Genomik Varyasyon ve Popülasyon Genomiği
Genomik varyasyon ve popülasyon genomiği, DNA dizilerinin bireyler arasında nasıl farklılaştığını ve bu farklılıkların popülasyonlar arasında nasıl dağıldığını, şekillendiğini ve yapılandığını inceleyen bir alandır. Bir genomda bulunan genetik varyant kataloğunu, zaman içinde bu varyasyonu oluşturan ve yeniden şekillendiren evrimsel güçlerle — mutasyon, rekombinasyon, sürüklenme (drift), seçilim ve göç — ilişkilendirmektedir.
Tanım
Genomik varyasyon ve popülasyon genomiği, DNA dizi farklılıklarının kataloğu, frekansı ve popülasyon dağılımı ile ilgilenen, bunları üreten ve sürdüren popülasyon-genetik güçler aracılığıyla yorumlayan genomik dalıdır.
Kapsam
Bu alan, okuyucuyu bireysel genetik varyasyonu popülasyon düzeyindeki örüntülere bağlayan temel fikirlere yönlendirmektedir: varyantların nasıl tanımlandığı ve sınıflandırıldığı, frekanslarının nasıl özetlendiği, insan popülasyonlarının nasıl farklılaştığı ve yapılandığı, evrimsel kısıtlamanın (evolutionary constraint) işlevsel olarak önemli bölgeleri nasıl işaretlediği ve soy (ancestry) ile karışımın (admixture) nasıl çıkarıldığı ele alınmaktadır. Bu, metodolojik ve biyolojik bir alanın referans-eğitim amaçlı genel bir bakışıdır; klinik rehberlik kaynağı değildir.
Alt konular
Temel sorular
- Bir genomda ne tür dizi varyantları bulunmaktadır ve bunlar nasıl sınıflandırılmaktadır?
- Varyantların frekansları bir popülasyon genelinde nasıl özetlenmektedir?
- Genetik varyasyon insan popülasyonları arasında nasıl yapılandırılmaktadır?
- Evrimsel kısıtlama (evolutionary constraint) genomun işlevsel olarak önemli kısımlarını nasıl işaretlemektedir?
- Soy (ancestry) ve popülasyon karışımı (admixture) genotip verilerinden nasıl çıkarılabilmektedir?
Anahtar kavramlar
- Tek nükleotidli ve yapısal varyantlar
- Alel ve genotip frekansı
- Nükleotid çeşitliliği
- Genetik sürüklenme (genetic drift) ve etkin popülasyon büyüklüğü
- Popülasyon yapısı ve tabakalaşma (stratification)
- Evrimsel kısıtlama (evolutionary constraint) ve korunma (conservation)
- Soy (ancestry) ve karışım (admixture)
Temel kuramlar
- Moleküler evrimin nötr teorisi
- Mevcut moleküler varyasyonun çoğu seçilim açısından nötr veya buna yakın olup, frekansı pozitif seçilimden ziyade büyük ölçüde mutasyon ve genetik sürüklenme (genetic drift) tarafından yönetilmektedir; bu durum, seçilim sinyallerinin test edildiği sıfır modeli (null model) sağlamaktadır.
Mekanizmalar
Genetik varyasyon mutasyon yoluyla ortaya çıkmakta ve rekombinasyon ile yeniden düzenlenmektedir; bir popülasyondaki frekansı daha sonra genetik sürüklenme (genetic drift), doğal seçilim ve popülasyonlar arası gen akışı (gene flow) yoluyla değişmektedir. Tüm genom ve ekzom dizilemesi, bu varyasyonu doğrudan kataloglamayı mümkün kılmakta ve 1000 Genom Projesi gibi popülasyon referans panelleri, varyasyonun küresel dağılımını tanımlamaktadır. Aynı veriler, demografik tarih, popülasyon yapısı ve seçilimin etkisinin çıkarımını desteklemektedir, çünkü her bir güç, varyantların örüntüsü ve frekansı üzerinde karakteristik izler bırakmaktadır.
Klinik önem
Normal insan varyasyonunun ve popülasyon dağılımının bilgisi, tıpta genomik bulguların yorumlanmasının temelini oluşturmaktadır — örneğin, alel frekansı referans verileri, yaygın iyi huylu varyantları nadir aday hastalık varyantlarından ayırt etmeye yardımcı olmakta ve popülasyon yapısı farkındalığı, genetik ilişkilendirme çalışmalarını doğru bir şekilde yorumlamak için gerekmektedir. Bu alan, söz konusu varyasyonun nasıl karakterize edildiğini tanımlamakta olup, bireysel tanı veya tedavi kararları için bir temel teşkil etmemektedir.
Kanıt ve kılavuzlar
Bu alanın ampirik omurgasını, 1000 Genom Projesi'nin insan genetik varyasyonu için küresel referansı ve popülasyonlar arasındaki nadir alel paylaşımının demografik analizleri gibi büyük popülasyon referans kaynakları oluşturmaktadır. Dizileme verilerinden varyant ve genotip çağrısının (calling) metodolojik derlemeleri, klasik popülasyon-genetiği metinleriyle birlikte, bu kaynakların nasıl oluşturulduğunu ve yorumlandığını çerçevelemektedir.
Tarihçe
Popülasyon genetiği, yirminci yüzyılın başlarında Fisher, Haldane ve Wright'ın teorik çalışmaları üzerine kurulmuş ve yüzyıl ortasında moleküler ve nötr-teori tartışmalarıyla yeniden şekillenmiştir. Büyük ölçekli DNA dizilemesinin ortaya çıkışı, alanı veri açısından zengin, genom çapında bir disipline dönüştürmüş; uluslararası referans projeleri birçok popülasyondaki varyasyonu kataloglayarak insan genetik çeşitliliğinin doğrudan incelenmesini sağlamıştır.
Öne çıkan isimler
- Motoo Kimura
- Masatoshi Nei
- Richard Lewontin
- Daniel Hartl
- Andrew Clark
İlgili konular
Temel eserler
- 1000g-2015
- gravel-2011
- hartl-clark-2007
Sıkça sorulan sorular
- Popülasyon genomiği, klasik popülasyon genetiğinden nasıl farklılaşmaktadır?
- Klasik popülasyon genetiği, alel frekanslarının mutasyon, sürüklenme (drift), seçilim ve göç altında nasıl değiştiğine dair teori oluşturmaktadır; popülasyon genomiği ise bu teoriyi genom çapındaki dizi verilerine uygulayarak, tüm genomdaki ve birçok popülasyondaki varyasyonu aynı anda karakterize etmektedir.
- Normal varyasyonu kataloglamak tıp için neden önemlidir?
- Yaygın insan varyasyonunun referans katalogları, aday bir hastalık varyantının değerlendirildiği temel çizgiyi sağlamaktadır: sağlıklı popülasyonlarda yaygın olan bir varyantın nadir, ciddi bir bozukluğa neden olması olası değildir, bu nedenle popülasyon frekans verileri varyant yorumlamasında merkezi bir rol oynamaktadır.