Haftanın websayfası: MENDEL’DEN İNSAN GEN PROJESİNE Zaman Tüneli

dna.JPG

Önce biraz genel bilgi ile başlayalım…

Bir organizmanın DNA’sını oluşturan nükleik asit sekansları veya gen seti, onun genomudur. Esasen, bir genom, bir organizmayı inşa etmek için moleküler bir plandır.

İnsan genomu, Homo sapiens‘in 23 kromozom çiftinin DNA’sındaki genetik kod ve insan mitokondrisinde bulunan DNA’dır.

Yumurta ve sperm hücreleri yaklaşık 3 milyar DNA baz çiftinden oluşan 23 kromozomu (haploid genomu) içerir.

Somatik hücreler (örneğin, beyin, karaciğer, kalp) 23 kromozom çiftine (diploid genomu), yani 6 milyar baz çiftine sahiptir. Bunun yaklaşık yüzde 0.1’i bir insandan diğerine farklılık gösterir.

İnsan genomu, kendine nispeten en yakın tür olan bir şempanze ile yaklaşık yüzde 96 benzerlik gösterir.

Birleşik Devletler (ABD) hükümeti, haploid genomun üç milyar nükleotidini dizilemek amacıyla 1984 yılında İnsan Genomu Projesi veya İngilizce kısaltması ile HGP’yi planlamaya başladı. Az sayıda anonim gönüllü projeye DNA’sını bağışladı, bu yüzden tamamlanmış insan genomu insan DNA’sının bir mozaiği idi ve herhangi birinin genetik dizilimi değildi.

Şimdi kronoloji …

1865 Modern genetiğin babası olan Gregor Mendel, bitki hibridizasyon deneyleriyle ilgili araştırma yaptı

Gregor MendelAugustinian bir rahip olan Gregor Mendel‘e modern genetiğin babası olarak kabul edilir. Farklı büyüklük, renk, tohum şekli ve çiçek konumlarına sahip bezelye bitkileri ile yaptığı dneyleri için manastır bahçesini kullandı. Mendel’in bu 1856 ve 1863 arasındaki deneyleri, özelliklerin ebeveynlerden döllerine nasıl geçtiğini ortaya koydu. Örneğin, sarı bezelyeyi yeşil bezelye ile çaprazladığında, yavru bezelerin hepsi sarıydı. Ancak bu yavrular çoğaltıldığında, yeni nesil ¾ sarı ve ¼ yeşil oldu. Mendel’in 1865 yılında sunduğu çalışması, şu anda “genler” olarak adlandırdığımız şeyler tarafından öngörülebilir şekilde belirlendiğini gösterdi.

1869 Friedrich Miescher, hücre çekirdeğinde “nüklein” adını verdiği DNA ve ilişkili proteinlerin olduğunu gösterdi.

Friedrich MiescherFriedrich Miescher, 1844’te İsviçre, Basel’de dünyaya geldi. Tıp okuduktan sonra Tübingen Üniversitesi’ne giderek beyaz kan hücrelerini araştırdı. Beyaz kan hücreleri enfeksiyon sonrasında büyük miktarlarda bulunur. Bu nedenle Miescher yakın bir kliniğin kullandığı bandajları araştırması için topladı. 1869’da hücrenin çekirdeğinden yeni bir molekül izole etti ve onu “nüklein” olarak adlandırdı. Nüklein’in hidrojen, oksijen, azot  fosforu sabit oranda içerdiğini gördü. Her ne kadar Miescher kariyeri boyunca nüklein çalıştı ise de, o ve diğer bilim adamları ebeveynlerden çocuklara geçen kalıtım moleküllerinin proteinler olduğuna inanıyordu. Nüklein (yani DNA) ‘nın önemi uzun yıllar anlaşılmadı.

1952 Rosalind Franklin, DNA’nın sarmal şeklini gösteren X ışını fotografını elde etti (bu fotografın adı Fotoğraf 51’i olup birkaç yıl önce bir Hollywood filmine konu oldu)

distinctive pattern that indicates the helical shape of DNARosalind Franklin 1920’de Londra’da dünyaya geldi. Cambridge Üniversitesi’nden mezun olduktan birkaç yıl sonra Paris’te X-ışını kırınım teknikleri üzerine çalıştı. 1951’de Franklin, bir fizikçi ve moleküler biyolog olan Maurice Wilkins’in DNA’yı incelemek için X-ışını kristalografisini kullandığı Londra’daki King’s College’da bir araştırma bursunu kabul etti. Franklin, kristalize DNA elyaflarının iki ayrı yüksek çözünürlüklü fotoğrafını çekti. Franklin’in X-ışını kırınım verileri ile elde ettiği fotografı, Watson ve Crick’in makalesi olan 3 boyutlu DNA yapısının modelini tanıtan Nature dergisinde yayınlandı.

1953 ames Watson ve Francis Crick, DNA’nın çift sarmal yapısını keşfettiler.

Francis Crick and James WatsonFrancis Crick ve James Watson DNA’nın yapısını modellediğinde,  metal çubuklar (A, C, G, T) ve kağıt tutaçları kullandılar. Onların modeli, DNA’nın çift sarmal olduğunu gösteriyordu; şeker ve fosfatlar sarmalın dış kordonlarını (omurga), bazlar ise merkezde bulunuyordu. Hidrojen bağları, A-T ve C-G’yi eşleştirerek bazları birleştiriyot ve sarmalın iki ipliği paraleldi ancak zıt yönlerde idiler. 1953 tarihli makalelerinde, modelin “genetik materyal için olası bir kopyalama mekanizması olduğunu” önerdiler.

1961 Marshall Nirenberg protein sentezinin genetik kodunu kırdı (yani deşifre etti).

protein synthesis1960’ların başında, Marshall Nirenberg ve Ulusal Sağlık Enstitüsi, DNA’nın protein sentezini ve bu işlemlerdeki RNA’nın rolünü nasıl yönlendirdiğine odaklandı. Sadece ürasil (U) içeren sentetik bir haberci RNA (mRNA) ipliğini kullanarak yaptıkları 1961 deneyinde, yine sadece fenilalanin içeren bir protein elde edildi. Fenilalanin için RNA kodunun UUU olduğunu tanımladılar. Birkaç yıl içinde, Nirenberg ve ekibi, 20 amino asittin 60 mRNA kodonunu deşifre ettiler. 1968’de Nirenberg, genetik kodun dejenerasyonu ve protein sentezinin anlaşılmasına katkılarından ötürü Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü’nü paylaştı.

1977 Frederick Sanger hızlı DNA dizileme tekniğini geliştirdi.

Frederick Sanger1977’de Frederick Sanger, bir DNA dizisinde bazların sırasını belirlemek için şu anda Sanger yöntemi olarak bilinen klasik “hızlı DNA dizilimi” tekniğini geliştirdi. Kısa DNA parçalarını sentezlemek için özel enzimler kullandı ve seçilen “sonlandırıcı” bir baz sentezlenen DNA’nın ortamına eklendiğinde sentez durudu . Tipik olarak, bu sonlandırıcı bazların her biri bir radyoaktif işaretleyici ile etiketlenmiştir, bu nedenle tespit edilebiliniyordu. Ardından farklı uzunluklardaki DNA parçaları, elektroforez denen bir teknikle bir elektrik alanı uygulandığında jel matrisi boyunca yürürler ve boyutlarına göre ayrılırlar (daha kısa olan daha ileriye gider, daha uzun olan geride kalır) . Frederick Sanger DNA dizilemeye yönelik yöntemlere katkılarından ötürü 1980 Nobel Kimya Ödülü’nü paylaştı.

1983 İlk defa bir genetik hastalık olan Huntington Hastalığı haritalandı.

Huntington’s DiseaseHuntington hastalığı (HD) beynin belirli sinir hücrelerinin (nöron) ölümüne neden olur ve titrelemeli hareketler, fiziksel sertlik ve bunama ile sonuçlanır. Semptomlar (belirtiler) genellikle orta yaşta görülür ve gittikçe kötüleşir. Mutasyon (değişime) uğradığında Huntington hastalığına neden olan HD geninin yeri 1983’te  4. kromozom üzerine gösterildi. Bu, onun DNA dizilerinde varyasyonlar analmına gelen “polimorfizm”i ilke defa gösterilen genetik hastalık yaptı. Mutasyon, “huntingtin” proteinini kodlayan DNA’daki artan “CAG” tekrarlarından oluşuyordu. CAG tekrarlarının sayısı, ebeveynden çocuğa geçtiğinde artabilir, bu da her kuşakta  HD’ın daha erkenbaşlamasına neden olur.

1983 DNA’nın çoğaltılması için polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) teknolojisinin keşfi.

DNA1983’de Kary Mullis tarafından tasarlanan Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PCR), DNA’nın bir bölümünün milyarlarca kopyasını büyütmek veya üretmek için kullanılan nispeten basit ve ucuz bir teknolojidir. Moleküler biyolojideki en önemli bilimsel gelişmelerden biri olan PCR amplifikasyonu (çoğaltma), hastalıkları teşhis etmek, bakteri ve virüsleri tespit etmek ve suçluları suç mahalliyle eşleştirmek için her gün kullanılmaktadır. PCR, DNA araştırmasını 1993 yılında Dr. Mullis’e Kimya Nobel Ödülü verene kadar büyük devrimler yaptı.

1989 | Cystic Fibrosis (Orak Hücre Anemisi) genindeki mutasyon belirlendi.

Cystic Fibrosis geneAkciğerler, sindirim sistemi, pankreas ve diğer organlarda kalın, yapışkan mukus oluşmasına neden olan hayatı tehdit eden genetik bir hastalık olan kistik fibroz (KF), çocuklarda ve genç erişkinlerde en sık görülen kronik akciğer hastalıklarından biridir. 1980’lerin başında, sorumlu geni bulmaya çalışmak için CF’ye bir takım yeni laboratuvar araçları uygulandı. Haziran 1989’da, araştırmacılar, kistik fibrozlu hastaların% 70’inde küçük bir DNA mutasyonu tespit ettiler. Sağlıklı bireylerde bu durum yoktu. CFTR (kistik fibroz transmembran iletkenlik düzenleyicisi) geninin keşfi, CF araştırmasında şimdiye kadarki en önemli bulgudur.

1990 BRCA1 geninin varlığı için ilk kanıt sağlandı.

BRCA1 geneBRCA1 (BReast CAncer gen 1= Gögüs kanseri geni), hücrelerin kontrolsüz büyümesini engelleyen bir protein üreten bir “tümör süpresör geni” yani tümör baskılayıcı bir gendir. Bununla birlikte, BRCA1’in bazı varyasyonları, kanser için kalıtsal riskin artmasına yol açarak normal işlevini bozabilir. BRCA1 geninin varlığı için ilk kanıt 1990’da sağlanmıştır. Uluslararası bir rekabetçi çalışmanın ardından, gen 1994 yılında izole edildi. Araştırmacılar, BRCA1 geninde 1.000’den fazla mutasyon tespit ettiler; bunların çoğu özellikle kadınlarda meme kanseri ve yumurtalık kanseri riskini artırmaktadır.

1990 | İnsan Genom Projesi başladı.

Double Helix1984’ten başlayarak, ABD Enerji Bakanlığı (DOE), Ulusal Sağlık Enstitüsü (NIH) ve uluslararası gruplar, insan genomunun incelenmesine ilişkin toplantılar düzenlediler. 1988’de Ulusal Araştırma Konseyi, insan genomunu haritalamak için bir program başlatmayı önerdi. Nihayet, 1990’da NIH ve DOE beklenen 15 yıllık bir projenin ilk beş yılı için bir plan yayınladı. Proje, DNA analizi için teknoloji geliştirir; meyve sinekleri ve fareler de dahil olmak üzere insan ve diğer genomları haritalamak ve dizilemek; ve etik, yasal ve sosyal konularda çalışma yapar diye bir taslak yayınladı.

1995 | Haemophilus influenzae: genomu(yani DNA’sı) dizilenen ilk bakteri.
Haemophilus influenzaeİlk bakteri genomunun diziliminin Haemophilus influenzae için yapıldığı Mayıs 1995’te bildirildi ve ilk kez rastgele “shotgun” diziliminin tüm genomlara hızlı ve doğrulukla uygulanabileceğini gösterildi. Klasik dizilemeler zahmetli bir şekilde sıralı ve çakışan kesimlerle (fiziksel haritalar) yapılıyordu. Bunun aksine, “shotgun” dizilimi, genomun herhangi bir ön fiziksel haritası olmadan kısa örtüşen DNA parçalarını birleştirmek için güçlü bilgisayar yazılımı kullanıyordu. H. influenzae projesinin tamamlanmasından sonraki aylar içinde, aynı yöntem başka bir bakteri Mycoplasma genitalium‘a başarıyla uygulandı. O zamandan beri, bu yöntem birçok organizmanın genomlarını sıralamak için kullanılmıştır.
1996 İnsan genom Projesi verilerine ücretsiz erişimi için hazırlanan “Bermuda İlkeleri” yayımlandı.
sequencingBermuda’da 1996’da düzenlenen bir zirvede, İnsan Genomu Projesi’nin liderleri, büyük ölçekli insan dizilimi için finanse edilen merkezlerce üretilen tüm insan genetik dizisi bilgilerinin sonraki 24 saat içinde özgürce ve kamuya açık alanlarda sunulması konusunda anlaştılar. “Bermuda İlkeleri”, deneysel verileri yalnızca yayınlandıktan sonra elde etmeye yönelik bilimsel araştırmalardaki standart uygulamaların aksine, araştırma ve geliştirmeyi teşvik etmek ve İnsan Genomu Projesinin topluma sağladığı faydaları maksimize etmek için hazırlandı. Bu ilkeler, tüm endüstrinin uygulamalarını yeniden şekillendirdi ve genomik ve diğer alanlarda norm olarak hızlı yayın öncesi veri yayılımı oluşturdu.
1998 nsan genomunun dizilimi için özel bir şirket olan Celera Genomics Corporation kuruldu.

Celera Genomicsİnsan genom dizisinin erken tamamlanmasına yol açan olaylar, 1998’de Craig Venter tarafından kurulan özel şirket Celera Genomics ve halka açık Uluslararası İnsan Genomu Dizilim Konsorsiyumunu içeriyordu. İnsan genom dizisini tamamlayan bu son derece rekabetçi girişimde, kamu tarafından finanse edilen bilim, özel sektör girişimleri, işbirliğine dayalı veri paylaşımı, rekabet ve veri mülkiyeti ile bir arada bulunmakta ve çığır açan teknolojik yenilikler, genomik üretim, montaj ve analizdeki iyileştirmelere katkıda bulunmuştur. “İnsan genom dizisi için yarış”, 10 yıldan fazla bir süredir, bilim insanlarının insanların ve diğer organizmaların genomlarını haritalamak ve dizilemek için gösterdikleri çabalar ve heyecanları somutlaştırdı.

1999 Kromozom ilk dizilenen insan kromozomu oldu.

Chromosome 22İnsan 22. kromozomunun 1999’da ilk kez dizilendiği bildirildiğinde, o zamana kadarki kodu çözülmüş ve bir araya getirilmiş en uzun DNA parçası idi. Kromozom 22, nispeten küçük boyutları ve çeşitli hastalıklarla ilişkisi nedeniyle şifresi çözülecek olan 23 insan kromozomunun ilki olarak seçildi. Bir insan kromozomunun organizasyonunun ilk kez harfleri (baz çifti) seviyesinde gösterilmesi İnsan Genom Projesinin geri kalanı için yol açtı. 22. kromozomun dizisi ABD, İngiltere, Japonya, Fransa, Almanya ve Çin’deki bilim insanları arasındaki uluslararası bir işbirliği ile mümkün oldu.

2000 odel organizma olan meyve sineğinin genom dizisi bildirildi.

fruit flyMeyve sinekleri Drosophila melanogaster gibi organizmalar, insan genlerinin işlevlerini tanımlamak için çok önemlidir. 2000’de bir bilim adamları konsorsiyumu, pek çok farklı fakat birbirini tamamlayıcı sıralama stratejileri kullanılarak elde edilen, tamamlanmış bir meyve sinek genom dizisini yayımladı. 

2001 İnsan genomunun ilk taslağı yayımlandı.

Human Genome Project international consortium2001 yılında, İnsan Genomu Projesi uluslararası konsorsiyum, insan genom dizisinin ilk taslağını ve ilk analizini yayınladı. Aynı zamanda, Craig Venter ve Celera Genomics Corporation’da çalışan meslektaşları, insan genom dizisinin bir başka sürümünü yayınladılar. İnsan genom taslağının ilk analizinden zengin bilgiler elde edildi. Örneğin, insan genlerinin sayısı yaklaşık 30.000 olarak hesaplandı (daha sonra 20.000’e revize edildi). Araştırmacılar ayrıca herhangi bir iki insanın DNA dizilerinin yüzde 99.9 özdeş olduğunu bildirdiler.

 2002 Fare, genomu tümü ile dizilenen ilk memeli araştırma organizması oldu.

Mouse decoded genome2002’de uluslararası Fare Genom Dizilimi Konsorsiyumu, fare genomunun yüksek kalitede bir taslak dizisini yayınladı. Bilim insanları, ilk kez, insan genom dizilerini bir başka memelinin genom dizileriyle karşılaştırdılar. Bu kilometre taşı, laboratuar faresinin insan hastalığklarını araştırmak için bir hayvan modeli olarak yaygın bir şekilde kullanılması nedeniyle daha da önemliydi. Araştırmacılar, diğer bilgilendirici keşifler arasında, fare genomunun yüzde 90’ından fazlasının insan genomu ile eş olduğunu ve iki genomun her birinin 30.000’e yakın protein kodlayıcı gen içerdiğini bildirdi.

2003 |İnsan Genomu Projesi tamamlandı.

Human Genome Project completion announced

2003 yılında, İnsan Genomu Projesinin iddialı hedeflerine varıldı hatta aşıldı. İnsan Genom Projesi tarafından üretilen sekanslar (diziler ), insan genomunun gen içeren bölgelerinin yaklaşık yüzde 99’unu kapladı. Proje sadece iki buçuk yıl erken bitmekle kalmadı, aynı zamanda başlangıçta öngörülen bütçenin altında bir bütçe ile başarıldı. Proje, hastalık araştırmalarında kullanılan organizmaların genomlarının diziliminden tüm genomların araştırılması için yeni teknolojilerin geliştirilmesine kadarbir bir seri hedefi başarıyla gerçekleştirdi: . İnsan Genomu Projesi, insanlığın olağanüstü bir bilimsel başarısı olarak aya ilk adım atmakla eş tutulmuştur.


Haftanın websayfası: MENDEL’DEN İNSAN GEN PROJESİNE Zaman Tüneli’ için 2 yanıt

Bir Cevap Yazın

Aşağıya bilgilerinizi girin veya oturum açmak için bir simgeye tıklayın:

WordPress.com Logosu

WordPress.com hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Google fotoğrafı

Google hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Twitter resmi

Twitter hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Facebook fotoğrafı

Facebook hesabınızı kullanarak yorum yapıyorsunuz. Çıkış  Yap /  Değiştir )

Connecting to %s