RNA Metabolizması

Dosyayı isterseniz görüntüleyebilir isterseniz indirebilirsiniz.


GoogleDocs üzerinden indirmek için : İndir–Açılan sayfadan indirebilirsiniz–

Önizleme ;

 

RNA METABOLİZMASI
DNA da bulunan gen bilgisinin RNA molekülüne aktarılması, transkripsiyon denilen RNA sentezi ile gerçekleştirilir.
mRNA, tRNA ve rRNA dışında denetleyici ve katalitik görevi olan birçok RNA molekülü de bulunmaktadır.
Bazı RNA lar özellikle mRNA lar, bir hücrede oldukça farklı yaşam biçimlerine sahiptir.
RNA metabolizmasındaki değişimler, protein sentezinin farklı hızlarda gerçekleşmesine ve dolayısıyla farklı metabolik değişikliklere neden olduğu için önemlidir.
DNA ve RNA sentezinin ortak yönleri
5’        3’ kutuplanmayı içeren başlama, uzama ve sonlanma evreleri vardır.
Büyük, çok bileşenli kompleks yapıda başlangıç maddeleri
Baz eşleşme kuralına bağlı kalınması
DNA ve RNA sentezinin farklılıkları
Ribonükleotidler
A/U
Primer gerekmez.
Genomun sadece küçük bölümü RNA’ ya dönüştürülür
Hata giderme yoktur.
Transkripsiyon prokaryotlarda hücrenin belirli bir bölgesinde bulunan DNA’ nın üzerinde
Ökaryotlarda ise nükleus veya mitokondri matriksinde gerçekleşir.
rRNA nükleolusta, mRNA ve tRNA ise nükleoplazmada sentezlenir.
Transkripsiyon olayını gerçekleştiren enzimler RNA polimerazlardır.
Transkripsiyon DNA kalıbındaki promoter  dizinin tanınması ile başlar.
Promoterler, transkripsiyonun başlama noktasından belirli bir mesafe uzaklıkta bulunan genlerin transkripsiyonunu yönlendiren özel dizilerdir.
Bakteri promotörleri nispeten daha basittir. Yaklaşık 40 nükleotid uzunluğundadır.
Promotör bölgesi iki tane kısa dizi elementini barındırmaktadır.
5’-TGTTGACA-3’ ve TATAAT
RNA Polymerase binds to promoters
Ökaryotik RNA polimeraz II tarafından tanınan promotör ortak dizileri
RNA POLİMERAZ
DNA’ nın bir kolunu kalıp olarak kullanıp RNA’ yı 5’        3’ yönünde sentezler.
Prokaryot ve ökaryot RNA polimerazı çok alt birimli enzimlerdir.
En sık rastlanan σ70 dir.
RNA polimerazın yapısı
Çekirdek RNA polimerazı, bu çekirdek enziminin, promotör bölgesinin özgül deoksiribonükleotid dizgisine daha sıkı bağlanmasına yardımcı olan, özgül bir protein faktörü sigma (σ) faktörü ile birleşir.
Bakteriler, her biri, RNA polimerazın promotör tanıma özgüllüğünü değişikliğe uğratan düzenleyici bir protein olarak hareket eden çok sayıda sigma faktörünü içermektedir
Promotör, RNA polimerazın DNA’ ya bağlanmasını denetler ve başlama noktasını tanır.
Trasnkripsiyonun sıklığı promotörün içinde ve promotörün civarında bulunan düzenleyici dizgiler ve başlama noktasından oldukça uzağa yerleşebilen hızlandırıcılar (=enhancer) tarafından denetlenir.
Hızlandırıcılar, aktivatör denilen özgün protein faktörlere bağlanarak çalışır.
Aktivatörler hızlandırıcı ve protein faktörlere veya RNA polimeraza bağlanan iki bölge içerir.
Prokaryot Transkripsiyonu
Kromozom DNA’ sı tek yönde transkripsiyona uğrar.
RNA molekülüne kopyalanan iplik, kalıp ipliği olarak adlandırılır.
Diğer DNA ipliği ise, çoğunlukla o genin kodlayıcı ipliği olarak isimlendirilir.
DNA ya bağımlı RNA polimerazın promotöre bağlanması kopyalama işlemini başlatır.
Enzimin bağlanma bölgesinde bulunan iki bölgenin dizileri korunmuş olup tüm organizmalarda yanı ve benzer olan bu dizilere konsensus dizisi denir.
Tamamlayıcı koldaki karşılıkları aynı okunmadığı için her iki dizi de asimetriktir.
Bu da promoter dizilerinin, transkripsiyonun tek yönde yürümesini sağladığını göstermektedir.
RNA transkripsiyonu çoğunlukla pürinle başlar. İlk nükleotid pppA veya pppG olur.
Neden pürinle başlar?
General features of genes
Sentezin başlaması
Zincir Uzaması
RNA polimerazın DNA kalıbına bağlanma, nükleotidler arasında bağ yapma ve kalıp DNA’ daki yeni bir nükleotid üzerine kayma saniyede 40 nükleotid hızda devam eder.
Enzim DNA çift sarmalı üzerinde ilerledikçe her iki kolu açar.
Sonlanma
İki yolla sonlanma görülür:
DNA molekülünün kalıp ipliğindeki bir dizgi tarafından verilen ve rho (ρ) faktörü denen bir sonlandırıcı protein ile tanınan bir sinyal ile gerçekleşir.
Rho dan bağımsız: saç firketesi
Rho, ham RNA/DNA kompleksini bozan ATP ye bağımlı bir RNA-DNA helikazdır.
Prokaryotlardaki mRNA daha sentezlenmesi esnasında çevrime uğratılırken, memeli hücrelerinde…..
Ökaryot Transkripsiyonu
Başlangıç prokaryotlardan farklıdır.
Promoter diziyi taşıyan kromatinin transkripsiyon için açık hale gelmesi
Transkripsiyon faktörlerinin promotör bölgede DNA dizilerine bağlanması ile genin aktiflenmesi
Hızlandırıcıların aktivatörlere bağlanarak transkripsiyonu uyarması gerekir.
Ökaryotik Transkripsiyon Kompleksi
Sayısı 50 ye kadar varabilen özgül proteinlerden oluşan karmaşık bir aygıt.
RNA polimeraz enzimleri (I, II, III) DNA nın kalıp ipliğinde bulunan bilginin RNA’ ya kopyalanmasını sağlar.
Bunlar promoteri tanımak zorundadır.
Ökaryotik polimerazlar
RNA pol I: rRNA
RNA pol II: mRNA
RNA pol III: tRNA ve diğer küçük RNA’ lar
rRNA Sentezi
rRNA genleri nükleolar organizatör denilen bir kromozomal bölgede yerleşiktir.
rRNA transkripsiyonu hızlıdır.
Pol I in fosforillenmesi rRNA’ nın hızlı transkripsiyonunu aktifler.
mRNA Sentezi
Nükleusta gerçekleşir.
Transkripsiyonun başlama noktası mRNA nın 5’ nükleotidine karşılık gelir.
Tek bir promoter diziyi tanıyan prokaryot RNA polimerazın aksine, bu enzim transkripsiyona uğrayan birçok konsensus dizisini tanıyarak başlar.
Bu dizilerin en iyi bilineni ve en iyi korunmuş olanı TATA kutusudur.
Diğeri CAAT kutusudur.
Memeli genlerinin çoğu, sık olarak, kopyalamanın başlama noktasının 15-30bp üst yanında yer alan bir TATA kutusuna sahiptir.
CAAT, TATA kutuları ve öteki diziler pol II ile doğrudan etkileşmez.
TATA kutusu, TATA bağlayıcı protein (TBP)’ ini bağlar bu ise daha sonra, TBP’ ye eşlenik faktörler (TAF) adı verilen diğer birçok proteine bağlanır.
TBP ve TAF ların komplekslerine çoğunlukla TFIID adı verilir.
TFIID nin TATA ya bağlanması, promotörde kopyalama işleminin gerçekleşmesini sağlayan kompleksin oluşumundaki ilk basamağı temsil ettiği düşünülmektedir.
Bazal transkripsiyon, polimeraz II ye ek olarak A, B, D, E, F ve H denilen bir grup faktör gerektirmekte olup bunlardan bazıları birbirinden farklı sayıda alt birimlerden kuruludur.
TBP nin bağlanması, transkripsiyon için özgül bir promotörü işaretler ve bu olay, bir protein/DNA etkileşmesine bağımlı olan düzenleme işleminin tek basamağıdır.
RNA polimeraz ve transkripsiyon faktörleri (yazım faktörleri) promotörde birleşir.
TIFIIF: RNA polimerazın DNA üzerinde özgül olmayan yerlere bağlanmasını engellerken, diğer taraftan TIFIIB ile etkileşerek, RNA polimerazı promotördeki hedefine yönlendirir.
TIFIIH RNA polimerazı fosforilleyerek etkin hale getirir.
RNA nın ilk 60-70 nükleotidinin sentezlenmesiyle önce TIFIIE sonra TIFIIH serbest kalarak ayrılır.
RNA polimeraz II yazımın uzama evresine geçer.
Uzama evresi boyunca TIFIIF, RNA polimeraz II ile birlikte kalır.
  TIFIIH işlevleri:
Helikaz aktivitesi
Hatalı bölgeyle etkileşir
TIFIIH alt birimlerinin eksikliğinde hastalıklar: kseroderma pigmentosum
Eucaryotic Transcription
Factors
Rest of TFs have specific order of binding to assist RNA Pol II in binding and formation of open complex
Az sayıda gende TATA kutusu bulunmaz.
Inr RNA polimeraz II yi promotöre yönlendirir ve böylece bazal transkripsiyonun doğru noktadan başlamasını sağlamış olur.
TATA kutusundaki protein DNA etkileşimi, başlangıcın doğruluğunu garanti eder.
Ökarytotik genlerde kopyalama işleminin başlama hızını arttıran veya azaltan dizgi elemanları vardır. Etki arttırıcı veya etki azaltıcılar denir.
Transkripsiyon birimlerinden çok uzakta etki gösterirler.
HRE (T3, retinoik asit) etki arttırıcı veya silici gibi davranır.
Isı şoku, ağır metaller, toksik kimyasallara verilen yanıtlar gibi gen ekspresyonunu arttıran yada azaltan diğer olaylar, özgül düzenleyici elemanlar aracılığı ile gerçekleşir.
Genlerin dokuya özgül ekspresyonuna da özgül DNA dizgileri aracılık eder.
Transkripsiyon inhibitörleri
Amanita phalloides mantarına ait bir peptid toksini olan α-amanitin, ökaryotik, nükleoplazmik DNA’ ya bağımlı RNA polimerazın (RNA polimeraz II) özgül bir inhibitörüdür.
α-amanitinin, kopyalama işlemi sırasında RNA polimeraz II’ nin translokasyonunu bloke eder.
RNA sentezinin uzama evresini Aktinomisin D antibiyotiği baskılar.
Rifampisin, bakteriyel RNA polimerazın β alt birimine bağlanır ve promotörün serbest kalmasını engelleyerek bakteriyel RNA sentezini baskılar.
Transcription Inhibitors
actinomycin D, acridine:
  -intercalate between successive G=C base pairs in duplex DNA
  -inhibit transcriptional elongation in pro- and eukaryotes
rifampicin:
  -binds the b subunit of bacterial RNA polymerase
  -blocks promoter clearance (elongation)
a-amanitin:
  -produced by fungus Amanita phalloides (death cap mushroom)
  -potent inhibitor of RNA pol II and weak inhibitor of RNA pol III
Transkripsiyon sonrası değişiklikler
RNA molekülleri çoğu kez işlevsel hale gelmeden önce işlemlenir.
Yeni sentezlenmiş olan RNA moleküllerine primer transkript denir.
Bir ökaryot mRNA sının birincil yazımı, tipik olarak bir genin dizilerini içerirken; polipeptidi şifreleyen diziler kesikli olabilir.
RNA nın işlemlenmesi çekirdek içinde gerçekleşir. Bu işlem daha küçük moleküllere nükleolitik kırpılmayı, nükleolitik eşlenme ile bağlanma tepkimelerini (eksonların birleşmesi) kapsar.
Bu işlemleri katalizleyen…….
Katalitik fonksiyona sahip RNA moleküllerine ribozim denir.
Bakteri ve ökaryotlarda en fazla işlem gören mRNA ve tRNA dır.
mRNA’ nın işlenmesi
RNA polimeraz II tarafından üretilen birincil kopyalar, derhal 7-metilguanozin trifosfat başlıkları tarafından kapatılır.
mRNA’ nın 5’ başlığı
mRNA’ nın 5’ başlığı
Poli (A) eklenmesi
Ökaryotik mRNA lar ek işlemlerden
   geçer.
Birçok mRNA nın 5’ ucuna, 5’ başlık oluşturmak üzere,7 metil guanozin birimi bağlanır.3’ ucuna 80-250 adenialt birimlerinden oluşan bir poli(A) kuyruk bağlanır.
Ökaryotlarda mRNA nın 3’ poliA kuyruğunun eklenmesiyle ilişkili olup RNA/DNA kompleksinin, A-U baz çiftleri bölgesinde karasız hale getirilmesini kapsamaktadır.
Kopyalama işlevinin doğruluğu ve sıklığı belirli bazı DNA dizilerine bağlanan proteinlerle denetlenir.
AAUAAA dizgisi, ökaryotik transkriptlerde bir kesme sinyali olarak görev yapmaktadır.
5’ başlık, özgül bir proteine bağlanarak protein sentezinin başlaması için mRNA nın ribozoma bağlanmasına katkıda bulunur.
Poi(A) kuyruk da özgül bir proteinin bağlanma yeri olarak görev yapar.
Enzimatik parçalanmalardan korur.
Ökaryotlardaki birincil RNA yazılımlarına poli (A) kuyruğunun eklenmesi
İntronların çıkarılması
Ökaryotik genlerin çoğunun kodlayıcı bölümleri (eksonlar) intronlarla kesintiye uğratılır.
İntronlar uzaklaştırılır ve eksonlar bir araya getirilip birbirlerine bağlanır.
İki ekson-intron (birleşme) kavşağının her birinde ve 3’ birleşme noktasının 20-40 nükleotid üstünde yer alan korunmuş diziler mevcuttur.
Birleşme yeri, birincil transkriptin mRNA ya dönüştürülmesine katılır.
Bu yapılar, birincil transkript, beş tane snRNA (U1, U2, U4, U5 ve U6) ve elliden fazla proteinden ibarettir.
İki uç büyük olasılıkla U2/U6 kompleksi tarafından kırpılır.
İntron sınıfları
Grup I intronlar: rRNA, mRNA ve tRNA ları kodlayan bazı nukleus, mitokondri ve kloroplast genlerinde yer alır.
Grup II intronlar: fungi, alga ve bitkilerin mitokondri veya kloroplast mRNA larında bulunur.
Grup III intronlar: nükleer mRNA ların primer transkriptlerinde bulunur. Kesilme işlemi snRNP denilen RNA-protein komplekslerinin yardımıyla gerçekleşir.
Spliceoseme denilen kompleksler uzaklaştırır.
Grup IV intronlar:  bazı tRNA larda bulunur. Endonükleaz ATP hidroliz ederek keser.
Grup I intronların kesimi
Çapraz esterifikasyon tepkimesi
Grup II intronların kesimi
Grup III intronların kesimi
Ökaryotik mRNA işlenmesi
Omurgalılarda öncül rRNA yazılımlarının işlenmesi
Bakteri öncül rRNA yazılımlarının işlenmesi
 rRNA lar ve tRNA lar da işlenir.
Hem prokaryot hemde ökaryot hücrelerinin ribozomal RNA ları, pre-rRNA denilen uzun öncüllerden oluşturulur.
E.Coli genomu yedi tane pre-RNA molekülü şifreler.
Ökaryotlarda, 45S pre-RNA yazılımı ökaryotik ribozomlar için karakterşstşk olan 18S, 28S ve 5.8S rRNA ları oluşturmak amacıyla işlemden geçirilir.
tRNA’ nın işlemlenmesi
Proteinsentezi sırasında amino asidin bağlanacağı 3’ uca CCA(3’) trinükleotidi eklenir.
tRNA lar uzun RNA öncüllerinin 5’ ve 3’ uçlarındaki nükleotidlerin enzimatik olarak uzaklaştırılmasıyla oluşur. RNAaz P ve RNAaz D
Yazılım sonrası reaksiyonlarda oluşturulan değişikliğe uğramış bazı tRNA bazları
hnRNA moleküllerinin işlemlenmesi, gen ekspresyonunun düzenlendiği noktalardır.
β talassemi de intronlar uzaklaştırılamaz.
n

Bir Cevap Yazın