Download
1 / 46
480 likes | 923 Views
Genetik regülasyon. Gen Expresyonunun Kontrolü 1-yapının değişmesi: DNA sıkı biçimde paketlenmiş konumdan gevşek paketlenmiş konma geçer buda genlerin ekspresyonu kolaylaştırır 2-Transkripsiyon düzeyinde kontrol Belirli bir gen nezaman hangi sıklıkta transkribe edilecek
E N D
Gen Expresyonunun Kontrolü 1-yapının değişmesi: DNA sıkı biçimde paketlenmiş konumdan gevşek paketlenmiş konma geçer buda genlerin ekspresyonu kolaylaştırır 2-Transkripsiyon düzeyinde kontrol Belirli bir gen nezaman hangi sıklıkta transkribe edilecek 3-mRNA processing-işlenme kontrolü RNA transkriptinasıl splays olacak ve işlenip olgunlaşacak 4-mRNA degredasyonu-stabilizasyonunun kontrolü 5-mRNA’nın transportu ve lokalizasyonunun kontrolü Hangi tamamlanmış RNA nükleusta kalacak hangisi sitoplazmaya geçecek ve sitoplazmanın neresinde bulunacak 6-Translasyonel kontrol Sitoplazmadaki hangi mRNA ribozomlarda translasyona uğrayacak 7-protein aktivitesinin kontrolü seçici olarak sentezlenen proteinin hücrenin neresine gideceği, nasıl degrade olacağı, inaktive-aktive edileceği Tüm bu aşamalar hücrelerde farklı biçimde gerçekleşir buda çeşitli hücrelerde farklı biçimde genetik kontrolün gerçekleştiğini gösterir.
Her genin transkripsiyonu transkripsiyonun başladığı bölgeye yakın DNA’nın regülatör dizileri tarafından kontrol edilir. Bu regülatör diziler bazan oldukça basittir ve tek bir sinyalle uyarılır.Bazıları ise komplekstir bir çok mekanizmayla harekete geçerler. Basit yada kompleks olsun bu genetik düğmeler (switch) iki tip bileşenden oluşur. Kısa bir spesifik DNA dizisi Ve onu tanıyıp bağlanan gen regülatör proteinler Bu proteinler DNA’ya iki bölgeden bağlanır Major groove (büyük oluk) Minor groove (küçük oluk)
Bakterilerde genetik kontrol • Operon: bakteri gen ekspresyonu regülasyonu birimidir. Yapısal (structural) genleri ve kontrol elementlerini içerir. Bu elementlere regülatör gen ürünleri bağlanır. • Operatör: repressör proteinin bağlandığı DNA dizisidir ve bu diziye repressörün bağlanması komşu olduğu promotordan transkripsiyonu önler • Repressör:DNA yada RNA’da operatöre bağlanan transkripsiyon yada translasyonu önleyen proteindir • Represyon:bakterilerin eğer ortamda varsa çeşitli protein yada enzimlerin üretimini önlemesidir • Indüksiyon:bakterilerin sübstratları olduğu durumda o sübstratı kullanan enzimi üretmesidir
Pozitif ve negatif kontrol ile represe ve indüklenebilen operonların özellikleri
E.Coli’de laktoz operonun düzenlenmesi • Bu operon hücrenin gereksinimlerine göre transkripsiyonel regülasyonun nasıl işlediğini gösteren iyi bir örnektir • Operonun işlevi disakkarit olan laktozu monosakkarit olan galaktoz ve glukoza metabolize etmesidir. • B-galaktozidaz enzimi (lacZ geni ürünü) bu reaksiyonu katalizler. Laktoz permeaz (lacY geni ürünü) laktozu hücre içine transfer eder. Lac A geni ürünü olan asetiazın ise işlevi bilinmemektedir • Lac operonu genleri laktoz ortamda bulunduğunda ve gereksinim duyulduğunda transkribe olurlar. • Yapısal genler lacZ, lac Y ve lac A lac repressörü nün (sürekli olarak lacI geni tarafından üretilir) kontrolü altındadır. • operonun regülasyonu lac I ve lac Z genleri arasında bulunan promotor-operatör bölge de oluşur. İki tip kontrol burada görülür (pozitif ve negatif kontrol)
Negatif regülasyon lac repressörünün kontrolü altındadır. Repressör tetramer olarak bulunur ve 4 tane özdeş altbirimi vardır.Repressör operatöre yüksek afinite ile bağlanır ve RNA pol enziminin bağlanmasını bloke eder.Çünkü repressör ve RNA pol enziminin bağlandığı yerler birbirine çakışır.ve transkripsiyon önlenir (negatif kontrol) • Lac operonunun negatif kontrolü induserin (indükleyici) eylemine bağlıdır. Burada inducer allolaktozdur. Allolaktoz b-galaktozidaz tarafından oluşturluna laktozun yeniden düzenlenmesiyle oluşturulmuş normal laktoza benzeyen disakkarittir.induser Lac repressörüne bağlanır ve herbir repressör altbiriminde şekil değişimine neden olur. Bu da repressörün operatöre olan afinitesini azaltır ve DNA’dan ayrılmasına neden olur. • Ancak repressör operatörden ayrılsa bile RNA pol stabil biçimde promotora bağlanamaz. Dolayısıyla transkripsiyona başlanamaz.Çünkü RNA pol promotora yeterli yükseklikte afinite gösteremediği için promotora uzun süreli bağlanamaz ve bu zaman diliminde de ilk fosfodiester bağını oluşturacak zamanı bulamaz.
Ortamda laktoz yoksa regülatör gen (lacI) bir repressör sentezler ve bu aktif repressör operatöre bağlanarak RNA pol’ın promotora bağlanmasını engeller ve yapısal genler (lacZ, lacY, lacA) transkribe olamaz.
Ortamda laktoz varsa regülatör genden yapılan aktif repressöre allolaktoz (laktozun beta-galaktozidaz ile oluşturulmuş stabil ürünü) bağlanır ve onu inaktive eder. İnaktive repressör operatöre bağlanamaz ve yapısal genler transkribe olur. • ortamda laktoz varsa hücre tarafından alınır • allolaktoz (laktoz hidrolizinin intermediyatı) üretilir • Herbir molekül allolaktozun repressörün herbir alt biriminie bağlanması repressörün şeklini değiştirir • Şekil değişimi repressörün operatöre afinitesini azaltır ve DNA’dan repressörün ayrılmasıyla sonuçlanır
Lac operonunda promotor ve operatör bölgeler birbiri üzerine çakışır
Böylece laktoz varlığında ve glukoz yokluğunda negatif kontrol hafifler pozitif kontrol görev alır. • The lac repressor-inducer compleksi operatöre daha az afinite gösterir ve ona bağlanamaz • Ve CAP-cAMP kompleksi promotora daha fazla afinite gösterir ve ona bağlanır. • CAP’ın bağlanması protein-protein etkileşimi ile RNA pol’ın bağlanmasını stabilize eder. • RNA pol’ın stabil biçimde bağlanması ilk fosfodiester bağının oluşmasını sağlar ve transkripsiyonun başlangıç kompleksi oluşur.laktoz operonunun pozitif kontrolü • hem laktoz hemde glukoz varsa hücrenin enerji elde etmek için laktozu parçalamasına gerek yoktur. • Glukoz varsa laktoz yoksa hücre enerji için laktozu parçalar. Glukoz yokluğunda hücre cAMP sentezler • cAMP lac operonunun (katabolit operonları) pozitif regülatörüdür. cAMP dimerik cAMP binding (bağlanan) proteine (CAP) bağlanır ve cAMP’nin bağlanması CAP’ın promotora afinitesini arttırır • CAP’ın promotora bağlanması RNA pol’ın bağlanmasına aracılık eder. • Dolayısıyla glukoz varlığında lac operonununda bulunan genlerin transkripsiyonu enerjinin gereksiz yere kaybıdır.
E.coli’de trp operonu 5 tane yapısal gen içerir ve bu genlerin ürünleri karizmatı triptofana çevirir • trpE geni5’ UTR bölgesi içerir ve attenuation denen regülatör mekanizmada önemli bir rol oynar. 5’UTR bölgesi 4 tane bölge içerir. 1. bölge kısa bir peptid kodlar ve bunun içinde 1 tane trp aminoasiti kodonu bulunur. • Trp düzeyi eğer yüksekse 3. bölge 4. bölge ile eşleşir ve bu yapı transkripsiyonu attenue eder ve transkripsiyonu sonlandırır. Trp düzeyi düşükse 2. bölge 3. bölge ile eşleşir ve bu yapı transkripsiyonu sonlandırmaz
RNA pol DNA’yı transkribe etmeye başlar bir ribozom RNA pol enzimini hemen takibe başlar ve ribozom 1.bölgeyi translate etmeye başlar • Trp çoksa ortamda ribozom trp kodonunda yavaşlamaz.bu arada 3. bölge transkribe edildiği anda ribozom 1. bölgedeki trp kodonunu çoktan geçmiştir ve kısmen 2. bölgeyi kaplamıştır. Böylece 3. bölge 2. bölge ile eş oluşturamaz çünkü bu bölgenin üzerinde ribozom bulunur.3. bölge 4 ile eş oluşturur ve atenuasyon başlar bu atenuasyon transkripsiyonu önler. Yapısal genler transkribe olamaz ve trp sentezi olmaz
Trp az olduğunda ribozom 1.bölgedeki trp kodonuna takılı kalır • Böylece 2. bölge ribozomla kaplanmaz ve 3. bölge ile eş oluşturur ve buda transkripsiyonu engellemez transkripsiyon sürer RNA pol yapısal genleri transkribe eder ve bu genler daha sonra translasyonla enzimleri oluşturur ve bu enzimler karizmattan trp sentezler
