OTOF Geni ve Özellikleri Nelerdir
Otoferlin proteinini kodlayan OTOF geni, otozomal resesif sendromik olmayan işitme kaybına neden olduğu bilinen 29 genden biridir.
OTOF geni 90 kb uzunluğundadır. 48 ekzonu bulunan genin ilk ve son ekzonu sırasıyla 5’ ve 3’ translasyonu yapılmayan bölgeleri kodlamaktadır. OTOF geni, çeşitli translasyon başlangıç bölgelerinin alternatif intron çıkartılması ile birlikte kullanılmasıyla proteinin uzun ve kısa izoformlarını kodlamaktadır. OTOF geni kohlea, vestibul ve beyinde yüksek seviyede ifadelenirken kalp, plesanta, akciğer, pankreas, iskelet kası ve böbrek de daha düşük düzeyde ifadelendiği belirlenmiştir Fare dokularında sadece uzun izoformu ifadelenirken, insanda beyin haricindeki diğer dokularda sadece kısa formu ifadelenmektedir. İnsan beyninde ise hem uzun hem de kısa izoformların ifadelendiği saptanmıştır.
Genin beyinde ifadelenen uzun formu 7156 bç uzunluğunda bir mRNA oluşturmaktadır. mRNA’da 128. nükleotitde translasyon başlangıç kodonu yer almaktadır. Başlangıç kodonundan sonra 5991 bazlık bir açık okuma çerçevesi bulunmaktadır. mRNA’nın 3’ kısmında da translasyonu yapılmayan 1038 bazlık bir kısım yer almaktadır. Tüm intronlarda GT/AG kuralı gözlenmektedir.
OTOF geninin C-terminal bölümü ile hücre membranına bağlanan sitozolik bir protein kodladığı ve membran yapısında veziküllerin, plazma membranına taşınmasında rol oynadığı ileri sürülmektedir.
Otoferlin Proteininin Genel Özellikleri
Otoferlin Caenorhabditis elegans Fer-1 geni ile ilişkilendirilen ferlin adı verilen memeli gen ailesi proteinidir. Otoferlin proteini diğer ferlin ailesi geni proteinleri olan disferlin, myoferlin ve FER1L4 proteinleriyle homoloji göstermektedir. Bu proteinler, membrana tutunmuş sitozolik proteinlerdir. Bu sitozolik proteinler C2 bölgesi olarak adlandırılan kalsiyum bağlayan yapısal bölgelerin tekrarlarını içermektedir. Tüm ferlinlerde korunmuş C2 tekrar bölgeleri ve bir C-terminal transmembran bölgesi bulunmaktadır
C2 bölgeleri 2 tane 4 zincirli (3 tabakadan oluşmuştur ve yüksek derecede benzerlik gösterirler. C2 bölgelerinin yapısında negatif yüklü aspartil birimleri yer almaktadır.
Kalsiyum iyonlarının bu negatif yüklü aspartil birimlerine bağlandığı düşünülmektedir. Kusursuz bir C2 bölgesinde 5 aspartil birimi bulunmaktadır. Otoferlin C2A bölgesi (31 zinciri eksik olan bir bölgedir ve bu nedenle tam olarak işlev görememektedir. C2A ve C2B bölgelerinde kalsiyum iyonlarının bağlanması için gerekli olduğu düşünülen 5 aspartil biriminden bir kaçı eksiktir. C2C-C2F bölgeleri ise 5 aspartil biriminin eksiksiz olduğu bölgelerdir. Bu yüzden kalsiyum iyonlarının otoferlinin sadece son 4 C2 bölgesine(C2C-F) bağlandığı düşünülmektedir
C2 bölgelerine sahip olan proteinler fosfolipit ve proteinlerle etkileşir. Bu etkileşimler kalsiyum iyonlarına bağlıdır. Kalsiyum iyonlarının C2 bölgelerinde yer alan negatif yüklü aspartil birimlerine bağlanması, proteinin yüzey elektrostatik potansiyelini değişmesine neden olmakta ve bunun sonucunda da proteinin negatif yüklü fosfolipitler ve proteinlerle etkileşmesini sağlamaktadır.
İşitme Bozukluklarının Sınıflandırılması
İşitme bozukluğu kişilerin konuşma, ifade etme, kavrama ve psikososyal gelişiminde değişikliklere neden olan en yaygın algılama bozukluklarından biridir
İşitme bozukluklarını nedenlerine göre; genetik nedenli ve çevresel nedenli işitme kayıpları, başlama yaşına göre; prelingual (2 yaşından önceki dönem) ve postlingual (2 yaşından sonraki dönem) işitme kayıpları, fenotipik özelliklerine göre; sendromik veya sendromik olmayan işitme kayıpları, işitme yolu üzerinde etkili oldukları bölgeye göre; iletim tipi, sensorinöral ve miks tip işitme kayıpları şiddetine göre; hafif, orta, orta derece şiddetli, şiddetli ve derin işitme kayıpları şeklinde sınıflandırılmaktadır
Genetik İşitme Kayıplarının Genel Özellikleri
Yeni doğan her 1000 çocuktan birinde ya da prelingual dönemde işitme kaybı görülmektedir. Gelişmiş ülkelerde prelingual sağırlığın %50’sinden fazlasında genetik faktörler etkili olmaktadır. Genetik kökenli işitme bozuklukları, tek bir gendeki mutasyonun (monogenik) veya farklı genlerdeki mutasyonların kombinasyonları ile birlikte çevresel faktörlerin ortak sonucu (multifaktoriel) olarak da gerçekleşebilmektedir. Gelişmiş ülkelerde prelingual işitme bozukluklarının %50’sinden fazlasını tek gen hasarları oluşturmaktadır İşitme kaybı ile birlikte seyreden birçok sendrom tanımlanmasına rağmen, işitme kaybı çoğu durumda tek bir semptom olarak görülmekte ve otozomal resesif bir karakter göstermektedir.
Genetik işitme kayıplarında dominant, resesif, X’e bağlı veya mitokondrial kalıtım görülmektedir. Genetik nedenli işitme kayıplarının %30’unu sendromik işitme kayıpları %70’ini ise, sendromik olmayan işitme kayıpları oluşturmaktadır.
Otozomal resesif kalıtım gösteren genetik nedenli işitme kayıpları sıklıkla ciddi işitme kayıplarına neden olurlar ve konuşma yeteneğinin kazanılmasını engeller. Otozomal resesif kalıtım gösteren işitme kayıplarının tek gene bağlı hastalıklar olduğu tahmin edilmektedir ve bu genler yüksek derecede genetik hetorejenite göstermektedir.
Sendromik Olmayan İşitme Kayıplarının Genel Özellikleri
Sendromik olmayan işitme kayıplarının %75’i otozomal resesif, % 20’si otozomal dominant, %5’i X’e bağlı ve %1’inden azı mitokondrial kalıtım göstermektedir
Sendromik olmayan işitme kaybında sadece işitme kaybı görülür. Sendromik işitme kaybında ise işitme kaybının yanında farklı doku ve organlarda diğer patololojik etkiler de görülür. Bir gendeki mutasyonların biri sendromik, diğeri sendromik olmayan işitme bozukluğuna neden olabilmektedir
Sendromik veya otozomal dominant işitme kayıpları; iletim tipi, sensörinöral ya da birleşik tip olabilir. Bunun aksine otozomal resesif sendromik olmayan pre-lingual işitme kayıpları her zaman sensorinöral nedenlidir.
Bugüne kadar otozomal resesif işitme kaybıyla ilişkili olan yaklaşık 53 lokus ve 29 gen tanımlanmıştır Sendromik olmayan işitme kaybının moleküler tanısı, gözlenen aşırı heterojenite nedeni ile karmaşık bir durum sergilemektedir. Konneksin-26 (GJB2) ve konneksin-30 (GJB6) olarak isimlendirilen iki gendeki mutasyonlar, otozomal resesif kalıtılan sendromik olmayan işitme kayıplarının yaklaşık %50'sinde gözlenmektedir Ancak diğer genlerdeki mutasyonların katkısı hala araştırılma aşamasındadır. Bundan başka, sendromik olmayan işitme kaybının genetik epidemiyolojisinin toplumlar arasında oldukça değişken olması nedeniyle bu araştırmalar oldukça karmaşık ve zordur.
Yüksek derecede gözlenen heterojenite nedeniyle, klinik incelemelerle sendromik olmayan işitme bozukluklarını, çevresel faktörlere bağlı olarak gelişen işitme bozukluklarından ayırmak oldukça zor olmaktadır. Ancak ailedeki ikinci bir işitme engelli bireyin varlığı, işitme bozukluğunun kalıtsal olduğu yönde bir bilgi vermektedir.
Otoferlin ve İşitmedeki Önemi Nedir
Potasyum iyonlarının sterosil hücrelerinin içerisine girmesiyle birlikte bazolateral bölgedeki kalsiyum kanalları açılarak kalsiyum iyonları hücre içerisine girmektedir. Hücre içerisine giren kalsiyum iyonları otoferlin molekülüne bağlanır. Otoferlin, saç hücrelerinde bulunan sinaptik veziküllerin taşınmasında görev alan bir proteindir.
Sinaptik veziküller ilk olarak plazma zarına protein-protein etkileşimleri yolu ile hedeflenirler. Bu etkileşimlerde SNARE proteinleri iş görmektedir. Vezikülle ilişkili zar proteini (VAMP/synaptobrevin), presinaptik plazma zarında bulunan Sintaksin 1 ve SNAP25' proteinlerine bağlanır. Böylece SNARE kompleksi oluşur ve sinaptik vezikül ile plazma zarı füzyon bölgesinde yakın temasa geçer. Aynı SNARE proteinleri iç saç hücrelerinde de bulunur ve bu nedenle nörotransmitter salınımında iş görmektedir.
Otoferlin, Sintaksin1 ve Snap25 adı verilen SNARE komleks proteinleriyle etkileşim halindedir. Bu proteinler sinaps bölgesinde nörotransmitterlerin salınımı ve ekzositoz sırasında sinaptik vezikül membranı ile pre-snaptik membran füzyonunda oldukça kritik öneme sahiptirler. Hücre içerisine giren kalsiyum iyonlarının otoferline bağlanması otoferlin proteinin SNARE kompleks proteinleriyle olan etkileşimini değiştirmektedir. Bu değişim sonucunda da presinaptik membran ile sinaptik vezikülün füzyonu gerçekleşmekte ve ekzositozla nörotransmitterler serbest hale geçmektedir. Serbest hale geçen nörotransmitterler akustik siniri aktive etmektedir. Bu şekilde mekanik enerji kohlear sinire aktarılan elektrik enerjisine dönüşmüş olur
İşitme Mekanizması
Başımıza çarpan ses dalgaları ilk olarak dış kulak tarafından tutulur ve dış kulak kanalı boyunca taşınarak orta kulak zarı olan timpanik membrana iletilir. Kulak zarında ses dalgalarının oluşturduğu basınç titreşimlere sebep olur. Bu titreşimler orta kulaktaki işitme kemiklerinde piston benzeri mekanik hareketler meydana getirerek titreşimleri ilk olarak üzengi kemiğinin tabanına daha sonra da oval pencere yoluyla kohleaya aktarır. Ses dalgalarının yaratmış olduğu titreşimler kohleanın perilenf sıvısı içerisinde bir dalgalanmaya neden olur. Perilenf sıvısı içerisinde meydana gelen bu dalgalanma saç hücreleri ile bu hücreler üzerinde yer alan tektoriyal zar tabakası arasında bir harekete neden olur. Meydana gelen bu hareket tüy demetinin uzantısı olan sterosillerin en büyük sterosil yönüne doğru bükülmesine neden olmaktadır
Miyozinler tarafından kontrol edilen sterosiller arasındaki uç bağlantılarının hareketleri sonucunda endolenf içindeki yüksek konsantrasyondaki potasyum iyonları, sterosillerin uç bağlantılarındaki transdüksiyon kanallarından saç hücrelerin içerisine girerek aksiyon potansiyelini başlatırlar. Bu pozitif yük, hücrenin depolarizasyonuna neden olur. Potasyum iyonlarının sterosil hücrelerinin içerisine girmesi bazolateral bölgedeki kalsiyum kanallarının açılmasına ve kalsiyumun hücre içerisine girmesine neden olmaktadır
Normal işitmenin devamı için tüy hücrelerinde aksiyon potansiyeli oluşturan K+ iyonlarının endolenfe geri dönmesi gerekmektedir. Potasyum iyonları potasyum kanallarına gitmek üzere saç hücrelerini terk ettiklerinde hücreler repolarize olurlar. Potasyum iyonları daha sonra ince çizgi halindeki damarların içinden konneksinlerden oluşan gap-junctionlara doğru difüzyona uğrarlar ve potasyum kanallarının içinden endolenfe geri salınarak mekanik elektriksel iletim sistemini yeniden başlatır
Kulak Anatomik Yapısı
Sesleri algılayan duyu organımız kulak, dış, orta ve iç kulak olmak üzere 3 farklı kısımdan oluşmuştur. Dış kulak ses dalgalarını toplayıp orta kulağa iletmekten; orta kulak aldığı ses dalgalarının enerjisini değiştirerek, sıkıştırılmış dalgalar şeklinde iç kulağa iletmekten sorumludur. İç kulak ise aldığı bu ses dalgalarını sinir sinyallerine dönüştürerek beyne gönderir ve beyinde sesin algılanıp yorumlanması gerçekleşir
Dış kulak, kulak kepçesi ve kulak kanalı olmak üzere 2 kısımdan oluşmuştur. Kulak kepçesi özgül şekli sayesinde ses dalgalarını toplamaktan sorumludur. Bu yapı ayrıca, sesin gelme yönünü ayırt etmemizi de sağlar.
Kulağın Yapısı
Orta kulak; kulak zarı ve dıştan içe doğru sırasıyla çekiç (malleus), örs (incus) ve üzengi (stapes) kemiklerinden ve içi hava dolu boşluktan oluşmuştur. Çekiç, orta kulak zarı ile bağlantılıdır. Üzengi, orta kulağın en iç kısmında yer alır ve vestibülün oval penceresiyle temas halindedir. Örs ise çekiç ve üzengi kemikleri arasında yerleşmiştir
İç kulak, işitme ve denge sistemi olmak üzere iki duyusal sisteme sahiptir. İç kulak, kemiksi ve zarsı labirentlerden (iç kulak boşluğu) oluşmuştur. Kemiksi labirent, perilenf adı verilen bir sıvı ile doludur ve 3 büyük kanal içerir. Bu kanallar, vestibül, kohlea (salyangoz), sakkuluslu ve utrikuluslu yarım daire kanallarıdır
Kohlea işitme sinyallerini yönlendiren merkezdir. Kohlear kanalın endolenf sıvısı içerisinde ses dalgaları, elektriksel impulslara çevrilirler. Bu impulslar sinir flamentleri (fiber) tarafından merkezi işitme sistemindeki akustik sinir olan 8. sinire ve son olarak da beynin duyu korteksine taşınır
İnsan kohleasının algılayıcı kısmı “korti organı” olarak isimlendirilmektedir. Korti organı tek sıra halinde iç saç hücresi ve üç sıra halinde dış saç hücresi olmak üzere iki tip duyu hücresi içerir İç saç hücresi, sinyalleri akustik sinir ve duyu korteksine gönderen reseptör hücreleridir. Dış saç hücresi, duyma hassasiyetine ve frekans seçimine katkıda bulunan, hem duyu hem de motor elementleri içeren hücrelerdir Dış saç hücreleri akustik olarak uyarıldıkları zaman anında uzayıp kısalırlar. Dış saç hücrelerindeki bu değişimler, aktin gibi flamentler içeren hücre iskeleti ve plazma zarı boyunca birçok moleküler motorun ortak hareketi sonucunda meydana gelmektedir.
Her saç hücresi apikal kutbunda kademeli uzunlukta dikey olarak uzanan V şeklinde dizilmiş yaklaşık 100 adet silindir şeklinde sterosil içeren saç yığınıyla kaplanmıştır
Her bir sterosil hücrenin plazma zarıyla çevrelenmiş bir aktin iskeletinden oluşmaktadır. Sterosiller çapraz bağlı aktin flamentlerin yığınından dolayı hareket edemezler. Sterosiller komşularına uç bağlantılarla bağlıdırlar. Uç bağlantıların hareketi miyozin VI ve miyozin VII tarafından kontrol edilir
