KARYOT K GENOMLARIN ORGAN ZASYONU VE KONTROL (Kaynak: Biyoloji, - PowerPoint PPT Presentation

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Serpi ş tirilmi ş tekrarlanan diziler ¤ Bu tip birimler yan yana de ğ illerdir. ¤ Genomda serpi ş tirilmi ş olarak yer alırlar. ¤ Ço ğ u memeli genomunun % 25-40’ını meydana getirir. ¤ Insanlarda ve primatlarda bu DNA’nın büyük bir kısmı Alu elemanları denilen benzer sekans ailesinden meydana gelir. 27

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Serpi ş tirilmi ş tekrarlanan diziler ¤ Bu birimlerin her biri 300 nükleotit çifti uzunlu ğ undadır. ¤ Di ğ er tekrarlayan dizilerin aksine Alu elemanlarının büyük bir kısmı transkripsiyona u ğ rar. ¤ Meydana gelen RNA moleküllerinin hücredeki i ş levleri bilinmemektedir. 28

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Multigen ailesi ¤ Prokaryotlarda oldu ğ u gibi, ökaryotik genlerin ço ğ u da genomda tek bir sekans olarak bulunur. ¤ Haploit kromozom ba ş ına yalnızca tek bir kopya vardır. ¤ Fakat bazı genlerin birden fazla kopyası vardır. ¤ Özde ş ya da benzer genlerden olu ş an koleksiyona multigen ailesi denir. 29

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Multigen ailesi ¤ Ailenin üyeleri, muhtemelen tek bir atasal genden ortaya çıkmı ş tır. ¤ Çok genli aileler, çok uzun tekrarlayan diziler olarak kabul edilirler. ¤ Genom içerisinde da ğ ınık ya da kümelenmi ş durumda bulunabilirler. ¤ Ancak bazı çok gen aileleri, art arda sıralanmı ş özde ş genlerden meydana gelirler. 30

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Multigen ailesi ¤ Bu durum sıklıkla rRNA sentezi yapan genlerde kar ş ımıza çıkmaktadır. ¤ Bu rRNA’lar, art arda yüzlerce ya da binlerce kez tekrarlanmı ş olan tek bir transkripsiyon biriminden ş ifrelenirler. 31

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Multigen ailesi ¤ Çok sayıda kopya, hücreye, aktif protein sentezi için gerekli olan milyonlarca ribozomu yapma yetene ğ i verir. 32

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Özde ş olmayan genlere sahip multigen aileleri ¤ Globin genleri ¤ Hemoglobinin α ve β polipeptit alt birimlerini ş ifreleyen genler 33

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Globin genleri ¤ Insanda 16. kromozom üzerinde yer alan bir familya, α - globinin çe ş itli varyasyonlarını ş ifreler. ¤ 11. kromozom üzerinde yer alan di ğ er familya ise β -globin versiyonlarını kodlar. ¤ Globin genlerinin sekanslarındaki benzerlikler, bunların ortak bir atadan köken almı ş olabilece ğ ini dü ş ündürmektedir. 34

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) 35

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Globin genleri ¤ Her globin alt biriminin farklı versiyonları, geli ş im sırasında farklı zamanlarda ifade edilir. ¤ Böylece geli ş mekte olan canlının de ğ i ş en ortam ko ş ulları içerisinde, hemoglobinin etkin bir ş ekilde i ş lev görmesi sa ğ lanır. 36

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Insanlarda hemoglobinin farklı formları ¤ Insanlarda hemoglobinin embriyonik ve fetal formlarının O 2 ’ye ba ğ lanma e ğ ilimi ergin formuna göre daha yüksektir. ¤ Böylelikle anneden gelen O 2 , fetusa daha etkin bir ş ekilde iletilir. 37

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Gen aileleri nasıl do ğ ar? ¤ En olası açıklama, DNA replikasyonu veya rekombinasyonu sırasında olu ş an hatalardan dolayı gen duplikasyonlarının meydana gelmesidir. ¤ Özde ş olmayan genler arasındaki farklılıklar ise muhtemelen zamanla biriken mutasyonlardan kaynaklanmaktadır. 38

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Pseudogenler (yalancı genler) ¤ Bu DNA segmentlerinin varlı ğ ı, gen duplikasyonu ve mutasyonlar için önemli bir kanıttır. ¤ Gerçek genlere çok benzer sekanslara sahiptirler fakat i ş levsel ürün vermezler. ¤ Evrimsel süreç boyunca ortaya çıkan rastgele mutasyonların, bu genlerin i ş levlerini ortadan kaldırdı ğ ı dü ş ünülmektedir. ¤ Globin gen aileleri içerisindeki intron bölgelerinde çok sayıda yalancı gen tespit edilmi ş tir. 39

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Gen amplifikasyonu ¤ Geli ş imin belirli bir evresinde, bazı dokuların hücrelerinde bir gen ya da gen ailesinin kopya sayısı seçici olarak artar. ¤ Buna en temel örnek amfibilerde rRNA’nın kodlanmasından sorumlu genlerdir. ¤ Hemen hemen her organizmada bu genlerin çok sayıda kopyası vardır. ¤ Geli ş mekte olan yumurta hücresinde rRNA genlerinin bir milyondan fazla kopyası bulunur. 40

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Gen amplifikasyonu ¤ rRNA genleri, çekirdekçik içinde kromozomlardan ayrılan çok küçük DNA halkaları olarak yer alırlar. ¤ Gen amplifikasyonu adı verilen bu olayla, rRNA genlerinin seçici olarak ifadesi artırılmı ş olur. ¤ Bu olay, geli ş mekte olan yumurta hücresine çok fazla sayıda ribozom üretme yetene ğ i verir. ¤ rRNA genlerinin fazla kopyaları ileriki ya ş larda kopya edilmez ve embriyonik geli ş imin erken döneminde yıkılırlar. 41

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Gem amplifikasyonu ile ilaç dirençlili ğ i ¤ Yüksek dozda kemoterapik ilaçlar, tümör içerisindeki çok fazla hücreyi öldürür. ¤ Ancak bazı hücreler her zaman dirençlidir. ¤ Bu hücreler genellikle ilaca dirençlilik sa ğ layan genlerin çoklu kopyalarını ta ş ırlar. 42

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Gen kaybı ¤ Bazı böceklerde, belirli dokulardaki genler seçici olarak kaybedilir. ¤ Gametleri olu ş turan hücrelerde gen kaybı gerçekle ş mez. ¤ Bu canlılarda geli ş imin erken evrelerinde bazı hücrelerdeki tam kromozomlar ya da kromozom kısımları ortadan kaldırılabilir. 43

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Transpozonlar-Retrotranspozonlar ¤ Transpozonlar, genom içinde bir bölgeden ayrılarak ba ş ka bir bölgeye geçebilen DNA parçalarıdır. ¤ E ğ er bir transpozon, sıçrayarak ba ş ka bir genin ş ifrelenen sekansının orta kısmına girecek olursa bu genin normal fonksiyonu engellenir. ¤ E ğ er transpozon, transkripsiyonu düzenleyen sekansın içine girecek olursa, bir ya da daha fazla proteinin üretimi artabilir veya azalabilir. 44

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Transpozonlar-Retrotranspozonlar ¤ Hareketli genetik elemanları ilk bulan ki ş i Barbara McClintock’dur. ¤ Geli ş mekte olan mısır tanelerinin rengini etkileyen transpozonları ke ş fetmi ş tir. ¤ Son zamanlarda yapılan çalı ş malarla mısır bitkisi genomunun % 50’sinin, insanda ise % 10’unun transpozonlardan olu ş tu ğ u belirlenmi ş tir. 45

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Transpozonların hareket mekanizması ¤ Hareket, retrotranspozon adlı DNA dizisinin RNA’ya transkribe edilmesiyle ba ş lar. ¤ RNA retrotranspozonun ba ş ka bir yere yerle ş mesi için tekrar DNA’ya dönü ş türülmesi gerekir. ¤ Bu olay, revers transkriptaz enzimi ile gerçekle ş tirilir. 46

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Transpozonların hareket mekanizması ¤ Retrotranspozonun kendisi tarafından ş ifrelenen bir enzim, yeni bölgeye giri ş i katalizler. ¤ Dolayısıyla revers transkriptaz enzimi, retrovirüslerle enfekte olmamı ş hücrelerde de bulunabilir. 47

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Transpozonların hareket mekanizması 48

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) DNA’da kalıcı yeni düzenlenmeler: İ mmunoglobulin genleri ¤ Genlerin bazılarında kalıcı olarak yeniden düzenlenmeler meydana gelir. ¤ Bu yeniden düzenlenmenin en tipik örne ğ i ba ğ ı ş ıklık sisteminde meydana gelen de ğ i ş ikliklerdir. ¤ Ba ğ ı ş ıklık sistemi hücreleri farklıla ş tı ğ ında bazı genler yeniden düzenlenir. ¤ İ mmunoglobulinler vücuda giren mikroorganizmaları tanıyıp onlarla sava ş an proteinlerdir. 49

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) DNA’da kalıcı yeni düzenlenmeler: İ mmunoglobulin genleri ¤ Bir çe ş it beyaz kan hücresi olan B lenfositler tarafından üretilirler. ¤ Bu hücreler, vücuda giren özel bir istilacıya saldıran özel tipte bir antikor üretirler. ¤ B lenfositler farklıla ş ma geçirdi ğ inde bazı gen takımları yeniden düzenlenir. ¤ Özelle ş memi ş bir hücre B lenfosite dönü ş tü ğ ünde, DNA üzerinde birbirinden ayrı konumlanmı ş olan antikor genleri yeniden düzenlenme geçirerek biraraya getirilir. 50

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) İ mmunoglobulin molekülünün yapısı ¤ Bu molekül, disülfit köprüleriyle birarada tutulan dört polipeptit zincirinden olu ş mu ş tur. ¤ Her bir zincir iki ana kısımdan olu ş ur: ¤ Sabit bölge (C) ¤ De ğ i ş ken bölge (V) 51

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) İ mmunoglobulin molekülünün yapısı ¤ De ğ i ş ken bölge, belirli bir antikora, onun kendisine özgül i ş levini kazandırır. ¤ Embriyonik genomda, C bölgesini kodlayan DNA ile V bölgesini kodlayan DNA dizileri (yüzlerce segment) uzun bir DNA parçası ile ayrılırlar. 52

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) İ mmunoglobulin molekülünün yapısı ¤ B lenfosit farklıla ş ma geçirdi ğ inde C ve V bölgelerini kodlayan diziler yeniden düzenlenme geçirerek biraraya getirilirler. 53

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) 54

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Ökaryotlar, sahip oldukları genlerin sadece küçük bir kısmını ifade ederler ¤ Ökaryotik genomlarda, ş ifrelenmeyen DNA dizileri arasına serpi ş tirilmi ş onbinlerce gen bulunmaktadır. ¤ Peki bu genlerin hangileri ifade edilmektedir? ¤ Hücreler, iç ve dı ş ortamdan gelen sinyallere yanıt olarak belirli genleri sürekli açıp kapatmaktadırlar. ¤ Gen ifadesi ayrıca hücresel farklıla ş ma ile birlikte de kontrol edilmektedir. 55

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Ökaryotlar, sahip oldukları genlerin sadece küçük bir kısmını ifade ederler ¤ Farklıla ş manın farklı a ş amalarında farklı gen setleri ifade edilmektedir. ¤ Kas veya sinir dokusu gibi özelle ş mi ş dokularda bulunan hücreler, genlerinin çok küçük bir bölümünü ifade ederler. ¤ Tipik bir insan hücresi, herhangi bir zamanda kendi genlerinin sadece % 3-5’ini ifade ederi. ¤ Gen ifadesinde görevli enzimler do ğ ru zamanda do ğ ru yere yerle ş melidir. 56

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Gen ifadesinin kontrolü ¤ Yandaki ş ekil bir ökaryotik hücredeki gen ifadesinin tüm sürecini özetlemektedir. ¤ Hücrede gen ifadesi ş u basamaklardan herhangi birisiyle kontrol edilebilir: 57

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Gen ifadesinin kontrolü ¤ DNA’nın kromatin ipliklerden çözüldü ğ ü evrede ¤ Transkripsiyonda ¤ RNA i ş lenmesinde ve translasyon a ş amasında ¤ Proteinin ş ekillendirilmesi a ş amasında 58

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Gen ifadesinin kontrolü ¤ Her evrede kontrol yapma zorunlulu ğ u yoktur. ¤ Ancak her evre, gen ifadesinin açılabildi ğ i ya da kapandı ğ ı, hızlandı ğ ı ya da yava ş ladı ğ ı potansiyel noktalardır. 59

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Kromatin de ğ i ş ikliklerinin gen ifadesine etkisi ¤ Çok yo ğ unla ş mı ş durumdaki heterokromatinin genleri genellikle ifade edilmezler. ¤ Çünkü büyük olasılıkla transkripsiyon proteinleri DNA’ya ula ş amaz. 60

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Kromatin de ğ i ş ikliklerinin gen ifadesine etkisi ¤ Genin transkripsiyon geçirip geçirmeyece ğ ini belirleyen di ğ er faktörler muhtemelen ş unlardır: ¤ Genin nükleozomlarla ba ğ lantılı yerle ş imi ¤ DNA’nın kromozom iskeletine ya da nüklear laminaya tutundu ğ u yerler ¤ DNA metilasyonu ¤ Histon asetilasyonu 61

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) DNA metilasyonu ¤ DNA sentezlendikten sonra, DNA bazlarına metil gruplarının (-CH 3 ) ba ğ lanmasıdır. ¤ Ço ğ u bitkisel ve hayvansal DNA’ların özellikle sitozin molekülü metillenmektedir. ¤ Memelilerdeki inaktif X kromozomu da çok fazla miktarda metillenmi ş tir. ¤ Di ğ er taraftan metil gruplarının uzakla ş tırılması, DNA’yı tekrar aktif hale getirmektedir. 62

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) DNA metilasyonu ¤ DNA metilasyonunun bazı canlı türlerinde embriyodaki hücresel farklıla ş malar sırasında gerekli oldu ğ u dü ş ünülmektedir. ¤ Metilasyonu sa ğ layan enzimin yoklu ğ u, embriyonik geli ş imde anormalliklere neden olmaktadır. ¤ Genler bir kere metilasyon geçirdi ğ inde, birbirini izleyen hücre bölünmeleri boyunca aynı ş ekilde varlıklarını sürdürürler. 63

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) DNA metilasyonu ¤ Metilasyon kalıpları bu ş ekilde yavru hücrelere de aktarılmı ş olur. ¤ Bu ş ekilde korunan metilasyon kalıbı aynı zamanda memelilerdeki genomik damgalama (imprinting) olayını da sa ğ lar. ¤ Imprinting olayında, geli ş imin ba ş langıcında bazı genlerin anneden ya da babadan gelen allelleri, metilasyonla kalıcı olarak kapatılır. 64

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Histon asetilasyonu ¤ Histon proteinlerinde yer alan bazı aminoasitlere asetil gruplarının (-COCH 3 ) ba ğ lanmasıdır. ¤ Deasetilasyon ise bu asetil gruplarının tekrar uzakla ş tırılmasıdır. ¤ Histonlar, asetillendi ğ inde biçim de ğ i ş ikli ğ ine u ğ rayarak DNA’ya daha gev ş ek ba ğ lanır. 65

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Histon asetilasyonu ¤ Sonuçta transkripsiyon proteinleri asetillenmi ş bölgedeki genlere daha kolay girerler. ¤ Histon asetilasyonu ile genin transkripsiyonu arasında yakın ili ş ki bulunmaktadır. 66

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Tipik bir ökaryotik genin organizasyonu 67

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Tipik bir ökaryotik genin organizasyonu ¤ Prokaryotlarda genler içerisinde protein kodlamayan bölgeler bulunmazken, ökaryotik genlerde intronlar yer almaktadır. ¤ Intronlar, RNA’nın i ş lenmesi sürecinde primer transkriptten kesilerek uzakla ş tırılır. ¤ Bu nedenle olgun mRNA’da intronlar görülmez. 68

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Tipik bir ökaryotik genin organizasyonu ¤ mRNA’nın i ş lenmesi sırasında gerçekle ş en di ğ er olaylar ş unlardır: ¤ 5’ ucuna guanozin trifosfattan olu ş an bir bo ş luk (cap) takılması ¤ 3’ ucuna bir poli A kuyruk eklenmesi 69

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Tipik bir ökaryotik genin organizasyonu ¤ Ökaryotik genlerde ayrıca kontrol elemanları adı verilen diziler bulunur. ¤ Bu dizilere, transkripsiyon faktörleri adı verilen proteinler ba ğ lanır. ¤ Kontrol elemanları genin transkripsiyonunu kontrol eden, fakat ş ifrelenmeyen DNA parçalarıdır. 70

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Transkripsiyon faktörlerinin rolü ¤ Ökaryotik RNA polimeraz, bir genin transkripsiyonunu tek ba ş ına ba ş latamaz. ¤ Transkripsiyon faktörlerine ba ğ ımlıdır. ¤ Bilinen çok sayıda transkripsiyon faktörü bulunmaktadır. ¤ Bunlardan yalnızca bir tanesi, promotor içerisindeki TATA kutusu olarak bilinen DNA sekansını ba ğ ımsız olarak tanımaktadır. 71

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Transkripsiyon faktörlerinin rolü ¤ Di ğ er transkripsiyon faktörleri ise RNA polimeraz ve di ğ er proteinleri tanır. ¤ Bu tarz protein-protein etkile ş imleri, ökaryotik transkripsiyonun ba ş latılmasında son derece önemlidir. ¤ Transkripsiyon faktörlerinin etkisi ile transkripsiyon dü ş ük bir hızda ve az miktarda RNA transkripti olu ş turacak ş ekilde ba ş latılır. 72

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Transkripsiyon faktörlerinin rolü ¤ Transkripsiyonun hızını artıran asıl etken kontrol elemanlarıdır. ¤ Bu DNA sekansları, ilave transkripsiyon faktörleri ba ğ lamak suretiyle promotorun etkinli ğ ini büyük ölçüde artırır. 73

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Kontrol elemanı türleri ¤ Kontrol elemanlarının bazıları promotora yakın konumlanmı ş tır. ¤ Bunlara proksimal kontrol elemanları adı verilir. ¤ Enhancers (kuvvetlendiriciler) adı verilen kontrol elemanları ise daha uzak yerlerde bulunurlar ve distal kontrol elemanları olarak da bilinirler. 74

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Kontrol elemanı türleri ¤ Bu kuvvetlendiriciler, binlerce nükleotitten olu ş abilirler. ¤ Hatta genin iç kısmında, bazen de herhangi bir intronun içerisinde yer alabilirler. ¤ Transkripsiyon faktörleri ile enhansırlar arasındaki etkile ş im, ökaryotlarda gen ifadesinin kontrolünde büyük önem ta ş ımaktadır. 75

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Enhansırlar transkripsiyonu nasıl etkiler? 76

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Enhansırlar transkripsiyonu nasıl etkiler? ¤ Promotordan çok uzakta bulunmasına ra ğ men enhansırların transkripsiyonu nasıl etkiledi ğ i önemli bir konudur. ¤ Enhansırın bulundu ğ u noktanın promotore do ğ ru büküldü ğ ü ve buradaki transkripsiyon faktörleri ile etkile ş im kurdu ğ u dü ş ünülmektedir. 77

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Enhansırlar transkripsiyonu nasıl etkiler? ¤ Enhansıra ba ğ lanan ve transkripsiyonu uyaran transkripsiyon faktörlerine aktivatör adı verilir. ¤ Aktivatörler, promotor üzerindeki ba ş latma kompleksinin pozisyon almasına yardım ederler. 78

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Sessizle ş tiriciler (silencers) ¤ Bakterilerde oldu ğ u gibi ökaryotlarda da repressör (baskılayıcı) transkripsiyon faktörleri var mıdır? ¤ Evet, ökaryotik repressörlerin varlı ğ ına ili ş kin kanıtlar vardır. ¤ Bunlara ili ş kin en tipik örnek, seçici olarak DNA kontrol elemanlarına ba ğ lanabilen sessizle ş tiricilerdir. ¤ Bunların enhansırlara analog oldu ğ u kabul edilir. 79

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) DNA ba ğ lanma bölgesi (DNA binding factor) ¤ Ökaryotik transkripsiyon faktörleri çok sayıda olsa da benzer temel yapılara sahiptirler. ¤ Transkripsiyon faktörleri genellikle DNA ba ğ lanma bölgelerine sahiptir. ¤ Transkripsiyon faktörü, bu bölge ile DNA’ya ba ğ lanır. ¤ Ayrıca her transkripsiyon faktörü, di ğ er transkripsiyon faktörünü tanıyan protein ba ğ lanma bölgesi içerir. 80

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) DNA ba ğ lanma bölgesi (DNA binding factor) 81

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Farklı kromozomlardaki ökaryotik genler nasıl kontrol edilir? ¤ Birbirleriyle ili ş kili olan genler prokaryotlarda bir operon altında toplanmı ş tır. ¤ Burada birbirine kom ş u olacak ş ekilde yer alırlar ve tek bir promotoru payla ş ırlar. ¤ Operon altındaki tüm genler tek bir mRNA molekülüne kopyalanır ve birlikte tercüme edilir. 82

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Farklı kromozomlardaki ökaryotik genler nasıl kontrol edilir? ¤ Ancak ökaryotik hücrelerde, nadir istisnalar dı ş ında böyle operonlar bulunmaz. ¤ Ökaryotik genler, aynı kromozom üzerinde birbirine yakın olsa bile her biri kendi promotoruna sahiptir. ¤ Ökaryotik genlerin ifadesini ayarlayan özgül kontrol elemanlarının bulundu ğ u dü ş ünülmektedir. ¤ Bu kontrol elemanlarını tanıyan transkripsiyon faktörleri, bu dizilere ba ğ lanarak genlerin transkripsiyonunu e ş zamanlı olarak ilerletmektedir. 83

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Örne ğ in; steroidal hormonlar ¤ E ş ey hormonları olan steroidal hormonlar vücutta çok yönlü etkiye sahiptir. ¤ Steroidal bir hormon öncelikle sitoplazmaya girer. ¤ Daha sonra sitoplazma ya da çekirdekteki özgül bir reseptöre ba ğ lanan kimyasal bir i ş aret olarak i ş lev görür. 84

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Örne ğ in; steroidal hormonlar ¤ Steroidin ba ğ landı ğ ı reseptör, transkripsiyon faktörü olarak i ş lev görür. ¤ Böylelikle hormon, özgül bir genin çalı ş maya ba ş lamasını sa ğ lamı ş olur. 85

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Hücre dı ş ı sinyaller ¤ Steroidal olmayan hücre dı ş ı sinyallerin büyük bir kısmı hücrenin yüzeyinde bulunan reseptörlere ba ğ lanırlar. ¤ Hiçbir zaman hücre içine girmezler. ¤ Ancak belirli transkripsiyon faktörlerinin aktivasyonuna yol açan sinyal aktarım yollarını tetiklerler. ¤ Böylece dolaylı olarak gen ifadesini kontrol ederler. 86

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Transkripsiyon sonrası düzenlemeler ¤ Transkripsiyon sonrası düzenleme mekanizmaları ile gen ifadesi üzerinde hızlı bir ş ekilde ince ayar yapılabilir. 87

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Alternatif RNA splicing 88

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Alternatif RNA splicing ¤ mRNA ökaryotlarda ilk sentezlendi ğ inde, ökaryotik DNA’da bulunan intron ve ekzon bölgelerini içermektedir. ¤ Ancak daha sonra intronlar uzakla ş tırılarak ekzonlar farklı kombinasyonlarda birle ş tirilir. ¤ Böylelikle aynı primer mRNA’dan farklı olgun mRNA’lar üretilir. ¤ Hücre tipine özgün bazı proteinler, mRNA transkripti içerisindeki düzenleyici sekanslara ba ğ lanarak intron- ekzon seçimini kontrol ederler. 89

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) mRNA yıkımının düzenlenmesi ¤ Sitoplazmadaki mRNA moleküllerinin ömür uzunlu ğ u ile protein sentez tarzı arasında yakın ili ş ki vardır. ¤ Prokaryotik mRNA’lar çok kısa ömürlüdür ve yalnızca birkaç dakika sonra enzimler tarafından yıkılırlar. ¤ Ancak ökaryotlarda sitoplazmik mRNA’nın ömrü saatler, günler hatta haftalar boyu devam edebilir. ¤ Bunun en tipik örne ğ ine kırmızı kan hücrelerinde rastlanır. 90

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) mRNA yıkımının düzenlenmesi ¤ Hemoglobin polipeptitlerini ( α -globin ve β -globin) kodlayan mRNA’ların ömrü oldukça uzundur. ¤ Alı ş ılmadık ş ekilde kararlı olan bu mRNA’lar hücrede tekrar tekrar tercüme edilirler. 91

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) mRNA’nın ömür uzunlu ğ una etki eden di ğ er faktörler ¤ Poli A kuyru ğ unun enzimatik olarak kısaltılmasıyla mRNA yıkımının hızlandı ğ ı tespit edilmi ş tir. ¤ mRNA’nın 5’ ucundaki ba ş lı ğ ın ortadan kaldırılması da nükleaz enzimlerini harekete geçirir ve molekül hızlı bir ş ekilde parçalanır. 92

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Translasyonun kontrolü ¤ Bazı özgül mRNA’ların translasyonunu engellemek mümkündür. ¤ Bu mRNA’ların 5’ ucunda yer alan lider bölgedeki dizilere ba ğ lanan düzenleyici proteinler, protein sentezini engelleyebilir. 93

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Translasyonun kontrolü ¤ Bu mekanizma embriyonik geli ş imde önemlidir. ¤ Çe ş itli mRNA’lar yumurta içerisinde depolanır. ¤ Bu mRNA’lar döllenmeden sonra özgül evrelere kadar tercüme edilmez. 94

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Hemoglobin sentezinin kontrolü ¤ I ş levsel bir hemoglobin molekülü, her biri ayrı bir polipeptite ba ğ lanan dört tane hem grubu içerir. ¤ Geli ş mekte olan kırmızı kan hücresinde yeterli miktarda hem grubu yok ise; 95

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Hemoglobin sentezinin kontrolü ¤ Düzenleyici bir protein, translasyon için gerekli bir ba ş lama faktörünü fosforlayarak inaktif hale getirir. ¤ Bu olay, tüm translasyonu inhibe eder. 96

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Translasyonun kontrolünün embriyonik geli ş imdeki önemi ¤ Ço ğ u organizmanın yumurta hücreleri, çok sayıda mRNA molekülü sentezler ve depolar. ¤ Bu moleküller döllenmeden hemen sonraya kadar tercüme edilmez. ¤ Translasyon, ba ş lama faktörlerinin ani aktivasyonu ile belirlenir. ¤ Sonuçta bazı proteinlerin sentezinde ani artı ş lar meydana gelir. 97

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Protein i ş lenmesi ve yıkımı ¤ Ökaryotik polipeptitlerin, i ş levsel protein moleküllerine dönü ş mesi için i ş lenmesi gerekir. ¤ Örne ğ in; aktif hormon meydana getirmek için ba ş langıçtaki insülin polipeptidinin bölünmesi gerekmektedir. ¤ Ayrıca birçok protein, i ş lev görmek için kimyasal de ğ i ş ikliklere ihtiyaç duyar. 98

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Protein i ş lenmesi ve yıkımı ¤ Örne ğ in; hayvan hücresi yüzeyine gönderilen proteinlere ş eker ilave edilmelidir. ¤ Bu proteinler, ço ğ u kez, fosfat gruplarının ilave edilmesi ile aktif ya da inaktif hale getirilirler. ¤ Ayrıca polipeptitler i ş lev görmek için hücredeki hedef bölgeye ta ş ınmalıdırlar. 99

(Kaynak: Biyoloji, Campbell & Prof. Dr. Bekta ş TEPE Reece) Kistik fibrozis ¤ Bir proteinin normal olmayan bir hedef seçmesi sonucu olu ş an bir hastalıktır. ¤ Hastalık, klor iyon kanalı olarak i ş lev gören bir proteini kodlayan gendeki mutasyonan kaynaklanmaktadır. ¤ Kusurlu protein, hücredeki hedef bölgeye (plazma zarı) hiçbir zaman ula ş amaz ve hızlı bir ş ekilde yıkılır. 100