Dokuz Eylül Üniversitesi Tıp Fakültesi Epigenetik Sunumu (22.12.2023) PDF

22.12.2023 Dokuz Eylül Üniversitesi Tıp Fakültesi Dönem I Sunum planı: - Epigenetik tanımı EPİGENETİK...

22.12.2023 Dokuz Eylül Üniversitesi Tıp Fakültesi Dönem I Sunum planı: - Epigenetik tanımı EPİGENETİK - Kök hücre tanım ve tipleri REGÜLASYON Prof. Dr. H. Ogün SERCAN EPİGENETİK EPİGENETİK C.H. Waddington epigenetik terimini diferansiyasyonu Diferansiyasyon: Hücresel farklılaşma; bir -kök- hücrenin açıklamak için kullandı (1942). özelleşmiş bir hücre tipine değişmesi sürecidir. Erişkin kök hücrelerinin farklılaşması nasıl gerçekleşiyor? – Myoblastlar, yalnızca kas hücresi m.g. – Hematopoetik hücreler kan hücreleri m.g. – ……. bir çok örnek verilebilir….. Kök hücre: ? 1  22.12.2023 KÖK HÜCRE Totipotent, Pluripotent, Multipotent Totipotent kök hücreler en çok yönlü kök hücre KÖK HÜCRE (Stem cell) : Hücre tiplerine farklılaşabilen tipidir. Yumurtanın sperm tarafından döllenmesinin ardından oluşur. İnsan vücudunun (differentiation) ve aynı tipteki kök hücrelerin daha fazlasını tüm hücrelerine, embriyonun hücrelerine ve üretmek üzere bölünebilen (self-renewal) hücrelerdir. gelişmekte olan fetüse dönüşebilirler. (Kendini kopyalama) Pluripotent hücreler, insan vücudunu oluşturan tüm hücre tiplerine yol açabilir, ancak totipotent hücreler kadar çok yönlü değildir. Multipotent kök hücreler belirli bir soyda (hatta) sınırlı sayıda hücre tipine dönüşebilir (Farklılaşma) (Olgun hücre) (Kök hücre) Totipotent, Pluripotent, Multipotent EPİGENETİK Döllenmiş yumurta Hepsi farklı ama aynı genetik bilgiye sahip. Embriyo ve plasenta oluşturabilirler Totipotent kök hücreler Embriyo Ektoderm, oluşturabilirler mesoderm, Pluripotent kök hücre endoderm içeren blastositler Olgun (diferansiye) hücreler Farklılaşmanın mekanizması? 2  22.12.2023 EPİGENETİK GEN İFADESİNİN BASKILANARAK KONTROLÜ Epigenetik, DNA diziliminde değişim olmadan, gen ifadesinin düzenlenmesi için DNA’nın kalıtılabilir Transkripsiyon sürecinde değişikliklerini inceleyen bir bilimdir. (transcriptional gene silencing) (TGS) - Hücrenin genomunda iki tip bilgi vardır; Transkripsiyon sonrasında A- Genetik bilgi: hücrenin fonksiyonel aktiviteleri için (posttranscriptional gene silencing) (PTGS) ihtiyaç duyduğu bütün protein bilgisi - B- Epigenetik bilgi; Genomik bilginin, nerede, ne zaman ve nasıl kullanılacağına dair ek bilgi Kromatin organizasyonu Epigenetik Mekanizmalar RNA interferansı Gene Ekspresyonu DNA Metilasyonu Histon modifikasyonları 3  22.12.2023 Katlanmış bölge DNA’nın paketlenmesinde hangisi rol oynuyor? 30 nm’lik iplikçikler diğer kısımlardan bağımsız açılabilir Histon modifiye edici enzimler katlanmalar (loop) meydana Kromotin yeniden modelleme kompleksleri getirir. Histon? Katlanmış bölgede yer alan genin Bu katlanmalar, gen veya gen (genlerin) yüksek düzeyde ifadesi DNA? setlerinin bütün kromozom paketinin açılmadan ifade edilenilecek şekilde ulaşılabilir olmasını sağlar. DNA Metilasyonu DNA’mızda 5. nükleotid?! 5 metil sitozin 4  22.12.2023 DNMT: DNA metil transferaz CpG dinükleotidlerindeki sitozin metilasyon ile ilgili enzimlerin Dnmt1 bir DNA metil transferazdır ve hemimetile (DNMT’lar) hedefidir. (yarı metillenmiş) bölgeler substratıdır.Genom boyunca replikayon sonrası metilasyon deseninin korunmasında rol alır. 5’ CpG 3’ Dnmt 3a ve 3b: DNA ’ yı denova metilleyebilen 3’ GpC 5’ enzimlerdir. Ancak ne şekilde spesifik deseni tanımladıkları sorusu tam yanıtlanmamıştır. p=fosfodiester bağı Sitozin metilasyonu Genomumuzdaki bütün sitozinlerin %4’ü metiledir. Bütün CpG’lerin %70-80’i metiledir. CpG dizileri promotörlere yakın CpG adalarında yerleşiktir. 5  22.12.2023 Zigottan erişkine metile DNA Diferansiye hücre totipotent hale gelebililir. Diferansiye olmuş hücreler bütün bir organizmayı oluşturacak genetik bilgiyi korurlar. 6  22.12.2023 Memelilerde DNA metilasyonunun rolü -DNA metilasyonu genomun temel epigenetik modifikasyonudur.  Imprintinglenme -Epigenetiğin kalıtılabilir olması önemlidir. Yavru hücreler atasal hücreler ile benzer fenotipe sahiptirler.  X kromozom inaktivasyonu -Somatik diferansiye hücrelerde genomik metilasyon desenleri  Heterokromatin yapının korunumu genellikle stabil ve kalıtımlıdır. -Epigenetik profiller, hücresel diferansiyasyon boyunca modifiye  Gelişimsel kontrol olabilirler.  Doku spesifik ifade kontrolü DNA metilasyonu-Gen ifadesi 7  22.12.2023 DNA metilasyonu ve transkripsiyon GEN ERİŞİM SERBESTLİĞİ GEN ERİŞİM BLOKLANMASI DNA metilasyonu Metile bağlanan proteinler (MeCP2) co repressor mSin3A’ nın bağlanması (Histon deasetilaz) HDAC’ın sürece dahil olması histon H3 ve H4 üzerinde lizinlerin deasetilasyonu Histon ve DNA arasında sıkı paketlenme (Histon asetil transferaz) TRANSKRİPSİYON AÇIK TRANSKRİPSİYON KAPALI Transkripsiyonun baskılanması POST TRANSLASYONEL HİSTON modifikasyonları HİSTON MODİFİKASYONLARI H2A-CT H3 Histon kuyruğu H4 H2B-NT H2B-CT H2A-NT Histon oktomeri 8  22.12.2023 Histon Modifikasyonları fosforilasyon Ökromatin Heterokromatin ubiqütinasyon asetilasyon metilasyonyon - Yüksek histon asetilasyonu DNA asetilasyonu - Düşük histon methylation - Düşük DNA metilasyonu - Yüksek DNA metilasyonu RNA Interference (RNAi) mekanizmaları Deasetilasyon Asetilasyon “dsRNA molekülleri ile gen ifadesinin baskılanma sürecidir...” mRNA’nın yıkımı ya da translasyonunun inhibisyonu… Gen ekspresyonunun aktivasyonu Histonlarda Lizin rezidülerinin asetilasyonu,histonların pozitif yükünü nötralize ederek, DNA paketlenmesini gevşetir. 9  22.12.2023 RNA Interference (RNAi) mekanizmaları/miRNA RNA Interference (RNAi) mekanizmaları MikroRNA'lar, gen ekspresyonunun düzenlenmesinde anahtar rol oynayan, kodlayıcı olmayan RNA sınıfıdır. Transkripsiyon sonrası düzenleyici moleküllerdir ve tüm memeli protein kodlayan genlerin % 30'unun ekspresyonunu kontrol edebilirler. Olgun mikroRNA'lar, kısa, tek iplikli RNA molekülleri yaklaşık 22 nükleotit uzunluğundadır MikroRNA ‘lar RNA pol II tarafından sentezlenir. RNA Interference (RNAi) mekanizmaları Dicer: Riboendonükleaz. İnhibitör RNA’yı kısa parçalara ayırır. Parçalar hala ikili sarmal RNA yapısındadır. 21-23 nt uzunluktadırlar. Argonaute(Ago): İkili RNA molekülünden bir ipliğin (mRNA KAYNAKLAR spesifik korunur) yıkımı için ayırır. -“Hücre: Moleküler Yaklaşım” Geoffey M. Cooper, Robert E. Hausman, Çeviri ed. Sakızlı M. vd., ISBN:978-605-66817-0-7, 2016. RISC (RNA- Induced Silencing Complex, RNA İndükleyici Baskılama - “Hücrenin moleküler biyolojisi”, Alberts B vd., ISBN: 978944252225, 2008 Kompleksi) : hedef mRNA’nın yıkımını gerçekleştirir. Sorularınız için [email protected] e-posta adresinden ulaşabilirsiniz.. 10