Mikrosatellitler (STR)’lerin Veteriner Hekimliği ve Tıp’taki Yeri

Mikrosatellitler genom içerisinde mono, di, tri yada tetra nükleotid permutasyonların her hangi bir formu şeklinde tandem olarak tekrarlanan (tandem repeated) ve polimorf özellik gösteren kısa DNA sekanslarıdır. Mikrosatellitler, bir organizmanın genomu içindeki binlerce yerde görülebilir. DNA ’nın diğer alanlarına göre; mutasyon oranı daha fazladır.

Mikrosatellitler, adli genetikçiler ve akrabalık ilişkisini araştıran genetikçiler tarafından genelde kısa tandem tekrarlar (STR) olarak anılır.Bitki genetikçileri ise basit dizi tekrarları (SSR) ’ler olarak anmayı terci ederler. Mikrosatellitler ve daha uzun olan Minisatellitler beraber VNTR (değişken sayıda ardışık tekrar) DNA olarak sınıflandırılırlar.

Mikrosatellitler, yaygın olarak; DNA profilinde kanser tanısında, akraba analizinde (çoğunlukla babalık testinde) ve adli olarak kanıtlanmasında kullanılır. Ayrıca genetik olarak bağlantı olup olmadığının analizinde ve son yıllarda belirli bir özellik veya hastalıktan sorumlu bir geni yada mutasyonu bulmak için kullanılmaktadır. Mikrosatellitler bunlara ek olarak  populasyon genetiğinde; alt türler, gruplar ve bireyler arasındaki ilişki düzeylerini ölçmek için de kullanılmaktadır.

Mikrosatellitler de TARİHÇE

İlk mikrosatellit 1984 yılında Leicester Üniversitesi ’nde ; Weller, Jeffreys ve meslektaşları tarafından insan miyoglobin geninde polimorfik bir GGAT tekrarı olarak karakterize edilmiştir. 1989 ’da Litt ve Luty tarafından mikrosatellit terimi tanıtılmıştır. Satellit DNA (uydu DNA olarak da adlandırılır) çok defa tekrar eden nükleotit dizilerinden oluşan bir DNA ’dır. Bu olgu ilk defa; genomik DNA küçük parçalara bölünüp, sonra DNA ultrasantrifüj ile bir yoğunluk gradyanında ayrıştırıldığında gözlemlenmiştir.

Genomdaki DNA ’nın büyük bir bölümü belli yoğunlukta kalın bir bant oluştururken; ana banttan ayrı bantlar olduğu da farkedilmiştir. Ve bunlar uydu(satellit) olarak adlandırılmıştır. Bu bantlar karakterize edildiği zaman tekrar eden kısa  dizilerden oluştuğu gözlemlenmiştir. Ancak tekrar eden dizi birimlerinin büyüklüğüne göre bunlar mikrosatellit, minisatellit gibi gruplara ayrılmıştır.

Mikrosatellitler 2-10 nükleotitten oluşan bir dizinin tekrarlarından oluşurken, minisatellitler ise genelde 10-60 nükleotit uzunluklu dizilerin tekrarından oluşurlar. Mikrosatellit konusunda yakın tarihte ilgi çeken bir uygulama da şudur ki; Auschwitz-Birkenau toplama kampında yaptığı acı verici, ölümcül deneylerle bilinen Alman Nazi doktor Josef Mengele; savaşın bitmesi sonucu kaçmış ve izini kaybettirmiştir. Ölümü brezilyada denizde yüzerken inme olması sonucu olmuştur. Ve sonraları kimliği tespit edilemeyen bir femur kemiğinden DNA testi yapılmış ve mikrosatellitlerden iskeletin kimliği tespit edilmiştir sonuç olarak bu iskeletin Josef Mengele’nin iskeleti olduğu anlaşılmıştır.

KÖKEN

Satellit DNA ’nın mikrosatellit tipi, DNA ikileşmesi (replikasyonu) sırasında uzayan DNA ipliğinin, kalıp ipliğin karşısında kayarak yani farklı bir konuma gelmesiyle hatalı baz eşleşmesi yapmasından kaynaklanır. Bu hataların çoğu prova okuması ile düzeltilebilinir fakat kalanlar yeni mikrosatellitlerin oluşmasına neden olur.

PATOLOJİ’DE MİKROSATELLİTLER

Mikrosatellitler protein kodlayıcı bölgelerde oluşursa proteinde mutasyonlara yol açarlar. Eğer tekrar eden dizi birimleri 3 nükleotit uzunluğunda olursa; proteinde aynı aminoasidin değişken sayıda tekrarlarından oluşan dizi genişlemeleri olur. Örneğin; Huntingtin proteinindeki bu tür mutasyonlardan Huntington hastalığı ortaya çıkar.

HAYVAN  ISLAHI’NDA MİKROSATELLİTLER

Günümüzde moleküler genetik yöntemler, hayvanların genetik enformasyon yapısını belirlemeyi ve hangi genetik kökenli hastalığın yada ekonomik öneme sahip verim özelliğinin hangi genler tarafından kontrol edildiğinin anlaşılmasını olası kılmaktadır.

Mikrosatellitler aracılığıyla genotipin belirlenmesi 4 basamaktan oluşmaktadır. Sağlıklı ve güvenilir veri elde edilebilmesi bakımından her basamak üzerinde titizlikle durulması gerekmektedir. Bu basamaklar şu şekilde sıralanabilir.

1. DNA izolasyonu
2. PCR
3. Elektroforez
4. Verilerin elde edilmesi ve değerlendirilmesi

Mikrosatellitlerin belirli bir tür içerisinde polimorf olmaları ve temelde benzer olmasına rağmen bireyden bireye küçük farklılıklar içermeleri moleküler genetik alanında marker olarak kullanılmalarını uygun hale getirmektedir. Hayvan ıslahında seleksiyon en önemli alanlardan birini oluşturmaktadır. QTL (kantitatif karakter lokus) yada genlerin, hayvanların damızlık değerlerinin belirlenmesinde kullanılan modellere dahil edilmesi damızlık değerin daha güvenilir hesaplanmasını sağlamaktadır. Hayvanın genetik yapısı daha yaşamının başında analize hazır olduğundan bu yöntemin çok erken yasta (yaşa bağlı olmaksızın) uygulanabilmesini olası kılmaktadır.

MİKROSATELLİT İNSTABİLİTESİ (GENOMİK KARARSIZLIK)

MSI (mikrosatellit instabilitesi), DNA tamirinin eksikliği sonucu tekrar eden hatalı nükleotit dizilerinin oluşmasıdır. MSI; yüksek,düşük ve stabil olmak üzere 3 şekilde sınıflandırılır. Mikrosatellit instabilitesi; kolon kanseri, mide kanseri, endometriyum kanseri, yumurtalık kanseri, idrar yolu kanseri, beyin kanseri ve cilt kanserleri ile ilişkilidir, MSI en çok kolon kanserleri ile ilişkide görülür. Tekrarlayan yapıları itibari ile; mikrosatellitler yüksek bir mutasyon oranına sahiptir ki; bu da tümörlerde mikrosatellit instabilitesine neden olabilir. MSI durumunun belirlenmesi / saptanması prognostik ve terapötik etkilere sahip olabilir ve ayrıca tümörlerin saptanması ve sınıflandırılması için teşhis amaçlı kullanılır.

Polimeraz zincir reaksiyonu (PCR), bilinen bir MSI ile bir sekansı yükseltmek için kullanılır. Tipik olarak, değişiklik standart DNA jel elektroforezi ile tespit edilir ve MSI uzunluğundaki fark bandın yer değiştirmesindeki fark olarak görülür. Bu örnekte, kanserdeki MSI, AG tekrarı sayısında bir artış ve jel elektroforezi yoluyla daha az göç eden daha uzun bir DNA fragmanı ile sonuçlanmıştır.

Kaynaklar