gen ekspresyonunun kontrolÜ · 2014. 12. 16. · gen ekspresyonun kontrolü •kontrol genellikle...

GEN EKSPRESYONUNUN KONTROLÜ

Hazırlayan: Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER

Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER

Gen Ekspresyonun Kontrolü

•Kontrol genellikle transkripsiyon başlangıç düzeyinde

gerçekleşir.

•Transkripsiyonda düzenleyici proteinler tarafından RNA

polimerazın promotöre bağlanması kontrol edilir.

•Bu ya transkripsiyonun engellenmesi (=bloke edilmesi) ile veya

teşvik edilmesi ile gerçekleşir.

•Prokaryotlarda kontrol stratejileri çevresel değişikliklere göre

ayarlanır (Şekil 18.2).

• Ökaryotlarda ki kontrol stratejileri ise homeostazisi korumayı

hedefler (Şekil 18.6).


Düzenleyici Proteinler

•Proteinler DNA ile büyük girinti (oyuk, oluk, çöküntü) yoluyla

etkileşime girebilirler.

•Bir DNA çift sarmalında önemli bir büyük oyuk ve bir küçük

oyuk görülür.

•Büyük oyuk üzerinde düzenleyici proteinler bulunur.

•DNA-bağlanabilen alt birimler özel DNA dizileri ile etkileşim

içindedir.

•Düzenleyici proteinlerin bir bölgesi, DNA’ya bağlanabilir.

•Bu bölge DNA-bağlayıcı motif olarak adlandırılır (Şekil 16.2).


•Birkaç yaygın rastlanan DNA-bağlayıcı motifi birçok protein tarafından paylaşılır

(Bakınız Şekil).

•Yaygın motiflere şöyle bir göz atarsak bunlar arasında en sık rastlananlar; sarmal-

dönüş-sarmal (helix-turn-helix) motifi, Homeodomain motifi, çinko parmak

motifi (zinc finger motif), ve lösin fermuarı (leucine zipper) motifidir.

Prokaryotik Düzenleme

•Transkripsiyon kontrolü pozitif veya negatif olabilir.

•Negatif kontrol proteinlerinin aracılık ettiği baskılayıcılar adını alan bu proteinler

transkripsiyon engelleyebilir.

•Pozitif kontrolde aracılık eden düzenleyici proteinler sınıfı ise transkripsiyonu

teşvik eden veya uyaran aktivatörler adını alır.

•Prokaryotlar için gen ekspresyonu çevre koşullarına göre ayarlanır.

•Genel olarak ortamda istenen madde varsa üretim baskılanır yoksa, üretim

gerçekleşir.

•Buna örnek olarak triptofan üretimi verilebilir.

•Triptofan’ın (Trp) mevcut olduğu durumlarda, yani ortamda yeteri kadar triptofan

varsa trp operonu bastırılır/baskılanır ve triptofan üretimi kapatılır-durdurulur.


•Triptofan için, trp operonu trp represörü tarafından kontrol

edilir.

•Triptofan varlığı trp operonunu baskılar.

•Burada triptofan bir ko-represör gibi davranıp, represöre

bağlanır.

•Bu bağlanma için onun konformasyonunu öyle değiştirir ki DNA

ve operon bölgeyi kapatır.

•Bu önlem trp varlığında aşırı ifade edilmeyi önler (Şekil 18.3).


Prokaryotik Gen Düzenlenmesinin Negatif Kontrolü

•Laktoz düzenleyicisi lac operonu ise negatif etkili (Baskılıyıcı

etkisi olan) lac represörü tarafından düzenlenir.

•Bu lac operonun tetikleyici etkisi (efector)

baskılıyıcıya/baskılıyıcılara (allolactose) bağlamasını indükler.

•Aksi takdirde repressör, DNA’ya bağlanır ve onun

konformasyon değiştirir (Şekil 18.4).

•Bunun anlamı lac operonu laktoz varlığında meydana gelir, yani

sadece laktozun mevcut olduğu durumlarda laktozu kullanmak

için gerekli enzim/enzimler üretilir.

Prokaryotik Gen Düzenlenmesinin Pozitif Kontrolü

•Glikoz varlığı lac operon indüksiyonu önler.

•Maksimum düzeyde lac operonun ifade edilmesi katabolite

aktivatör proteinlerinin (CAP), cAMP ile kompleks oluşturması

aracılığıyla pozitif kontrolünü gerektirir.

• Şekeriniz (glikoz) düşük olduğun da cAMP yüksektir.

•Glikoz baskılanmasında hem indükleyici proteinler bulunur,

laktoz hücreye girer; hem de glikoz düzeyi CAP’lerin

fonksiyonuyla kontrol altında tutulur (Şekil 18.5).

Ökaryotik Düzenleme

•Transkripsiyon faktörleri ya genel ya da özel olabilir (Şekil 18.6).

•Genel transkripsiyon faktörlerinin çalışması için gerekli olan transkripsiyon

bileşenleri işe RNA polimeraz II’nin promotoru ile başlar.

•Özel faktörlerin doku veya zamana bağımlı bir şekilde hareket etmeleri

transkripsiyon oranının daha yükseltmesini teşvik eder.

•Promotorlar ve transkripsiyon arttırıcı faktörler (enhancers) için bağlanacak

bölgeler vardır.

•Genel faktörler işe RNA polimerazı promotora bağlamakla başlar.

•Özel faktörler ise tetikleyicilere (enhancers) bağlanırlar.

•Bunlar promotordan uzakta olmalarına karşın DNA’daki ilmeğin yakınında

yer alırlar.


•Ko-aktivatörler ve RNA polimeraz II transkripsiyon faktörleri aracılarının

bağlantıları (Şekil 16.12).

•Transkripsiyon faktörlerinden çoğu ama hepsi değil, bağlanmak için

aracılara ihtiyaç duyarlar.

•Bu işi yapan aracılara koaktivatörler denir.

•Bunların sayısı az, küçük yapılardır.

•Tek bir koaktivatör olabilir, çünkü koaktivatörler çok sayıda transkripsiyon

faktörleri ile beraber kullanılabilirler.

•Transkripsiyon kompleksleri farklı birimleri bir araya getirir.


Ökaryotik Kromatin Yapısı

Ökaryotlarda DNA, histon denilen protein sarılmıştır ve bu nükleozom

denilen yapıyı oluşturur (Şekil 18.7).

Bu yapının oluşması transkripsiyonda bağlanan birimlerden promotorlar ve

enhanserlar ile engellenebilir (Şekil 18.10).

DNA ve histon proteinleri modifikasyona uğrayabilir (değişebilir).

DNA bazlarının metilasyonunda öncelikle sitozin etkilenir ve gen ile

ilişkili "kapalı" olarak gözlenir.

Diğer bir değişle DNA metilasyonunda ilk sitozin bazı metillenir ve kapanır.

Metilasyon inaktif kromatin bölgeleri ile ilişkilidir.


•Bazı transkripsiyon aktivatörleri kromatin

yapısını değiştirir (Şekil 18.9).

•Histonların asetilasyonu kromatinin aktif

bölgelerinde olur.

•Kromatinin yeniden modellenmiş

(Chromatin-remodeling) komplekslerini,

kromatin yapısına bağlı olarak yapabilirsiniz.

•Kromatin-remodeling kompleksleri, enzimler

taşır.

•Bu enzimler kromatinde hareketi, yeniden

konumlandırmayı ve nükleozom transferini

gerçekleştirebilir.


Ökaryotik Posttranskripsiyonel Düzenleme

•Küçük RNA'lar transkripsiyondan sonra gen ifadesini kontrol etmek için

kullanılırlar.

•RNA interferansı (karışması) siRNA'lar aracılığıyla DNA’nın çift ipliğinin ayrılması

ve zar (Dicer) nükleazlar yardımıyla ayrı tutulması ile gerçekleşir.

•SiRNA’lar bir protein olan argonata bağlanır.

•Bu protein (=argonaute) RNA susturucu kompleks (RNA Induced Silencing

Complex=RISC) içinde yer alır.

•RISC, mRNA’dan ayrılabilir veya translasyonu inhibe edebilir.

•Başka bir küçük RNA sınıfı miRNA’dır, iki nükleaz Drosha ve Dicer nükleazlar ile

oluşturulan RNA kök-ve-ilmek yapıları üzerinde hareket eder.

•Bu RISC’in bir formu olmasına rağmen ya mRNA’yı degrade eder yada translasyonu

durdurur.


•Küçük RNA'lar heterokromatin oluşumuna aracılık yapabilir.

•Mayalarda, Drosophilada ve bitkilerde RNA’nın heterokromatinin oluşumuna

yol açan yolaklarda görev aldığı gösterilmiştir.

•Alternatif kırpılma (=alternatif splicing) bir genin birden fazla protein

üretmesini sağlayabilir.

•Dokuya özel faktörlerin cevaplarında alternatif premRNA kırpılmasına yanıt

olarak, bir genin birden fazla protein üretmesine neden olabilir.

•Transkripsiyon sonrasında RNA düzenlenmesi ile mRNA değişir ve yeniden

düzenlenir (Şekil 18.8).

•mRNA çeviri (=translasyon) için çekirdeğin dışına taşınmalıdır.


•Çevirinin başlatılması kontrol edilebilir.

•Çeviri faktörleri kontrol başlangıcında modifiye olabilir;

translasyon baskılıyıcı proteinler transkript başlangıcında

bağlanabilir.

•Böylece onun ribozoma bağlanmaması sağlanabilir.

•mRNA’da bozulma kontrol edilir.

•Bir mRNA transkripti (çevirisi) nispeten istikrarlıdır, ancak

enzimler için hedef olabilir, bu nedenle hücre tarafından daha

hızlı bir şekilde parçalanır.


Proteinlerin Parçalanması

•Ubikitin proteine eklenmesi, proteinlerin parçalanması için

işaret oluşturur.

• Ökaryotlarda proteinlerin yıkımı için ubikitin eklenmesi onları

parçalanma hedefi olarak işaretlenmesi anlamına gelir.

•Proteaozom polyubikutin içeren proteinleri parçalar.

•Bir hücre organeli olan -silindirik proteazomlar- ubikitin içeren

proteinleri içinde parçalar.


Kaynaklar Campbell Biology 10th ed.(2014) Neil A. Campbell,

Jane B. Reece, Unit 3, Part:18, p: 360-370 Pearson Benjamin Cummings, 1301 Sansome St., San Francisco, CA 94111.

Biology / 9th ed (2008)Peter H. Raven George B. Johnson, Kenneth A. Mason, Jonathan B. Losos, Susan R. Singer, Chapter 15, p:304-326. The McGraw-Hill Companies, Inc., 1221 Avenue of the Americas, New York, NY 10020.


gen ekspresyonunun kontrolÜ · 2014. 12. 16. · gen ekspresyonun kontrolü •kontrol genellikle...

Documents