Genom Organizasyonu ve İçeriği
Genomlar, gen dizilerinden çok daha fazlasıdır: protein kodlayan diziler genellikle bütünün küçük bir kısmını oluşturmakta olup, tekrarlayan elementler, düzenleyici bölgeler ve rolleri hala belirlenmekte olan geniş kodlamayan bölgeler arasına serpiştirilmiştir.
Tanım
Genom organizasyonu ve içeriği, bir genomun içerdiği dizi türlerinin ve bunların nasıl düzenlendiğinin, kodlayan genler, tekrarlayan elementler, düzenleyici bölgeler ve kodlamayan DNA'nın büyük bir kısmı dahil olmak üzere, tanımlanmasıdır.
Kapsam
Bu konu, genomların gen içeriğini ve gen yoğunluğunu, ekson ve intron içeren ökaryotik genlerin yapısını, transpozonlar (transposable elements) ve tandem tekrarlar dahil olmak üzere tekrarlayan DNA'nın bolluğunu ve tiplerini, kodlamayan ve düzenleyici DNA'yı, kromozomların ökromatin ve heterokromatin olarak organizasyonunu ve organizmalar arasında genom boyutundaki geniş varyasyonu kapsamaktadır. Genomların ne içerdiği ve nasıl düzenlendiği bu konuda ele alınmakta; bu içeriğin nasıl dizilendiği ve nasıl işlev gördüğü ise ilgili diğer konularda incelenmektedir.
Temel sorular
- Bir genomun ne kadarı tipik olarak protein kodlar ve gen yoğunluğu nasıl değişir?
- Tekrarlayan DNA'nın başlıca sınıfları nelerdir ve transpozonlar (transposable elements) genomları nasıl şekillendirir?
- Genom boyutları, organizma karmaşıklığıyla ilişkili olmaksızın neden bu kadar geniş ölçüde farklılık gösterir?
- Kromatin, transkripsiyonel olarak aktif ve sessiz bölgeler olarak nasıl organize edilir?
Anahtar kavramlar
- Gen içeriği, gen yoğunluğu ve ekson-intron yapısı
- Tekrarlayan DNA ve transpozonlar (transposable elements)
- Kodlamayan ve düzenleyici DNA
- Ökromatin ve heterokromatin
- Genom boyutu ve C-değeri paradoksu
Mekanizmalar
Ökaryotik genomlar, tekrarlayan dizileri büyük ölçüde transpozonların (transposable elements) kopyalama aktivitesi yoluyla biriktirmekte, gen açısından fakir bölgeler ise heterokromatine yoğunlaşmaktadır. Protein kodlayan eksonların intronlara gömülü olduğu ve düzenleyici ve tekrarlayan DNA ile çevrili olduğu ortaya çıkan mimari, mutasyon, seçilim ve hareketli elementlerin kendi kendine çoğalması arasındaki dengeyi yansıtmaktadır.
Klinik önem
Genom organizasyonunu bilmek, varyantları yorumlamak için esastır: birçok hastalıkla ilişkili değişiklik kodlamayan düzenleyici bölgelerde yer almakta, tandem tekrarların genişlemesi Huntington hastalığı gibi bozukluklara neden olmakta ve transpozon (transposable element) insersiyonları genleri bozabilmektedir.
Tarihçe
McClintock'un mısırda transpozonları (transposable elements) keşfi, genomların dinamik olduğunu ortaya koymuş; 1970'lerdeki C-değeri paradoksu, genom boyutunun karmaşıklıkla ilişkili olmadığını göstermiş; 2001'den itibaren insan ve diğer genomların dizilenmesi ise büyük genomların ne kadarının tekrarlayan ve kodlamayan olduğunu nicel olarak belirlemiştir.
Öne çıkan isimler
- Barbara McClintock
- Susumu Ohno
- Eric Lander
İlgili konular
Temel eserler
- lander2001
- brown2018
Sıkça sorulan sorular
- Bir genomun boyutu, bir organizmanın ne kadar karmaşık olduğunu neden tahmin etmez?
- Büyük bir genomun çoğu, genlerden ziyade tekrarlayan ve kodlamayan DNA'dan oluşmaktadır. Bu nedenle, toplam boyut gen sayısından çok bu tür dizilerin birikimini yansıtmaktadır; bu uyumsuzluk C-değeri paradoksu olarak bilinmektedir.
- Transpozonlar (transposable elements) nelerdir?
- Bunlar, genomda yeni konumlara hareket edebilen veya kendilerini kopyalayabilen DNA dizileridir; evrimsel zaman içinde çoğalmaları birçok genomun büyük bir kısmını oluşturmakta ve genleri hem bozabilmekte hem de yeniden şekillendirebilmektedir.