Dokuz Eylül Üniversitesi Tıp Fakültesi - Gen İfadesinin Moleküler Kontrol Mekanizmaları Sunumu PDF

Dokuz Eylül Üniversitesi Tıp Fakültesi Dönem I Gen İfadesinin Moleküler Kontrol Mekanizmaları Prof. Dr. Sultan Cingöz  sitoplazma çekirdek gen Öncül RNA transkripti...

Dokuz Eylül Üniversitesi Tıp Fakültesi Dönem I Gen İfadesinin Moleküler Kontrol Mekanizmaları Prof. Dr. Sultan Cingöz  sitoplazma çekirdek gen Öncül RNA transkripti Prokaryotlar 5’ şapka ve RNA şapkası 3’PolyA eklenmesi RNA splicing Ökaryotlarda gen regülasyonu prokaryotlara göre daha (kırpılması) Olgun karmaşıktır? mRNA Gen ifadesinın pozitif regülasyonu (transkripsiyonun aktivasyonu) Gen ifadesinin negatif regülasyonu (transkripsiyonun inaktivasyonu Ökaryotlar  Prokaryot genleri OPERON şeklinde düzenlenmiştir Operon: Tek bir promotor tarafından kontrol edilen birden fazla genin oluşturduğu DNA birimleridir Regülatör gen Yapısal Gen Bölgesi Regülatör Bölge  Prokaryotlarda transkripsiyonun kontrolü Laktoz yokluğunda Repressör protein tarafindan düzenlenirler Aktivatör proteinin bağlanması Repressör protein Laktoz varlığında  Ökaryotik gen ifadesinin kontrol noktaları Doğru gen Dogru zamanda Yeterli miktarda Doğru yer 5 1 2 3 4 6 Regülasyon gen ifade edilirken farklı aşamalarda gerçekleşir Trankripsiyon Transkripsiyon sonrası Stoplazmaya RNA taşınması Translasyon Taranslasyon sonrası Ökaryotlarda transkripsiyonel düzeyde genetik regülasyon 1. Regülatör sekanslar (cis-acting regülator düzenleyiciler (promotor, enhancer, insulator, silencer) yoluyla kontrol 2. Transkripsiyonel reğülatör proteinler ile düzenlenmesi a. Aktivatör b. Repressör 3. Kodlanmayan RNA yoluyla (miRNA ile transkripsiyon sonrası sitoplazmada) regülasyon 4. Transkripsiyonun metilasyon ile düzenlenimi (promotordaki GC zengin bülgelerin metillenerek TF’lerin bağlanması kontrol edilir) 5. Transkripsiyon ve kromatin yapısı ile regülasyon  Ökaryotik transkripsiyonun kontrolü A variety of regulatorycis- proteins interact acting elemanlar with DNA and each other (DNA dizileri) Enhancers Promoter Gene DNA Activator Transcription proteins Trans- acting faktörler factors Other (proteinler) proteins RNA polymerase Transcription Videolar: Campbell NE et al (Eds): http://www.youtube.com/watch?v=P6Nyce-4oG4 Biology: Concepts & Connections th Ökaryotik Gen Yapısı Örneği enhancer (güçlendirici) promotör tekrarlar kutuları Regülatör Bölge Yapısal Gen Bölgesi  Regülatör sekanslar cis-acting regülator düzenleyiciler (promotor, enhancer, insulator, silencer) yoluyla kontrol Promotor Bu promotor TATA kutusunun yanında 1 CCAAT kutusu ve 2 GC kutuları içerir. (korunmuş dizisi GGGCGG). Doğru gen, dogru zaman, yeterli miktar, doğru yer  Regülatör sekanslar cis-acting regülator düzenleyiciler (promotor, enhancer, insulator, silencer) yoluyla kontrol Enhancer enhancer (kuvvetlendirici) diziler : promotorun aktive hale gelmesi ve transkripsiyonun başlama kapasitesini artırırlar. Regülatör protein ve transkripsiyon faktörleri ile etkileşirler. Gen içinde önünde ve arkasında bulunabilirler. Hem pozitif hem de negatif regülatörlere bağlanma bölgeleri vardır. silencer (susturucu) diziler: :Kontrol edilen genden çok uzağında olabilen, transkripsiyonun başlamasını engelliyerek kontrolünü sağlayan diziler insulatör: (yalıtım elementleri): DNA dizisine özgül olarak bağlanırlar kromatin organizasyonunun komşu bölgelere yayılmasını engellerler Doğru gen, dogru zaman, yeterli miktar, doğru yer Transkripsiyonel reğülatör proteinler (aktivatör) Aktivatör bölge ve DNA bağlanma bölgesi içerirler. Aktivatör bölge, mediatör, genel transkripsiyon faktörleri ve kromatin yapı modifikasyonu ile ilişkili  Transkripsiyonel reğülatör proteinler (aktivatör) Çinko parmak modeli TFIIA, Sp1 Bu proteinler steroid hormon reseptörleri Sarmal-dönüş-sarmal Bu proteinler, gelişimde rol alan genleri düzenler. Katobolik aktivatör protein(CAP) leri örnek olarak verebiliriz. Hedef genlerin regülatör bölgelerine bağlanma özelliği olan yaklaşık 60 amino asitlik’lik homeodomain yapıları içerirler(türler arasında korunmuştur ve embriyonik gelişimde önemli)  Transkripsiyonel reğülatör proteinler (aktivatör) Bazik lösin fermuar Bu proteinler hücre bölünme genlerini düzenler.Bu yapıdaki tarnskripsiyon faktörleri, dokuya özgül ve uyarılabilir Bu proteinler bağışıklık sistemi genlerini düzenler gen ekspresyonunda büyük rol oynarlar  Transkripsiyonel regülatör proteinler (repressörler: baskılayıcılar) Transkripsiyonun başlangıç noktasının önüne bağlanarak transkripsiyon faktörlerinin DNA’ya bağlanmasını engellerler. Ya da regülasyonda görevli, Baskılayıcı aktivatör, aracı, genel protein transkripsiyon faktörleri, kromotin organizasyonundan sorumlu proteinlere Transkripsiyon faktörleri bağlanarak görev yaparlar Mediatör protein Regulation of elongation Transkripsiyon ve kromatin yapısı Nükleozom: H2A,H2B,H3, H4, H1 147 bp DNA Non enzimatik regülasyon: HMG N (high mobility group)proteinleri H1 ile benzer bağlanma bölgeleri içerirler bu yüzden H1 ile yarış halindedirler nükleozom ve H1 etkileşimini bozabilirler. Böylece transkripsiyonu uyarırlar Histon modifikasyonları( metilasyon, asetilasyon, fosforilasyon)  Histon modifikasyonu Histon Asetilasyonu: histon yapısındaki lizin amino asitinin asetillenmesi ile olur. Kromatinin tarskripsiyona hazır hale gelmesi (aktif kromatin) için gerekir. Histon asetilaz (HAT) ezimi ile olur. Transkripsiyonun baskılanması gerekiyorsa yani inaktive edilecek ise Histon de asetilaz (HDAC) enzimi devreye girer ( inaktif kromatin oluşur). Histon modifikasyonu histonlar ın serin amino asiti üzerinden fosforillenmesi, lizin ve arjinin aminoasiti üzerinden metillenmesi ile de kromotin aktivasyonu ve inaktivasyonu gerçekleşebilir. Kodlanmayan RNA yoluyla (miRNA ile transkripsiyon sonrası sitoplazmada) regülasyon Kısa çift iplikli RNA lar homolog mRNA ların yıkımına neden olurlar Kısa kodlanmayan RNA lar miRNA'lar kodlanmayan RNA lardandır. Pri-miRNA olarak adlandırılan çift iplikli uzun primer transkriptler olarak çekirdekte sentezlenir ve işlenirler. Sonrasında sitoplazmaya çıkar ve burada önce pre-miRNA adlı kısa sap-iplik yapılarına, sonrada işlevsel miRNAya dönüşürler. olgun yaklaşık 16-22 bazlık tek zincirli miRNAyı içeren ribonükleoprotein kompleksi iki yolla spesifik olarak hedef mRNA transkripsiyonunu durdurur: Görevleri: 1. Transkripti yıkmak 2. Translasyonun başlamasını durdurarak X kromozomunun q13 bölgesinde bulunan XIC (X inaktivasyon merkezi) denilen bölgeden sentez edilen RNA lar (kısa transkriptler) aynı kromozom üzerinde bulunan genlerin ifade edilmesini baskılar( X kromozomu inaktivasyonu). Bu RNA lar inaktif X’in inaktif heterokromatin ( Bar Body) yapıya döşmesine yardımederler.  Transkripsiyonun DNA metilasyonu ile düzenlenimi Promotordaki GC bazlarınca zengin bülgelerin metillenerek transkripsiyon faktörleri’nin bağlanması kontrol edilir. DNA metilasyonu genlerin inaktivasyonunun sürekliliğini sağlar. DNA metil transferaz DNA metilasyonunun en önemli rolü “genomik imprinting” dir S-adenozil metiyonin Genomik imprinting :genetik materyalin anneden veya babadan kalıtılmış olmasına bağlı olarak, farklı ifade edilmesi yani ekspresyonudur mRNA’nın 3’ ucundaki özgül dizilere bağlanan bu proteinler aynı zamanda mRNA nın hücre içi yerleşiminden sorumludurlar Örnek: Yumurta ve embriyoda özgül bölgeye yerleşen mRNA’lar proteinlerin uygun yerde sentezine olanak sağlar The cell , Geofrey M. Cooper Robert E Housmeb(“Hücreye Giriş” olarak çevirisi bulunmaktadır ) Molecular Biology of the cell. Ayrıca slaytlar üzerinde verilmiş olan internet adreslerinden yararlanılabilir [email protected]