Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER

GEN EKSPRESYONUNUN KONTROLÜ
Hazırlayan: Yrd.Doç.Dr. Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Gen Ekspresyonun Kontrolü
•Kontrol genellikle transkripsiyon başlangıç düzeyinde
gerçekleşir.
•Transkripsiyonda düzenleyici proteinler tarafından RNA
polimerazın promotöre bağlanması kontrol edilir.
•Bu ya transkripsiyonun engellenmesi (=bloke edilmesi) ile veya
teşvik edilmesi ile gerçekleşir.
•Prokaryotlarda kontrol stratejileri çevresel değişikliklere göre
ayarlanır (Şekil 18.2).
• Ökaryotlarda ki kontrol stratejileri ise homeostazisi korumayı
hedefler (Şekil 18.6).
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Düzenleyici Proteinler
•Proteinler DNA ile büyük girinti (oyuk, oluk, çöküntü) yoluyla
etkileşime girebilirler.
•Bir DNA çift sarmalında önemli bir büyük oyuk ve bir küçük
oyuk görülür.
•Büyük oyuk üzerinde düzenleyici proteinler bulunur.
•DNA-bağlanabilen alt birimler özel DNA dizileri ile etkileşim
içindedir.
•Düzenleyici proteinlerin bir bölgesi, DNA’ya bağlanabilir.
•Bu bölge DNA-bağlayıcı motif olarak adlandırılır (Şekil 16.2).
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
•Birkaç yaygın rastlanan DNA-bağlayıcı motifi birçok protein tarafından paylaşılır
(Bakınız Şekil).
•Yaygın motiflere şöyle bir göz atarsak bunlar arasında en sık rastlananlar; sarmaldönüş-sarmal (helix-turn-helix) motifi, Homeodomain motifi, çinko parmak
motifi (zinc finger motif), ve lösin fermuarı (leucine zipper) motifidir.
Prokaryotik Düzenleme
•Transkripsiyon kontrolü pozitif veya negatif olabilir.
•Negatif kontrol proteinlerinin aracılık ettiği baskılayıcılar adını alan bu proteinler
transkripsiyon engelleyebilir.
•Pozitif kontrolde aracılık eden düzenleyici proteinler sınıfı ise transkripsiyonu
teşvik eden veya uyaran aktivatörler adını alır.
•Prokaryotlar için gen ekspresyonu çevre koşullarına göre ayarlanır.
•Genel olarak ortamda istenen madde varsa üretim baskılanır yoksa, üretim
gerçekleşir.
•Buna örnek olarak triptofan üretimi verilebilir.
•Triptofan’ın (Trp) mevcut olduğu durumlarda, yani ortamda yeteri kadar triptofan
varsa trp operonu bastırılır/baskılanır ve triptofan üretimi kapatılır-durdurulur.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
•Triptofan için, trp operonu trp represörü tarafından kontrol
edilir.
•Triptofan varlığı trp operonunu baskılar.
•Burada triptofan bir ko-represör gibi davranıp, represöre
bağlanır.
•Bu bağlanma için onun konformasyonunu öyle değiştirir ki DNA
ve operon bölgeyi kapatır.
•Bu önlem trp varlığında aşırı ifade edilmeyi önler (Şekil 18.3).
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Prokaryotik Gen Düzenlenmesinin Negatif Kontrolü
•Laktoz düzenleyicisi lac operonu ise negatif etkili (Baskılıyıcı
etkisi olan) lac represörü tarafından düzenlenir.
•Bu lac operonun tetikleyici etkisi (efector)
baskılıyıcıya/baskılıyıcılara (allolactose) bağlamasını indükler.
•Aksi takdirde repressör, DNA’ya bağlanır ve onun
konformasyon değiştirir (Şekil 18.4).
•Bunun anlamı lac operonu laktoz varlığında meydana gelir, yani
sadece laktozun mevcut olduğu durumlarda laktozu kullanmak
için gerekli enzim/enzimler üretilir.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Prokaryotik Gen Düzenlenmesinin Pozitif Kontrolü
•Glikoz varlığı lac operon indüksiyonu önler.
•Maksimum düzeyde lac operonun ifade edilmesi katabolite
aktivatör proteinlerinin (CAP), cAMP ile kompleks oluşturması
aracılığıyla pozitif kontrolünü gerektirir.
• Şekeriniz (glikoz) düşük olduğun da cAMP yüksektir.
•Glikoz baskılanmasında hem indükleyici proteinler bulunur,
laktoz hücreye girer; hem de glikoz düzeyi
fonksiyonuyla kontrol altında tutulur (Şekil 18.5).
CAP’lerin
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Ökaryotik Düzenleme
•Transkripsiyon faktörleri ya genel ya da özel olabilir (Şekil 18.6).
•Genel transkripsiyon faktörlerinin çalışması için gerekli olan transkripsiyon
bileşenleri işe RNA polimeraz II’nin promotoru ile başlar.
•Özel faktörlerin doku veya zamana bağımlı bir şekilde hareket etmeleri
transkripsiyon oranının daha yükseltmesini teşvik eder.
•Promotorlar ve transkripsiyon arttırıcı faktörler (enhancers) için bağlanacak
bölgeler vardır.
•Genel faktörler işe RNA polimerazı promotora bağlamakla başlar.
•Özel faktörler ise tetikleyicilere (enhancers) bağlanırlar.
•Bunlar promotordan uzakta olmalarına karşın DNA’daki ilmeğin yakınında
yer alırlar.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
•Ko-aktivatörler ve RNA polimeraz II transkripsiyon faktörleri aracılarının
bağlantıları (Şekil 16.12).
•Transkripsiyon faktörlerinden çoğu ama hepsi değil, bağlanmak için
aracılara ihtiyaç duyarlar.
•Bu işi yapan aracılara koaktivatörler denir.
•Bunların sayısı az, küçük yapılardır.
•Tek bir koaktivatör olabilir, çünkü koaktivatörler çok sayıda transkripsiyon
faktörleri ile beraber kullanılabilirler.
•Transkripsiyon kompleksleri farklı birimleri bir araya getirir.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Ökaryotik Kromatin Yapısı
 Ökaryotlarda DNA, histon denilen protein sarılmıştır ve bu nükleozom
denilen yapıyı oluşturur (Şekil 18.7).
 Bu yapının oluşması transkripsiyonda bağlanan birimlerden promotorlar ve
enhanserlar ile engellenebilir (Şekil 18.10).
 DNA ve histon proteinleri modifikasyona uğrayabilir (değişebilir).
 DNA bazlarının metilasyonunda öncelikle sitozin etkilenir ve gen ile
ilişkili "kapalı" olarak gözlenir.
 Diğer bir değişle DNA metilasyonunda ilk sitozin bazı metillenir ve kapanır.
 Metilasyon inaktif kromatin bölgeleri ile ilişkilidir.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
•Bazı transkripsiyon aktivatörleri kromatin
yapısını değiştirir (Şekil 18.9).
•Histonların asetilasyonu kromatinin aktif
bölgelerinde olur.
•Kromatinin yeniden modellenmiş
(Chromatin-remodeling) komplekslerini,
kromatin yapısına bağlı olarak yapabilirsiniz.
•Kromatin-remodeling kompleksleri, enzimler
taşır.
•Bu enzimler kromatinde hareketi, yeniden
konumlandırmayı ve nükleozom transferini
gerçekleştirebilir.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Ökaryotik Posttranskripsiyonel Düzenleme
•Küçük RNA'lar transkripsiyondan sonra gen ifadesini kontrol etmek için
kullanılırlar.
•RNA interferansı (karışması) siRNA'lar aracılığıyla DNA’nın çift ipliğinin ayrılması
ve zar (Dicer) nükleazlar yardımıyla ayrı tutulması ile gerçekleşir.
•SiRNA’lar bir protein olan argonata bağlanır.
•Bu protein (=argonaute) RNA susturucu kompleks (RNA Induced Silencing
Complex=RISC) içinde yer alır.
•RISC, mRNA’dan ayrılabilir veya translasyonu inhibe edebilir.
•Başka bir küçük RNA sınıfı miRNA’dır, iki nükleaz Drosha ve Dicer nükleazlar ile
oluşturulan RNA kök-ve-ilmek yapıları üzerinde hareket eder.
•Bu RISC’in bir formu olmasına rağmen ya mRNA’yı degrade eder yada translasyonu
durdurur.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
•Küçük RNA'lar heterokromatin oluşumuna aracılık yapabilir.
•Mayalarda, Drosophilada ve bitkilerde RNA’nın heterokromatinin oluşumuna
yol açan yolaklarda görev aldığı gösterilmiştir.
•Alternatif kırpılma (=alternatif splicing) bir genin birden fazla protein
üretmesini sağlayabilir.
•Dokuya özel faktörlerin cevaplarında alternatif premRNA kırpılmasına yanıt
olarak, bir genin birden fazla protein üretmesine neden olabilir.
•Transkripsiyon sonrasında RNA düzenlenmesi ile mRNA değişir ve yeniden
düzenlenir (Şekil 18.8).
•mRNA çeviri (=translasyon) için çekirdeğin dışına taşınmalıdır.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
•Çevirinin başlatılması kontrol edilebilir.
•Çeviri faktörleri kontrol başlangıcında modifiye olabilir;
translasyon baskılıyıcı proteinler transkript başlangıcında
bağlanabilir.
•Böylece onun ribozoma bağlanmaması sağlanabilir.
•mRNA’da bozulma kontrol edilir.
•Bir mRNA transkripti (çevirisi) nispeten istikrarlıdır, ancak
enzimler için hedef olabilir, bu nedenle hücre tarafından daha
hızlı bir şekilde parçalanır.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Proteinlerin Parçalanması
•Ubikitin proteine eklenmesi, proteinlerin parçalanması için
işaret oluşturur.
• Ökaryotlarda proteinlerin yıkımı için ubikitin eklenmesi onları
parçalanma hedefi olarak işaretlenmesi anlamına gelir.
•Proteaozom polyubikutin içeren proteinleri parçalar.
•Bir hücre organeli olan -silindirik proteazomlar- ubikitin içeren
proteinleri içinde parçalar.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER
Kaynaklar
 Campbell Biology 10th ed.(2014) Neil A. Campbell,
Jane B. Reece, Unit 3, Part:18, p: 360-370 Pearson
Benjamin Cummings, 1301 Sansome St., San Francisco,
CA 94111.
 Biology / 9th ed (2008)Peter H. Raven George B.
Johnson, Kenneth A. Mason, Jonathan B. Losos, Susan
R. Singer, Chapter 15, p:304-326. The McGraw-Hill
Companies, Inc., 1221 Avenue of the Americas, New
York, NY 10020.
Yrd.Doç.Dr.Yosun MATER