Germ hattındaki mutasyonlar, anne-babadan aktarılan ve hemen her hücrede bulunan bir türdür. Bu nedenle genetik hastalıkların kalıtsal bir sebebidir ve evrimsel süreçte genetik varyasyonların oluşmasına yol açmaktadır. Ebeveyn yaşı bireyin genomundaki yeni germ hattı mutasyonlarının sayısının birincil belirleyici faktörüdür. Tek nükleotid varyantları (SNV) oluşturan ortalama de novo mutasyon (DNM) sayısının, insan genomu başına 60-70 olduğu tahmin edilmektedir; ancak fazla sayıda DNM’ye sahip germ hattı hipermutasyonu olan bireyler hakkında yeterli bilgi bulunmamaktadır. Ebeveyn yaşı, SNV’ler, ekleme-silmeler (indels) ve kısa tandem tekrarları için varyantların büyük bir bölümünü açıklamaktadır. Farklı mutasyon mekanizmaları, ‘mutasyon imzaları’ olarak adlandırılan farklı genomik değişiklik kalıpları bırakmaktadır. Endojen mutajenik süreçlere veya spesifik mutajenlere atfedilen çeşitli kanserlerde tanımlanmış 100’den fazla somatik mutasyon imzası bulunmaktadır. Germ hattı mutasyonlarının birçoğu 5-metilsitozin (5-Mec) deaminasyonundan dolayı imza1 (SBS1) ve saat benzeri endojen bir süreç olduğu düşünülen imza5 (SBS5) ile açıklanabilmektedir. SBS1 ile SBS5 imzaları normal ve kanser hücre tipleri arasındaki her yerde bulunmaktadır.
Kaplanis ve arkadaşları, nadir görülen genetik hastalıkları olan 21.879 ailenin genom çapında dizi analizleri yaparak de novo SNV (dnSNV) olan hipermutasyona uğramış genoma sahip kişileri belirlemiştir. Ebeveyn yaşları göz önüne alınarak gelişimsel bozukluklar deşifre etme (DDD) çalışmasından en fazla sayıda DNM’ye sahip 9 kişi seçilmiştir. Seçilen kişilere daha sonra genom çapında DNM’yi karakterize etmek için bütün genomları dizilenmiş ve DNM’ler DeNovoGear kullanılarak filtrelenmiştir. Yapılan filtrelemeler sayesinde 1.367 DNM Integrative Genome Viewer (IGV) görüntüleme aracı ile incelenmiş ve yanlış pozitif olduğu tespit edilenler çıkarılmıştır. Süreç neticesinde 9 trio (üçlü takım) boyunca 916 DNM seti belirlenmiştir ve dokuz kişiden biri 277 dnSNV genomuna sahipken diğer kişilerin beklenen değer (ortalama 81 dnSNV) çevresinde sonuç aldığı gözlemlenmiştir.
Anne (maternal) ve babadan (paternal) gelen DNM’nin 100kGP (100,000 Genome Project) ve DDD’de aşamalandırmak için okuma tabanlı yaklaşıma sahip PhaseMyDeNovo aracı kullanılmıştır. Bu araç, DNM’nin 500 baz çifti aralığında ilk defa ebeveynde aşamalı olarak heterozigot varyantları inceleme imkanı sunmuştur. Böylece hem varyantı hem de DNM’yi içeren okuma veya okuma çiftleri incelerek ebeveynler ile aynı haplotipe sahip heterozigot olmayan yavrularda DNM’nin kaç kez görüntülendiği belirlenmiştir. DNM’nin bir ebeveyn ile ortak haplotipe sahip olması durumunda kaynak, seçilen ebeveyn olarak tespit edilmiştir.
Maternal ve paternal fazlı otozomal DNM’den 24 kontrol (rastgele seçilmiş), 25 erkek birey (gebelik öncesi kanser teşhisi alan baba), 27 kadın birey (gebe kalmadan önce kanser teşhisi alan anne) ve hipermutasyona sahip 12 kişiden mutasyon imzaları çıkarılmıştır. Tüm numuneler için mutasyonlar SigProfiller (v.1.0.17) kullanılarak analiz edilmiş, yüksek özgüllüğe sahip hassas sonuçlar belirlenmiştir ve ardından COSMIC veri tabanındaki mutasyon imzalarıyla eşleştirilmiştir. Hipermutasyonlu bireylerden alınan imzaların da literatürden çevresel mutajenlerin neden olduğu önceden tanımlanmış imzalar ile karşılaştırması yapılmıştır.
Kanser teşhisi olan ve olmayan bireyler arasında; yaş, hipermutasyon durumu ve güvenli veri kalitesi göz önünde bulundurularak negatif binom regresyon modeli kullanılmıştır. Daha sonra Wilcoxon analizi ile örneklem üzerinde belirlenen ortalama değere göre dnSNV sayısı karşılaştırılması yapılmıştır ve DNM’de önemli artışlar gözlenmiştir (ort: 65 dnSNV, p=0.001 Wilcoxon).
Özetle, deneyler neticesinde germ hattının mutajenik etkilerden korunduğu, hipermutasyonun nadir gözlendiği ve sayısının nispeten az olduğu; bunula birlikte hipermutasyona uğramış genomu olan çoğu kişinin genetik bir hastalık riski taşımadığı gösterilmiştir. Eş zamanlı hastalık riskleri ve germ hattı mutasyon oranlarındaki artış faktörleri ile karşıt parametreler incelenebilmiştir. Bu çalışma, farklı kemoterapötik ajanların germ hattı mutajenik etkileri üzerine hedeflenen çalışmalar için aydınlatıcı niteliktedir. Bununla birlikte, çevresel maruziyet etkenlerinde gen-çevre etkileşimlerinin ortaya çıkarılmasında öncü bir araştırma sunmaktadır.
Yazar: Aleyna Tuğçe Efecan
Editör: Elif Duymaz
Referans: Kaplanis, J., Ide, B., Sanghvi, R., Neville, M., Danecek, P., Coorens, T., Prigmore, E., Short, P., Gallone, G., McRae, J., Moutsianas, L., Odhams, C., Carmichael, J., Barnicoat, A., Firth, H., O’Brien, P., Rahbari, R., & Hurles, M. (2022). Genetic and chemotherapeutic influences on germline hypermutation. Nature, 605(7910), 503–508. https://doi.org/10.1038/S41586-022-04712-2
-Bioinforange Bilimsel Haber Servisi-
Haber Yazıları, 20>Etki Faktörlü Q1 dergilerinde yayınlanan (listesi için tıklayınız)
bilimsel araştırmaların ekip arkadaşlarımız tarafından incelenip derlenmesi ile hazırlanmaktadır.
Bursa Teknik Üniversitesi- Biyoteknoloji Yüksek Lisans Öğrencisi