Soy Ağaçları

 

Doğa Bahçeci - Moleküler Biyoloji ve Genetik,  Doğu Akdeniz Üniversitesi, Kıbrıs

Tanımı

 

            Soy ağaçları biyolojide belirli semboller ile aile geçmişini anlatan diyagramlardır. Bir soyağacı, aile üyeleri arasındaki ilişkileri gösterir ve bir aile içinde hangi bireylerin belirli genetik patojenik varyantlara, özelliklere ve hastalıklara sahip olduğunu ve ayrıca yaşamsal durumu gösterir. Bir aile içindeki hastalık kalıtım kalıplarını belirlemek için bir soyağacı kullanılabilir [1].

 

            Bir özelliğin kalıtsal olup olmadığını belirlemek için genellikle en az üç nesil soy ağacına dahil edilir. Bu bilgiyi kullanarak, belirli bir bireyin bu özelliğe sahip olma veya çocuklarına aktarma şansını söyleyebiliriz. Bir soyağacına bakıp anlayabilmemiz için soyağacı çizmenin standart yolları vardır [2].

 

Soy Ağacı İsimlendirmesi

Şekil 1: Soy Ağacı Sembolleri [1].

 

Soy ağaçlarında erkekleri temsil etmek için kareler ve kadınları temsil etmek için daireler kullanılır. Nesiller romen rakamlarıyla numaralandırılır, böylece en üst nesil birinci nesil veya Roma rakamı ile I olacaktır. Her nesildeki kişiler latin rakamlarıyla tek tek numaralandırılır [2].

 

İki kişiyi birbirine bağlayan yatay bir çizgi ile bireyler arasındaki evlilikleri gösterir. Bir bireyin genetik bir özelliği varsa, belirli bir özelliğe sahip olduklarının anlaşılması için bu bireyler karartılır veya gölgelendirilir. Sahip olunan çocuklar yatay çizgiden bir dikey çizgi çekilip kardeş varsa üstten yatay çizgilerle gösterilir. Daha sonra çocuklarından herhangi birinin enfekte olup olmadığı belirtilir. Soyağacı çizerken, mümkün olduğunca fazla bilgi vermeye çalışmamız önemlidir [2].

 

Çizilen kişinin cinsiyeti belli değilse daire ve ya kare yerine baklava şekli kullanılır. Üzeri çizgi ile çizilmiş bireyler vefat etmiş demektir. Eğer bir kişiyi gösteren bir ok bulunuyorsa okun gösterdiği kişi bizim üzerinde çalıştığımız kişi yani proband demektir. Hamilelikler doğmamış bireyin üstüne ‘P’ harfi konularak gösterilir. Üçgen ise düşük demektir. Eğer üçgenin üstü çizilmişse bu kürtaj anlamına gelmektedir. Üzeri çizili bireyin altında ‘SB’ harfleri bulunuyorsa ölü doğmuş demektir. Çiftler arasındaki dikey çizgi bir yatay çizgiyle bitiyorsa çocukları olmadığı, iki yatay çizgiyle bitiyorsa kısırlık olduğu anlamına gelmektedir. Bir birey yarı karaltılmışsa ya da ortasında siyah bir nokta varsa taşıyıcıdır. Çift yumurta ikizleri aynı yerde birleşen iki çizgiyle gösterilir. Eğer iki çizgi varsa bu tek yumurta ikizi olduklarını gösterir.

 

Mendel Hastalıkları

 

            Mendel'in bezelye bitkilerindeki kalıtım kalıplarıyla ilgili çalışmaları, insanlarda tek gen hastalıkları konusundaki mevcut anlayışımız için sağlam bir temel oluşturuyor. Mendel veya monogenik (tek gen) hastalıklar olarak da adlandırılan bu tür hastalıklara bir gendeki mutasyonlar neden olur ve bazen ailelerde ortaya çıkarlar. Hastalıkla ilişkili bir genin otozomda mı yoksa cinsiyet kromozomunda mı bulunduğunu ve ilgili hastalık fenotipinin baskın mı yoksa çekinik mi olduğunu belirlemek için birçok etkilenen bireyi olan geniş ailelerin soyağacı analizleri kullanılabilir [3].

           

a.      Otozomal Çekinik Tek Gen Hastalıkları:

 

Otozomal resesif tek gen hastalıkları, sadece hastalıkla ilişkili genin iki mutant aleline sahip bireylerde görülür. Unutmayın, herhangi bir gen için, bir kişi annesinden bir alel ve babasından bir alel alır. Bu nedenle, otozomal resesif tek gen hastalığı olan bireyler, ebeveynlerinin her birinden hastalıkla ilişkili genin bir mutant alelini kalıtsal olarak alırlar. Etkilenen birden fazla nesli olan ailelerin soyağacında, otozomal resesif tek gen hastalıkları sıklıkla hastalığın bir veya daha fazla nesli "atladığı" açık bir model gösterir. Kistik fibroz, orak hücreli anemi ve okulokutanöz albinizm gibi hastalıklar otozomal çekinik kalıtım paterni sergiler. [3].

 

 

Şekil 2: Otozomal resesif bir durumun soy ağacı. Taşıyıcı olması gereken kişiler noktalarla belirtilmiştir; IV 1 ve/veya IV2 de taşıyıcı olabilir. Soru işareti ile işaretlenen kişi için risk 4'te 1'dir [2].

 

b.      Otozomal Dominant Tek Gen Hastalıkları:

 

Otozomal dominant tek gen hastalıkları, hastalıkla ilişkili genin tek bir mutant kopyasına sahip kişilerde ortaya çıkar. Bu durumda, genin tek bir mutant olmayan veya "vahşi tip" kopyasının varlığı, hastalığı önlemek için yeterli değildir. Bireyler, hastalıkla ilişkili genin mutant kopyasını, etkilenen bir anneden veya etkilenen bir babadan miras alabilir. Huntington hastalığı, ilerleyici bir nörodejeneratif bozukluk, otozomal dominant tek gen hastalığının iyi bilinen bir örneğidir [3].

 

Şekil 3: Otozomal dominant bir durumun soy ağacı [2].

 

c.       X Kromozom Bağlantılı Çekinik Tek Gen Hastalıkları:

 

Cinsiyet kromozomlarında bulunan genleri içeren tek gen hastalıkları, bir kişinin otozomlarında bulunan genleri içerenlerden biraz farklı kalıtım modellerine sahiptir. Bu farklılıkların nedeni, erkek ve dişiler arasındaki genetik ayrımda yatmaktadır. Dişilerin X kromozomunun iki kopyasına sahip olduğunu ve her ebeveynden bir kopya aldıklarını hatırlayın. Bu nedenle, X kromozomuna bağlı çekinik hastalığı olan dişiler, mutant genin bir kopyasını, etkilenen bir babadan ve mutant genin ikinci kopyasını, çoğunlukla taşıyıcı olan (heterozigot) ancak etkilenebilecek (homozigot) annelerinden alır. ). Erkekler ise, her zaman annelerinden aldıkları X kromozomunun yalnızca bir kopyasına sahiptir. Bu nedenle, X kromozomuna bağlı hastalığı olan erkekler her zaman genin mutant kopyasını annelerinden alırlar. Ayrıca, erkeklerde X'e bağlı mutasyonların olumsuz etkilerini potansiyel olarak "iptal edecek" X kromozomunun ikinci bir kopyası olmadığından, X kromozomuna bağlı çekinik hastalıklardan etkilenme olasılıkları kadınlardan çok daha fazladır.Kan pıhtılaşma bozukluğu hemofili A, X kromozomuna bağlı çekinik bir kalıtım modeli sergileyen birkaç tek gen hastalığından biridir [3].

 

 

Şekil 4: X'e bağlı çekinik bir durumun soy ağacı. Noktalarla işaretlenmiş dişiler kesinlikle taşıyıcıdır; III₃ ve/veya IV₄ bireyleri de taşıyıcı olabilir, ancak bilmiyoruz. Sorgu ile işaretlenen birey için risk 2 erkekte 1 veya tüm yavruların 4'ünde 1'dir [2].

 

 

d.      X Kromozom Bağlantılı Baskın Tek Gen Hastalıkları:

 

İnsan hastalığının birkaç baskın kalıtsal formu, X kromozomuna bağlıdır. X kromozomuna bağlı baskın hastalığı olan dişiler, mutant geni ya etkilenmiş bir anneden ya da etkilenmiş bir babadan miras alabilirken, erkekler bu tür hastalıkları her zaman etkilenmiş bir anneden devralır. X kromozomuna bağlı baskın hastalıkların örnekleri nadirdir, ancak birkaçı mevcuttur. Örneğin, X kromozomunda bulunan fosfat düzenleyici endopeptidaz genindeki (PHEX) baskın mutasyonlar, X'e bağlı baskın hipofosfatemik raşitizm ile ilişkilidir [3].

 

 

Şekil 5: X'e bağlı baskın bir durumun soy ağacı. Erkek ise, sorgu ile işaretlenen bireyin riski ihmal edilebilecek kadar düşüktür. ama kadınsa %100 [2].

 

 

e.      Y Kromozom Bağlantılı Tek Gen Hastalığı:

 

 

X'e bağlı baskın hastalıklar gibi, Y kromozomuna bağlı hastalıklar da oldukça nadirdir. Yalnızca erkeklerin Y kromozomu olduğu ve Y kromozomlarını her zaman babalarından aldıkları için, Y'ye bağlı tek gen hastalıkları her zaman etkilenen babalardan oğullarına geçer. Y kromozomuna bağlı mutasyonun baskın veya çekinik olması fark etmez, çünkü mutasyona uğramış genin yalnızca bir kopyası her zaman mevcuttur; bu nedenle, hastalıkla ilişkili fenotip her zaman gösterir. Y'ye bağlı bir bozukluğa bir örnek, erkeklerde kısırlık sorunlarına yol açan bir durum olan obstrüktif olmayan spermatojenik başarısızlıktır. Bu bozukluk, Y kromozomu üzerindeki ubikuitine özgü proteaz 9Y genindeki (USP9Y) mutasyonlarla ilişkilidir [3].

 

 

Şekil 6: Y'ye bağlı baskın bir durumun soy ağacı [2].

 

Diğer Soy Ağacı Örnekleri

 

a.      Psödootozomal Kalıtım:

 

Psödootozomal bölgeler, PAR1, PAR2, X ve Y kromozomları üzerindeki homolog nükleotit dizileridir. Psödootozomal bölgeler, isimlerini, içindeki herhangi bir gen, tıpkı herhangi bir otozomal gen gibi kalıtsal olduğu için alır [4].

 

Şekil 7: Bir psödootozomal durumun soy ağacı. Bu baskın duruma neden olan alel, y ile işaretlenmiş etkilenen erkeklerde Y kromozomunda, ancak diğer tüm etkilenen bireylerde X kromozomundadır. Kırmızı yıldızla işaretlenmiş üç kişi, babalarında bir X-Y geçişinin sonucudur. Soyağacının bir soyağacından nasıl ayırt edilemez olduğuna dikkat edin. Nedensel gen Xp veya Yp'de bulunmasına rağmen otozomal dominant soyağacı [2].

 

b.      De novo (yeni) mutasyon:

 

Bazen bireydeki mutasyonlar aile geçmişi olmamasına rağmen döllenmeden önce cinsiyet alellerindeki bir mutasyondan ya da gastrulasyon sırasında meydana gelebilir. Bazı durumlarda bu yeni mutasyon gelecek nesillere de akyarılır [5].

 

 

Şekil 8: De novo mutasyon (II₂) [3].

Referanslar

Yazı Referansları

1.      https://www.cancer.gov/publications/dictionaries/genetics-dictionary/def/pedigree. (2012, July 20). Www.cancer.gov. https://www.cancer.gov/publications/dictionaries/genetics-dictionary/def/pedigree

2.      Hart, S. (2022). Pedigree. [online] Genome.gov. Available at: https://www.genome.gov/genetics-glossary/Pedigree.

3.      Chial, H. (2014). Gregor Mendel and Single-Gene Disorders | Learn Science at Scitable. Nature.com. https://www.nature.com/scitable/topicpage/mendelian-genetics-patterns-of-inheritance-and-single-966/

4.      Strachan, T., & Read, A. P. (2011). Human molecular genetics. Garland Science.

5.      Chai, P., Luo, Y., Zhou, C., Wang, Y., Fan, X., & Jia, R. (2019). Clinical characteristics and mutation Spectrum of NF1 in 12 Chinese families with orbital/periorbital plexiform Neurofibromatosis type 1. BMC Medical Genetics, 20(1), 158. https://doi.org/10.1186/s12881-019-0877-9

 

 

Şekil Referansları

1.      https://www.cancer.gov/publications/dictionaries/genetics-dictionary/def/pedigree. (2012, July 20). Www.cancer.gov. https://www.cancer.gov/publications/dictionaries/genetics-dictionary/def/pedigree

2.      Strachan, T., & Read, A. P. (2011). Human molecular genetics. Garland Science.

3.      Chai, P., Luo, Y., Zhou, C., Wang, Y., Fan, X., & Jia, R. (2019). Clinical characteristics and mutation Spectrum of NF1 in 12 Chinese families with orbital/periorbital plexiform Neurofibromatosis type 1. BMC Medical Genetics, 20(1), 158. https://doi.org/10.1186/s12881-019-0877-9