Hücre Çekirdeği, Kromatin Yapısı ve Kromozomlar PDF

HÜCRE ÇEKİRDEĞİ, KROMATİN YAPISI VE KROMOZOMLAR Dr. Venhar GÜRBÜZ CAN TIBBİ BİYOLOJİ VE GENETİK Sadece eğitim amaçlıdır. Eğitim amaçlı olarak kullanılabilir değiştirilebilir ve genişletilebilir. Ders e s nas ı nda s e s k aydı ve gö rünt ü al mak ya da kaydetmek yasaktır. İzin alınmadan alınan he...

HÜCRE ÇEKİRDEĞİ, KROMATİN YAPISI VE KROMOZOMLAR Dr. Venhar GÜRBÜZ CAN TIBBİ BİYOLOJİ VE GENETİK Sadece eğitim amaçlıdır. Eğitim amaçlı olarak kullanılabilir değiştirilebilir ve genişletilebilir. Ders e s nas ı nda s e s k aydı ve gö rünt ü al mak ya da kaydetmek yasaktır. İzin alınmadan alınan her görüntü, ses kaydı, video veya adıma kullanılan her şey için kanuni yollara başvurulacaktır. Verilen bilgiler bilimsel gelişmeler ışığında değişebilir. Öğrenim Hedefleri Nükleer zarfın ve nükleer por kompleksinin yapısını göstermek. Proteinlerin ve RNA'ların çekirdeğin içerisine ve dışansına nasıl taşındığını özetlemek. Nükleer zarf üzerinden taşınmanın gen ekspresyonunu nasıl düzenleyebileceğini açıklamak. Kromozom bölgelerini ve çekirdek içindeki kromozomların organizas yonunu incelemek için kullanılan yöntemleri açıklamak. Transkripsiyonel aktivite ile kromatin lokalizasyonu arasındaki ilişkiyi özetlemek. Replikasyon ve transkripsiyon fabrikalarını tanımlamak. Nükleer cisimcikler ve sitoplazmik organeller arasındaki benzerlikleri ve farklılıkları açıklamak. Çekirdekçiklerin yapısını ve işlevini tanımlamak. 3  Çekirdek (Nükleus) varlığı, ökaryot hücreleri prokaryotlardan ayırt eden temel özelliktir. Genomu bulundurmasıyla çekirdek, hem genetik bilginin muhafaza edildiği depo hem de hücrenin kontrol merkezi işlevini üstlenir. Ökaryotik hücrelerde, DNA replikasyonu, transkripsiyon ve RNA işlenmesi çekirdekte gerçekleşirken, sadece gen ekspresyonunun son aşaması (protein sentezi veya translasyon) sitoplazmada gerçekleşir. Nükleer zarf genomu sitoplazmadan ayırarak, sadece ökaryotlarda görülen bir mekanizmayla gen ekspresyonunun düzenlenmesini 4 sağlar. 5 Nükleer zarfın yapısı: Cekirdek, biri iç diğeri de dış nükleer zarlar olarak adlandırılan, ortak merkezli iki zar sistemiyle çevrelenmektedir. Dış nükleer zar endoplazmik retikulum (ER) zarı ile devam eder, bu da çekirdek iç ve dış zarları arasındaki alanın, ER lümeniyle doğrudan ilişkisini sağlamaktadır. Dış nükleer zar işlevsel olarak ER zarına benzemektedir ve sitoplazmik yüzeyine ribozomlar bağlanmaktadır. Bu yapıya zıt olarak, iç nükleer zarda, nükleer laminaya bağlanan proteinler gibi 60 farklı integral zar proteini yer alır 6  Şekil : Nüklear laminanın elektron mikroskop görüntüsü Nükleer lamina, ipliklerden oluşan eleksi yapısıyla çekirdek iç zarını alttan destekleyerek, nükleusun içerisine yayıl 7 Nükleer por kompleksi: Nükleer por kompleksleri, küçük polar moleküllerin, iyonların ve makro molekülerin (proteinler ve RNA'lar) ç e ki rd e k i l e si to pl az ma arası nd a t aşı nı ml arı nı n gerçekleştirildiği yegane kanallardır. Omurgalılarda, nükleer por kompleksleri 30 farklı por proteininin (nükleoporinler ya da NUP'lar olarak bilinen) çok sayıda kopyasından oluşmaktadır. 8  Pek çok protein çekirdek ve sitoplazma arasında her iki yönde de sürekli olarak taşınırlar. Bu protein ve RNA'lar, çekirdekten sitoplazmaya ya da sitoplazmadan çekirdeğe yönlendirilmelerini sağlayan spesifik sinyaller aracılığı ile tanınırlar 9  A Sitozol Nükleus A- Nüklear por komplekslerinin yandan EM B görünüşü B- Nüklear por komplexlerinin yukarıdan EM görüntüsü 10 Çekirdekte Protein
Transportu-Taşıyıcılar Bazı proteinler çekirdeğe alındıktan sonra orada kalırlarken, diğer birçok protein çekirdekle sitoplazma arasında gidip gelir. Ç e kird e kte pro te in trafiğini ko ntro l e d e n pro te inle r Karyoferinler olarak adlandırılır: Importinler ve Eksportinler Proteinlerin çekirdekten dışarı gönderilmesi, hidrofobik aminoasit olan lösin yönünden genellikle zengin olan ve çekirdekten çıkış sinyali (NES) adı verilen özgül amino asit  Bu reseptörler proteinlerin nükleer por komplekslerinden sitoplazmaya çıkışını düzenler. NLS: nükleer lokalizasyon sinyali ise Çekirdeğe taşınacak proteinlerin taşıdıkları sinyal dizisidir. Bu dizileri importinler tanır ve Importinler aracılığı ile proteinler stoplazmadan çekirdeğe taşınır. İmportinler de karyoferinler olarak bilinen çekirdek taşınım reseptörleri ailesinin üyeleridir. 12 13 RNA'ların taşınması: tRNA'lar ve miRNA'ların çekirdek dışına taşınımları özgül karyoferin eksportinleri olan sırasıyla eksportin-t ve eksportin-5 tarafından gerçekleştirilir. Ribozomal RNA'lar önce ribozomal proteinlerle çekirdekçikte (nükleolusta) birleşirler, yeni oluşan 60S ve 40S ribosomal alt birimler sitoplazmaya ayrı ayrı olarak Crm1 eksportini tarafından taşınır. 14  mRNA'ların çekirdek dışına taşınımları karyoferinler ve Ran'dan bağımsız, ayrı bir mekanizma aracılığı ile gerçekleşir. Dışa-taşıyıcı kompleks mRNA'ları nükleer porlardan dışarı taşır. Taşınımın yönü, RNA helikaz tarafından belirlenir. Bu süreç mRNA'nın çekirdege geri taşınımı engeller. 15  Sitoplazma da görevli snRNA'lar ve rRNA işlenmesinde rol o ynayan sno R N A'l ar gi bi pe k ç o k ko d l amayan R N A çekirdekte görev yapar. snoRNA'lar çekirdekte kalırlar ancak, snRNA 'lar, önce Crm1 adlı eksportin tarafından çekirdekten sitoplazmaya taşınırlar. Sitoplazmada snRNA'lar proteinler ile birleşerek RNPleri oluştururlar. Daha sonra, snRNP proteinlerinin üzerinde var olan diziler snurportin adı verilen bir importin tarafından tanınır ve çekirdeğe geri taşınır. 16 Kromozom’un Yapısı Kromatin iplikçiklerinin kısalıp kalınlaşması ile oluşur Genetik materyali taşıyan yapılardır İnterfazda bir kısm ı yoğunluğunu korur (heterokromatin) bir kısmı ise gevşektir(ökromatin) Bölünme halinde olan her kromozomda ikişer kromatid bulunur 17 A) B) DNA sarmalı Histon oktomer (2şer adet H2A, H2B, H3, H4) Histon olmayan proteinler (Topoizomeraz II) Nükleozomlar Nükleozom Solenoid yapı Solenoid yapının Histon yoğunlaşıp kangal oluşumu Nonhiston (Topoizomeraz II) Kromozomun yoğunlaşmış kısmı Kromozom Şekil 13: Kromatin ince yapısı ve kromozom oluşumu (A), Nükleozomun yapısı (B) 18 Kor nükleozom: H2A, H2B, H3 ve H4 Nükleozom: H2A, H2B, H3 ve H4, DNA Kromatozom veya nükleotozom : H1, H2A, H2B, H3 ve H4, DNA Models of chromatin organization. (A) 10 nm fibre. (B) Side-view of a 30 nm fibre or solenoid. (C) Top-down view of the solenoid. (D) Zig-zag model of the 30 nm fibre.  telomer Kromozomlar sentromer p kolu telomer q kolu Kardeş kromatidler Sentromer kromozomu eşit veya eşit olmayan iki kola ayırır: p kolu (petit, kısa kol) q kolu (uzun kol) Sentromere göre kromozomlar dört gruba ayrılır: Sentromer Metasentrik Şekil 21: Sentromer konumuna göre kromozomlar  Satellit (Uydu) Bazı kromozomlarda (akrosentrik=13,14,15,21 ve 22.) kısa kollara bağlanan yuvarlak düğme şeklindeki kromatin materyali Satellit sapı ile tutunur Akrosentrik kromozomların satellitleri, satellit sapları ile birlikte nükleolusu oluşturmak için birbirlerine yaklaşırlar ve nükleolusu oluştururlar 23