MBG 515 Bakteri Genetiği Ders

Mustafa EMREM
162161022
Bakterilerdeki transformasyonun ilk kanıtları İngiliz bilim adamı
Frederick Griffith tarafından elde edilmiştir.
 Genetik materyal aktarımı
 Dikey Gen Transferi ebeveyn ile yavru arasında
 Yatay Gen Transferi (Lateral Gen Transferi), genetik materyalin transferi
doğrudan bir genomdan diğerine aktarılır.
ÖKARYOTLAR
 Plazmitlerde antibiyotik direnç
genleri
 Ekleme dizileri (insertion sek.)
 Patojen bölgeler
 Plazmitlerde toksine direnç genleri
 Agrobacterium Ti plasmid
 Virüsler ve viroidler
 Rekombinasyon
 Profaz I genetik malzeme değişimi(Krossingover)
 Endosimbiyoz, en az 2 milyar yıl önce meydana
geldi.
 Bu periyotta mitokondri ve plastidlerden
nükleer genoma pek çok gen aktarıldı.
 Mitokondride yaklaşık 40 gen vardır
 Plastidlerin yaklaşık 120 geni vardır
BAKTERİLERDE HORİZONTAL GEN TRANSFERİ
 Bir
organizmanın, başka bir organizmadan genetik materyali,
yavrusu olmaksızın dahil ettiği süreçtir.
 Bakterilerde ve arkealarda yaygın, ökaryotik hücrelerde nadir olarak
görülür.
 Bakteriler
hücreler arası horizontal genetik bilgi transferini
transformasyon, transdüksiyon ve konjugasyon olmak üzere üç
farklı mekanizma ile gerçekleştirir. (Khachatourians, 1998; Doyle,
2006).
 Çıplak DNA'nın alınması (Transformasyon).
 Fajlar (transdüksiyon).
 Plazmidler (konjugasyon).
 Bütünleştirilebilir ve aktarılabilir unsurlar (transpozisyon).
 Hücre füzyonu (Arkea'da).
TRANSFER
GEREKLİLİKLERİ
 Donör DNA'ya yakınlık
 DNA'nın çevredeki stabilitesi
 Vektör iletimi
 Yerleştirme
 Bakım
 İstikrar
AKTARIMI KISITLAYAN
/ÖNLEYEN ŞEYLER
 Yeni ev sahibindeki
istikrarsızlık
 Kesim enzimleri
 GC / Kodon kullanım
uyumsuzluğu
 Ekleme ve diğer sinyal hataları
 RNA düzenleme
 Uygun etkileşen genlerin
olmaması
 TRANSFORMASYON VE KOMPETANS
 DNA
alabilen ve transforme olabilen hücrelere
kompetant denir
 Doğal
olarak transforme olabilen pek çok
bakterideki kompetans, kontrol edilebilen ve
DNA’nın alınmasında ve işlenmesinde özel
proteinlerin rol aldığı bir işlemdir.
 Kompetansa özgü bu proteinler, zarla ilişkili bir DNA
bağlanma proteinini, bir hücre duvarı otolizinini ve
çeşitli nükleazları kapsar.
 Yüksek verimli doğal transformasyon yaptığı bilinen
sadece birkaç bakteri vardır. Prokaryotların çoğu
doğal koşullar altında ya zayıf kompetanttır ya da
hiç değildir.
TRANSFEKSİYON
 Transfeksiyon, genel olarak biyokimyasal veya fiziksel işlemlerle hücrelere yabancı nükleik
asitlerin aktarılması olarak tanımlanmaktadır
 Bir genin plazmit aracılığı ile başka bir hücrenin çekirdeğine taşınıp DNA'sına yerleştirilmesi
olayıdır.
 Transfeksiyonun hücre kültürü teknolojisinde en önemli kullanım alanı; rekombinant protein
üretimidir.
 Transfeksiyon Tipleri
i) Geçici (transient) Transfeksiyon; Hücre içine transfer edilen cDNA, 1-3 gün ekspresyonunu sürdürür. Transfekte
hücreler lizise uğratılarak proteinler analiz edilir.
ii) Stabil Transfeksiyon; DNA hücrelerin içine kromozomlara entegre olur. Hücre bölünmesi sırasında bir hücreden
diğerine aktarılmaya devam eder. Böylece genetik olarak değişmiş ve istediğimiz proteini stabil olarak eksprese eden
hücreler oluşur.
TRANSDÜKSİYON
 Transdüksiyonda, bir hücreden diğerine DNA aktarımı bakteri virüsleri aracılığıyla
gerçekleşir.
 Konak genlerinin transferi iki şekilde olur;
1.
Genel Transdüksiyon
2.
Özelleşmiş Transdüksiyon
GENELLEŞMİŞ TRANSDÜKSİYON
 Bir bakteri hücresi bir faj ile
enfekte olduğunda, fajın litik
döngüsü ile ilgili olaylar
başlatılabilir.
 Litik enfeksiyon sırasında viral
DNA’ları bakteriyofaj içine
paketlemekle görevli enzimler
bazen kazara konak DNA’sını
paketleyebilir.
 Oluşan bu virion transdüksiyon
parçacığı olarak adlandırılır.
• Özel transdüksiyon oluşturan fajlar konakçı DNA'sında
belli genlerin yanına yerleşirler ve hücre DNA'sı ile
birleşerek profaj haline dönüşürler.
• Bu bakımdan da, episom karakteri gösteren Ffaktörüne benzerler (Hfr).
• UV-ışınlarına maruz bırakılırsa, aktive olur ve
DNA'dan veya yerleştiği yerden ayrılarak konakçısını
lize ederler.
• Hücreleri infekte ettiğinde bu taşıdığı geni o
bakteriye aktarır ve bakteriyi, gende bulunan özel
karakterler yönünden, pozitif hale getirir.
FAJ DÖNÜŞÜMÜ
 Normal ılımlı bir faj bir hücreyi lizojenik hale getirerek, faj DNA’sı pro-faj durumuna
dönüştüğünde, bu hücre aynı tür fajların yeni enfeksiyonlarına karşı bağışıklık kazanır.
 Kazanılan bu bağışıklık fenotipinde bir değişiklik olarak düşünülebilir.
 Fakat lizojenik hücrede sıklıkla faj bağışıklığı ile ilgili olmayan diğer fenotipik değişikliklerde
gözlenebilmektedir.
 Normal ılımlı bir fajın oluşturduğu lizojenizasyon sonucu meydana gelen bu tip değişiklikler faj
dönüşümü olarak adlandırılır.
 Genom içinde hareket edebilen genetik elementler.
 Ters çevrilen tekrarlarla çevrili bir transpozeri kodlayan bir gen ve
transpozonlar durumunda da diğer genleri içerir.
 Genellikle belirli kısımlarde entegrasyon.
 Fajlar ve plazmidlerde bulunur.
 Rekombinasyon ve kromozom yeniden düzenlemeye aracılık edebilir.
KONJUGASYON
 Hücreden hücreye plazmit aktarımının ana mekanizması konjugasyondur ve bu fonksiyon
plazmitlerin kendisi tarafından kodlanır.
 Konjugasyon işlemi, konjugatif plazmit taşıyan bir verici hücreyi ve bu plazmidi taşımayan bir
alıcı hücreyi içerir.
 Konjugasyonu kontrol eden genler plazmitin Tra bölgesinde bulunur.
 Tra bölgesinde bulunan genlerin çoğu eşlerin çiftleşmesinde ve bir hücre yüzey yapısı olan eşey
piluslarının sentezlenmesinde rol oynar.
 Sadece verici hücreler bu eşey piluslarını üretirler.
 Piluslar, alıcı hücredeki bir reseptör ile özgünlükle temas kurmakta ve daha sonra kısalarak iki
hücreyi birbirine yaklaştırmaktadır.
 Daha sonra, verici ve alıcı hücreler arasındaki temas kararlı hale dönüşmekte ve DNA bir
hücreden diğerine aktarılmaktadır.
YATAY GEN TRANSFERİNİN BELİRLENMESİ
 Filogenetik ağaçlar.
 Filogenetik ağaç rekonstrüksiyonu ile çıkarmak için en azından dört-beş homolog
gereklidir.
 Kompozisyona dayalı yöntemler: G + C içeriği, kodon kullanımı.
 Filogenetik uyumsuzluk - farklı organizmalarla benzer olmayan atipik kalıplar.
REFERANSLAR
 http://anibal.gyte.edu.tr/hebe/AblDrive/71167157/w/Storage/217_2010_2_615_71
167157/Downloads/bakterilerde-horoizontal-gen-transferi.pdf?
 http://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-015-0607-3
 http://www.evrimagaci.org/makale/259
 http://yunus.hacettepe.edu.tr/~mergen/sunu/s_komperativegenomix.pdf
 https://webpages.uidaho.edu/hartzell/biol115/t7_genetic_repro/PDF/T7L2M5_hor
izontal_gene_transfer_transcript.pdf
 Teşekkürler