Drosophila melanogaster modeli ile göz gelişimini etkileyen genetik varyantların epistatik genom çaplı ilişkilendirme analizi ile belirlenmesi ve doğrulanması
Identification and validation of genetic variants affecting eye development with a drosophila melanogaster model by epistatic genome wide association analysis
- Tez No: 986001
- Danışmanlar: PROF. DR. ERGİ DENİZ ÖZSOY
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Biyoloji, Genetik, Biology, Genetics
- Anahtar Kelimeler: Biyoloji, Kantitatif genetik, Biology, Quantitative genetic
- Yıl: 2025
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Hacettepe Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Biyoloji Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez, eklem bacaklılar şubesi içerisinde yer alan Drosophila melanogaster'in göz ve kafa morfolojisinin genetik temellerini, çok katmanlı bir deneysel ve analitik yaklaşımla incelemeyi amaçlamaktadır. Arthropoda'nın görsel sistemlerindeki evrimsel ve fonksiyonel çeşitlilik, özellikle Drosophila'da bileşik göz gelişimini yöneten genetik ağların hem yapısal hem de moleküler düzeyde anlaşılması açısından önemli bir model sunmaktadır. Çalışmada öncelikle göz gelişiminde rol oynayan homeobox gen ailesinin ve aristaless (al) geninin morfolojik örüntülerin oluşumundaki fonksiyonları literatür temelinde özetlenmiş; kriptik genetik varyasyon (CGV), epistaz ve kayıp kalıtsallık gibi güncel kavramların gelişimsel ve evrimsel biyolojiye katkıları detaylıca tartışılmıştır. Deneysel bölümde, Drosophila Genetik Referans Paneli (DGRP) kapsamındaki 50 farklı soy hattı ile aristaless mutantı ve kontrol soy hatları kullanılmıştır. Tüm soylar standart laboratuvar koşullarında yetiştirilmiş, popülasyon yoğunluğu ve çevresel faktörler kontrol altında tutulmuştur. Morfometrik ölçümler kapsamında bireylerin kafa genişliği, yüz genişliği ve göz alanı mikroskopik görüntüleme ve sayısal analiz yöntemleriyle belirlenmiştir. Elde edilen veriler, iki yönlü varyans analizi ve lineer karma etkili modellerle değerlendirilerek genotip, eşey, soy hattı ve bunların etkileşimlerinin fenotipik çeşitlilik üzerindeki katkıları incelenmiştir. Ayrıca 10 farklı GWAS ile morfolojik karakterlerin genetik altyapısı poligenik düzeyde araştırılmış, elde edilen aday genler fonksiyonel biyolojik süreçlerle ilişkilendirilmiştir. Bulgular, genetik varyasyonun ve epistatik etkileşimlerin kafa ve göz morfolojisinde önemli farklılıklar yarattığını göstermektedir. Aristaless mutantı farklı genetik arka planlarda çeşitli fenotipik sonuçlar üretmiş, bu durum CGV ve epistaz kavramlarının deneysel olarak desteklenmesine katkı sağlamıştır. Tek hücre RNA dizileme analizleriyle GWAS'ta aday olarak belirlenen genlerin hangi hücre tiplerinde ve gelişim evrelerinde ifade edildiği yüksek çözünürlükte ortaya konmuştur. Sonuç olarak bu çalışma, Drosophila'da kafa ve göz morfolojisinin genetik mimarisini bütüncül ve modern yöntemlerle açıklayarak, fenotipik çeşitliliğin arka planındaki karmaşık genetik ağları ve gelişimsel süreçleri ortaya koymakta; CGV, epistaz ve kayıp kalıtsallık gibi kavramların deneysel biyolojiye katkısını göstermektedir.
Özet (Çeviri)
This thesis aims to investigate the genetic foundations of eye and head morphology in Drosophila melanogaster, a member of the Arthropoda phylum, using a multi-layered experimental and analytical approach. The evolutionary and functional diversity of visual systems in Arthropoda provides a valuable model for understanding the genetic networks governing compound eye development in Drosophila at both structural and molecular levels. The study first summarizes, based on the literature, the roles of the homeobox gene family and the aristaless (al) gene in the formation of morphological patterns, and discusses in detail the contributions of contemporary concepts such as cryptic genetic variation (CGV), epistasis, and missing heritability to developmental and evolutionary biology. In the experimental section, 50 different strains from the Drosophila Genetic Reference Panel (DGRP), along with aristaless mutants and control strains, were used. All strains were cultured under standardized laboratory conditions, with population density and environmental factors carefully controlled. Morphometric measurements, including head width, face width, and eye area, were determined through microscopic imaging and quantitative analysis methods. The obtained data were evaluated using two-way variance analysis and linear mixed-effects models, assessing the contributions of genotype, sex, strain, and their interactions to phenotypic diversity. Additionally, the genetic architecture of morphological traits was investigated at the polygenic level through 10 different GWAS analyses, and the resulting candidate genes were associated with functional biological processes. The findings reveal that genetic variation and epistatic interactions produce significant differences in head and eye morphology. The aristaless mutant yielded various phenotypic outcomes in different genetic backgrounds, thereby providing experimental support for the concepts of CGV and epistasis. Single-cell RNA sequencing analyses revealed, with high resolution, in which cell types and developmental stages the GWAS-identified candidate genes were expressed. In conclusion, this study elucidates the genetic architecture of head and eye morphology in Drosophila using comprehensive and modern methodologies, uncovering the complex genetic networks and developmental processes underlying phenotypic diversity, and demonstrates the experimental contribution of concepts such as CGV, epistasis, and missing heritability to developmental biology.
Benzer Tezler
- Antihistaminik ilaçların drosophila melanogaster gelişimi üzerine etkileri
Effects of antihistamine drugs on the development of drosophila melanogaster
EBRU ÇUHADAR
- In vitro and in vivo characterization of dmHexDC function
dmHexDC fonksiyonunun in vitro ve in vivo karakterizasyonu
EMİR ERKOL
Yüksek Lisans
İngilizce
2018
NörolojiBoğaziçi ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ARZU ÇELİK FUSS
- Drosophila melanogaster'de besin içeriğinin redoks homeostasisi üzerine etkisinin yaş ve cinsiyet faktörüne göre değerlendirilmesi
Evaluation of the effect of nutrition in the drosophila melanogaster on the redox homeostasis by the age and sex factor
KAROLİN YANAR
- Farklı etki mekanizmasına sahip antimikrobiyal maddelerin Drosophila melanogaster'in antioksidan savunma sistemi üzerine etkisi
The effect of antimicrobial substances with different mechanism of action on the antioxidant defence system of Drosophila melanogaster
UTKU CAN ATILGAN
Doktora
Türkçe
2023
BiyokimyaZonguldak Bülent Ecevit ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ENDER BÜYÜKGÜZEL
- Characterization of CG13531 knockout mutants in Drosophila melanogaster as a model for SPG11-associated motor neuron neuropathies
CG13531 nakavt mutantlarının meyve sineğinde SPG11-ilişkili motor nöron nöropati modeli olarak karakterizasyonu
ECE NUR EROL KILIÇ
Yüksek Lisans
İngilizce
2025
NörolojiBoğaziçi ÜniversitesiMoleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ARZU ÇELİK FUSS