İnsan genomunda retrotranspozon ve endojen retrovirüs analizleri
Retrotransposon and endogenous retrovirus analysis in 
human genome
Yazar: BUKET ÇAKMAK GÜNER
Danışman: PROF. DR. NERMİN GÖZÜKIRMIZI
İstanbul Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Moleküler Biyoloji ve Genetik Ana Bilim Dalı / Moleküler Biyoloji ve Genetik  Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2018
Konu: Genetik = Genetics

Özet:
Transpozonlar olarak adlandırılan hareketli genetik elementler insan genomunun yaklaşık
olarak %45'ini kapsamaktadır. Bu elementlerin %8'i insan endojen retrovirüslerinden
(HERVs) oluşmaktadır. Endojen retrovirüslerin bir sınıfı olan HERV-K elementlerinin
genoma sonradan eklenmiş olan ve hareket kaabiliyeti en fazla olan endojen retrovirüsler
oldukları bilinmektedir. Bu endojen retrovirüsler, hareket kabiliyetlerinden dolayı genomda
insersiyon polimorfizmlerine neden olabilmektedir. Arpa bitkisinde keşfedilmiş olan Sukkula,
Nikita, BAGY2 ve soya bitkisinde keşfedilmiş olan SIRE1 retrotranspozonlarına birçok bitki
türünde rastlanmıştır. Bu çalışmada, bitkilere özgü olan bu retrotranspozonlar ile HERV-K6
ve HERV-K11 endojen retrovirüslerinin insan genomunda varlığının ve hareketlerinin IRAP
yöntemi ile tespit edilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, farklı yaş gruplarında olan (10-79 yaş)
24 farklı bireye ait (12 kadın ve 12 erkek) kan örneklerinden elde edilmiş olan genomik DNA
örnekleri ile Sukkula, SIRE1, Nikita, BAGY2 IRAP primerleri kullanılarak insan genomunda
bu retrotranspozonların analizi yapıldı ve bu retrotranspozonların insan genomunda varlığı ve
genomda hareketli oldukları tespit edildi. Sukkula retrotranspozonu için tüm bireyler arasında
%8-100 oranında, kadınlar arasında %10-91 oranında ve erkekler arasında %13-100 oranında
polimorfizm tespit edildi. SIRE1 retrotranspozonu için tüm bireyler arasında %0-38, kadınlar
arasında %0-38, erkekler arasında %0-31 polimorfizm tespit edildi. Nikita IRAP PCR
sonuçlarına göre ise, tüm bireyler arasında, kadınlar arasında ve erkekler arasında %0-36
polimorfizm oranı gözlendi. BAGY2 retrotranspozonu için yapılan PCR sonucuna göre tüm
İNSAN GENOMUNDA RETROTRANSPOZON VE ENDOJEN RETROVİRÜS
ANALİZLERİ
xv
bireyler arasında %0-27, kadınlar arasında %0-21 ve erkekler arasında %0-27 oranında
polimorfizm tespit edildi. HERV-K6 ve HERV-K11 endojen retrovirüsleri IRAP PCR
sonuçlarına göre; HERV-K6 endojen retrovirüsünün tüm bireyler arasında %0-70 oranında
polimorfizm gösterdiği, HERV-K11 endojen retrovirüsünün ise tüm bireyler arasında %0-38
oranında polimorfizm gösterdiği tespit edildi. HERV-K6 endojen retrovirüsünün kadınlar
arasındaki polimorfizm oranı %0-70, erkekler arasındaki polimorfizm oranı ise %11-60 olarak
saptandı. HERV-K11 endojen retrovirüsü için ise kadınlar arasında %0-38, erkekler arasında
%0-25 oranında polimorfizm tespit edildi. Çalışma grubumuz farklı yaş gruplarından olan
bireylerden oluşmaktadır. Bu nedenle farklı yaş grupları arasında bu retrotranspozon ve
endojen retrovirüsler açısından polimorfizm farklılıkları olup olmadığı da araştırıldı. Ancak
yaşla ilişkili olabilecek herhangi bir polimorfizm gözlenmedi. Bu çalışmada, SIRE1
retrotranspozonuna ait iç domen dizileri (gag, RT, env) PCR ile insan genomunda çoğaltıldı
ve dizi analizine gönderildi. Dizileme sonuçlarına NCBI veritabanında BLAST analizi
yapıldı. Buna göre; gag domeni 17. kromozomda 3 bölgede, 8. kromozomda 2 bölgede, RT
domeni 22. kromozomda tek bölgede, env domeni ise 1. kromozomda 3 bölgede insan
genomunda eşleşmiştir. Gag domeninin 17. Kromozomdaki eşleşmelerinin benzerlik oranları
% 86.55, %86,90 ve %87.73 olarak; 8. Kromozomdaki eşleşmelerinin benzerlik oranları ise
%87.50 ve %88.69 olarak bulundu. RT domeninin 22. kromozomda eşleşme gösterdiği
bölgenin benzerlik oranı %85.50 olarak bulundu. Env domeninin 1. Kromozomdaki
eşleşmelerinin benzerlik oranı ise %93.97, %90.12 ve %89.89 olarak bulundu. Bu tez
çalışmasından elde edilen sonuçlar; bitki genomlarında bulunan Sukkula, SIRE1, Nikita ve
BAGY2 LTR retrotranspozonlarının insan genomunda da var olduklarını ve genomda
polimorfizme neden olabildiklerini göstermektedir. Ayrıca, HERV-K6 ve HERV-K11 insan
endojen retrovirüslerinin insan genomunda neden oldukları polimorfizmler IRAP yöntemi ile
bu çalışmada tespit edilmiştir. Bu çalışma; retrotranspozonlar ve endojen retrovirüslerin
hareketlerinden kaynaklanan polimorfizmlerin insan genomuna olan etkilerinin
anlaşılabilmesi ve retrotranspozonlar ve endojen retrovirüslerin genomların evrimindeki
rolünün belirlenebilmesi için bir model oluşturabilir.

Abstract:
Mobile genetic elements described as transposons comprise an estimated 45% of the human
genome, and 8% of these elements are Human Endogenous Retroviruses (HERVs). HERV-K
elements are the youngest and most active endogenous retroviruses and they could cause
insertion polymorphisms in the human genome. Sukkula, Nikita, BAGY2 and SIRE1 are plant
specific retrotransposons and identified in many plant species. In this study, we aimed to
identify these plant specific retrotransposons and HERV-K6 and HERV-K11 endogenous
retroviruses movements with IRAP PCR analysis in the human genome. For this purpose,
isolated DNA samples belonging to 24 different adults (12 females and 12 males) with
different age groups (10-79 ages) were screened using Sukkula, Nikita, BAGY2, SIRE1 IRAP
primers. We identified Sukkula, SIRE1, Nikita, BAGY2 retrotransposons in the human
genome. We observed 8-100% polymorphism ratios in all samples, 10-91% in females (12
females), and 13-100% in males (12 males) for Sukkula retrotransposon. We also detected 0-
38% polymorphism rates in all samples, 0-38% in females (12 females), and 0-31% in males
(12 males) for SIRE1 retrotransposon. According to the Nikita PCR results, there were 0-36%
polymorphism rates in all subjects, and in females and males. We found 0-27%
polymorphism ratios in all samples, 0-21% in females, 0-27% in males for BAGY2
retrotransposon. We also observed 0-70% polymorphism ratios in all subjects for HERV-K6
RETROTRANSPOSON AND ENDOGENOUS RETROVIRUS ANALYSIS IN
HUMAN GENOME
xvii
endogenous retrovirus and 0-38% polymorphism rates for HERV-K11 endogenous retrovirus.
There were 0-70% polymorphism ratios in females, 11-60% polymorphism ratios in males for
HERV-K6 endogenous retrovirus. There were 0-38% polymorphism ratios in females, 0-25%
polymorphism ratios in males for HERV-K11 endogenous retrovirus. Our study gorup
composed of subjects with different ages groups. We also investigated differences among
different age groups and we didn't determined any significant age specific differences among
samples for Sukkula, SIRE1, Nikita, BAGY2, HERV-K6 and HERV-K11. In this study, the
internal domain sequences (gag, RT, env) from the SIRE1 retrotransposon were amplified in
the human genome by PCR and were sent to sequence analysis. BLAST analysis was
performed on the NCBI database for the sequencing results. According to results; The gag
domain matches the human genome with 3 different region on the 17th chromosome, 2
different region on the 8th chromosome; the RT domain matches the human genome with 1
region on the chromosome 22; the env domain matches the human genome with 3 different
region on the chromosome 1. The similarity rates of the 17th chromosome of the Gag domain
were 86.55%, 86.90% and 87.73%; respectively. The similarity rates of the 8th chromosome
of the Gag domain were 87.50%, 88.69%, respectively. The similarity rate of the 22th
chromosome of the RT domain was 85.50%. The similarity rates of the Env domain in
chromosome 1 were 93.97%, 90.12% and 89.89%, respectively. The results obtained from
this thesis study demonstrate that Sukkula SIRE1, Nikita and BAGY2 LTR retrotransposons
found in plant genomes are also present in the human genome and could cause polymorphism
in the genome. In addition, the polymorphisms caused by HERV-K6 and HERV-K11 human
endogenous retroviruses have been identified in the human genome for the first time by the
IRAP method. This study could serve as a model for understanding of the effects of
polymorphisms resulting from movements of retrotransposons and endogenous retroviruses
on the human genome and the role of retrotransposons and endogenous retroviruses in the
evolution of genomes.