriyor" dedi.

Çalışmalarımız genome'un daha,çok daha büyük bir kısmının biyolojik olarak aktif olduğunu ortaya koydu.(Doktor Ewan Birney)

Anahtarlar

Bilim insanları ayrıca dört milyon "anahtar" gen belirledi. Bu genler DNA'daki genlerin "açık" (aktif) ya da "kapalı" olup olmadıklarını belirliyor.Biliminsanları, anahtarların genome üzerinde kontrol ettikleri genlerden çoğu zaman uzak mesafelerde bulunduğunu söylüyor.

Ewan Birney "Bu, insan biyolojisini daha iyi anlamamıza yardımcı olacak. Belirlediğimiz bu anahtarların büyük bölümü kalp hastalığı, şeker hastalığı ya da akıl hastalığı ile bağlantılı risk koşulları ile sıkı bir ilişki içinde. Bu yeni algı, araştırmacılara yepyeni bir kapı açıyor; sonunda, umut edilen odur ki, yeni tedavi olanakları belirsin."Biliminsanları hastaların bu son yapılan çalışmanın sonuçlarından yararlanması için daha uzun yıllar geçmesi gerektiğini belirtiyor.Encode ekibinin bir diğer üyesi olar Doktor Ian Dunham ise elde edilen verilerin sonuçta hastalıklarla ilgili araştırmalarda büyük yarar sağlayacağını belirtiyor.

"Encode bize değerli bazı ipuçları veriyor; bu sayede sağlık ve hastalık konusunda yeni buluşlara gidilebilir. Bu çalışmalar yepyeni ilaçların geliştirilmesine ya da var olan tedavilerin daha da etkinleştirilmesine yol açabilir."Wellcome Vakfı Sanger Enstitüsü Başkanı Profesör Mike Stratton ise elde edilen sonuçların "göz kamaştırıcı olduğunu" ve nihayetinde "insan biyolojisi ile ilgili çalışmaların temel taşlarından biri olacağını" söyledi.Stratton, "Encode Projesi pek çok araştırmacının bilimsel çalışma yöntemlerini değiştirecek; ve aynı şekilde, genetik varyasyonların genome ile bağlantılı aksaklıklara yol açtığı hastalıkları anlamaya çalışanların kavrama yeteneğini güçlendirecek" diyor.
Encode projesi İnsan biyolojisi ile ilgili çalışmaların temel taşlarından biri olacak.(Profesör Mike Stratton)

10 Yıl Sonra: İnsan Kalıtımının Süprizleri

İnsan Genleri Düşünülenden Daha Karmaşık ve Daha Zengin

Encyclopedia of DNA Elements (ENCODE) Project yani DNA Elementlerinin Ansiklopedisi Projesi birçok bilim insanının, insan genetik yapısının çalışma şeklinin tanımlama çabalarının bir araya getirildiği bir proje. Bu araştırma 30 sayfadan oluşan ve birçok farklı dergide yayınlanıyor. Araştırmaları destekler nitelikteki Nature dergisinin makalesine göre, Yale Üniversitesi'nin Labratuvar hocası olan Biomedikal Bilişim Profesörü Mark Gerstein, görünen trilyonlarca potansiyel moleküler etkileşim kaosunun ortasında bir düzen zinciri bulduğu belirtilmekte. Bir bilim adamının raporuna göre bu sadece bir gen değil, bu asında insan gen dinamiğini oluşturan bir ağ yani harita…

"Biz şu anda, aslında bizi insan yapan parçaların listesine sahibiz ve şu anda yaptığımız şey bu gen şemasının nasıl çalıştığını anlayabilmek."

Gerstein'ın bulduğu şey bir çeşit sosyal ağ veya bir başka deyişle 500 tane servet sahibi şirketin organizasyonel bir şemasına benzer denilebilinecek bir denetleyici ağ idi.Gerstein ekip arkadaşları ile matematiğin gelişmiş modelleme tekniğinden faydalanarak 119 transkripsiyon faktörleri (Özel genlerin simültane olarak binlerce geni pasifsize ve aktive etme yeteneklerini göz önünde bulundurarak) tarafından tetiklenen yarım milyon moleküler etkileşimin basamaklarının izini sürdü. Model, bu transkripsiyon faktörlerinin bir arada hiyerarşik bir düzende bağlantılar ile bağlı olduğunu gösterdi. Bu düzeni bazı etmenlerin üst düzey yönetici, bazılarının ise orta sınıf yöneticiler veya satış yöneticisi olduğu bir yapıya benzetebiliriz.İnsan geni içerisinde birlikte 20,000 veya o civarda geni düzenlemekte…


Gereklilik ilkesi ile, bu hiyerarşik yapı Gerstein'in ekibinin gösterdiği hedef genleri daha etkili düzenleme ve bilgi tıkanıklıklarını yumuşatma konusunda orta katmanlarda birlikte çalışarak daha etkili ve pürüzsüz bir sonuç elde etmelerini sağlamakta. Gerstein bu konuda "Bu da insan genin organizasyonunun baştan aşağı askeri sistemden ziyade demokratik bir yapıya sahip olduğunu göstermekte." yorumunu yapmaktadır.Fakat yönetici konumdaki faktörler gen eskpresyonun yönetimi gibi anahtar fonksiyonlarda daha etkili rol oynar ve bu yönetici genler diğer moleküler haritalardaki genlerle daha sıkı iletişime sahiptirler. Bu yönetici genlerin yaşam önemlerini tastiklercesincesine, bu genler sistemde insanlık ve onun tarihince daha fazla korunmuştur.

Büyük ve Esnek
Gerstein'e göre insan geninin büyüklüğü ve esnekliği onu bugüne kadar üzerinde çalışılmış diğer organizmaların genlerinden farklı kılmakta. Model organizmaların, örneğin kurtçuklar ve sinekler daha basit diyagramlara sahip: Bir açma kapama düşmesine benzeyen promotör sistemi gene benzeyen bir düzenleyici sistemdir.Fakat ENCODE projesi şunu önemli ölçüde gösteriyor ki hızlandırıcı olarak bilinen ve insan geninin hareketlerini yani aktivitesini değiştiren yüzlerce belki binlerce birbirinden uzak element var. Gerstein'in oluşturduğu ekibin buluşlarına göre hızlandırıcılar tarafından kontrol edilen ağlar kendi aralarında diğer promotörler tarafından düzenlenenlere göre daha farklı yapıda bağlantı ağları oluşturmakta.

“Bu bağlantı şekilleri bize direk gen yapısından etkilenmeyen kişisel genlerinin farklılıklarını yorumlayabilmek için bir çerçeve düzeni vermekte."Gerstein

Cinsiyetin Bir Önemi Yok
Yale araştırmacıları artık "annenin" ve "babanın" genlerinin bizde ne kadar aktif rol oynadığını söyleyebiliyorlar. Bu da sahip olduğunuz genlerin ne kadar annenize ve ne kadar babanıza benzediğinin açık bir şekilde ortaya koyabilmek demektir.Bu cinsiyete bağlı izler sağlıklı ve sağlıksız bireylerin sorumluluğunu üzerine alacağı anlamına gelmez fakat bu gen izleri insan popülasyonundaki farklılık ve benzerliklerin büyük yükünü taşır.

“Biz artık anne babanın göreceli genetik katkısının izini sürebilmekteyiz.”
Her insan iki gen kopyası ile doğar, biri anneden ve bir diğeri babadan olmak üzere. Fakat bazen sadece bir kopya ya da alel belli bir gen üzerinde biyolojik olarak aktif rol oynar. Muazzam miktarda toplanan ENCODE projesi kapsamındaki bilgi birikimlerine dayanarak, Yale araştırmacıları bu olayın zamanın yüzde 10-20'si kadar kısa bir zamanda gerçekleştiğini gözlemlemiş. Araştırmacılar bu özel annesel ve babasal genlerin ve onların düzenleyici haritalarının fonksiyonlarına ait bir araştırma yapmamışlar fakat cinsiyete bağlı gen haritalarının daha göreceli olarak diğerlerine göre daha hızlı geliştiğine dair bir bulguya da erişmemişlerdir.

“Belki, bunlar insanlar arasındaki gördüğümüz farklılıkların sorumlusudur.”

Fosil DNA'ların Canlandırılması
Tuhaflıkların arasında araştırmalar sırasında ortaya çıkan biyolojik geçmişi olan fosilleşmiş insan DNA'larının sahte genlere (Psödogen) sahip olmasıydı.Gen Biyolojisi dergisinin bir raporuna göre Yale araştırmacılarının gelişmiş bilgi madenciliği ve modelleme teknikleri ile birçok genin aslında o kadarda ölü yani işe yaramaz olmadığını kanısına varmışlardır.Bu eski genler artık bir yaşam fonksiyonları taşıyan proteinler için birer kod değildi. Fakat Yale araştırmacıları şimdilerde birçoğunun kod sistemi olmayan bilim adamları tarafından kalıtımla protein kodlayan genlerin aktivasyon ve pasifizasyon işlemlerinde hayati değere sahip RNA üretimi için yeniden canlandığını ortaya çıkarmıştır .

“Bu doğanın kaynaklarını israf etmemesinin bir başka kanıtıdır. Bu bahsettiğimiz olay zaman içinde tekrar ve tekrar 3 milyon harf dizimi (A,C,G,T) arasında vuku bulmaktadır.''Gerstein

Psödogenlerin varlığı insan gelişim sürecinin varlığının nasıl işlediğinin bir göstergesi, bir tablosu olabilir. Psödogenler görevsel atalarından miras kalmışlardır fakat tamamıyla genetik mekanizmaların farklılıklarından oluşmaktadır. Gerstein'in araştırma ekibinin buluşlarına göre: Bu sürekli devam eden bir prosedür ve bazı psödogenler göreceli olarak yakın zamanda insanlığın geçmişinde bir yerde ölmüş yani işlevselliğini yitirmiş olabilir.Aynı zamanda bazı psödogenler yeniden canlanmış ve küçük RNA'lar üretme yeteneğine sahip olabilir. Bunlardan kimi karlı çıkıp gen içinde düzenleyici aktivitelere sahip olabilmekte. Sonuç olarak bilim adamlarına göre psödogenler kalıtım içinde yok olmak yerine varlıklarını korunarak sürdürmekte.