MBG 615 Bakteri Genetiği Ders

Transkripsiyona Genel Bakış
 RNA ‘nın genetik ve fonksiyonel olarak iki farklı
seviyede rol üstlendiğini vurgulamak gerekir.Genetik
seviyede, RNA mRNA aracılığıyla DNA’dan bilgi taşır.
 Genetik bilginin DNA’dan RNA’ya
transkripsiyonu,RNA polimeraz enzimi tarafından
gerçekleştirilir.RNA polimeraz sentezi başlatmak için
primere ihtiyaç duymaz.
RNA Polimerazlar
 RNA polimerazın DNA kalıbı ,çift zincirli bir DNA
molekülüdür.Fakat herhangi bir gen için,iki zincirden
sadece bir tanesi transkriptlenir.
 Bakteriler ve arkeler tek bir RNA polimeraza
sahipken,ökaryotlarda nükleus üç tane polimeraz
içerir.
 E. Coli’nin enzimi α,β,β’ ve σ olmak üzere 4 farklı alt
üniteye sahip olup, α iki kopya şeklinde bulunur.Alt
üniteler birbiriyle etkileşerek RNA polimeraz holo
enzimi olarak isimlendirilen aktif enzimi oluşturur.
 Fakat,sigma faktör diğerleri gibi güçlüce bağlanmaz ve
kolaylıkla ayrılarak RNA polimeraz kor enzim olarak
isimlendirilen enzimin oluşmasına yol açar.
 Sigmanın rolü,RNA
sentezinin başlaması için
DNA üzerindeki uygun
bölgenin tanınmasını
sağlamaktır.
PROMOTORLAR
 Bir RNA zincirini doğru bir şekilde başlatabilmek
için,ilk önce RNA polimerazın DNA üzerinde bulunan
uygun bölgeleri tanıması gerekir.Bu uygun bölgeler
promotorlar adını alır.
 RNA polimeraz holo enzimleri,promotorları
paylaştıkları karakteristik yapı sayesinde tanır.
Pribnow
kutusu
Sigma faktör çeşitliliği
 Tek bir organizma,çok sayıda çeşitli sigma faktörler
sentezleyebilir.Bu alternatif sigma faktörleri,RNA
polimerazın farklı çok sayıdaki promotor dizilerini
tanımasına izin verir.Bu durum genlerin
ekspresyonlarını kontrol etmek için bir yoldur.
 Transkripsiyon üç basamakta gerçekleşir:
Başlangıç
2. Uzama
3. sonlanma
1.
Başlangıç
 İlk olarak RNA polimeraz promotore bağlanır ve bir
kapalı kompleks oluştururlar.Burada DNA hala çift
sarmallı durumdadır.
 Daha sonra kapalı kompleksten açık komplekse geçiş
olur.Burada çift sarmallı DNA zincirleri ayrılır.
 İlk iki nükleoit getirilip aktif bölgeye takılır.Aynı
yolda,diğer nükleotitler büyüyen RNA zincirine
getirilip takılır.
 Enzim 10 ribonükleotitlik kısa RNA zincirleri
sentezler.Bunlar etkisizdir.
 Enzim 10 nükleotitden daha uzun bir trankript yaptığı
zaman polimeraz promotorden uzaklaşır ve uzama
fazına geçilir.
Uzama
 Enzim ilerledikçe DNA’yı açar.Hareketi boyunca
büyüyen RNA zinciri kalıptan ayrılır.Yeni sentezlenen
RNA ,DNA’dan ayrıldıkça açılmış olan DNA kapanarak
orijinal ikili sarmala dönüşür.
Sonlanma
 Transkripsiyon,Transkripsiyon sonlandırıcılar olarak
isimlendirilen özel bölgelerde durur.
 Sonlanma iki şekilde gerçekleşebilir:
1. Rho bağımlı sonlanma
2. Rho bağımsız sonlanma
Rho bağımlı sonlanma
 Bu tip sonlanmada rho proteinine ihtiyaç duyulur.Üç
şekilde gerçekleşebilir:
1. DNA ve RNA ‘nın salınmasını takiben Rho, RNA
polimerazı uzaklaştırabilir.
2. Rho , RNA’yı RNA polimerazdan uzaklaştırabilir.
3. Rho ,RNA polimeraz enzimi üzerinde
konformasyonel değişim meydana getirir.
Rho bağımsız sonlanma
 Bakterilerde,çoğunlukla merkez kısmı tekrar
etmeyen,ters yönlü bir tekrar diziden oluşan
terminasyon dizisi vardır.Böyle bir DNA dizisi
transkriptlendiği zaman,RNA zincir içi baz
eşleşmesiyle bir gövde halka yapı oluşturabilir.Böylesi
dizi şekilleri,herhangi bir ekstra faktör ilave
etmeksizin terminasyona yol açar ve intrinsik
sonlandırıcılar olarak ifade edilirler.
Transkripsiyon regülasyonu tipik olarak proteinlerin
DNA’ya bağlanabilmelerine ihtiyaç duyar.
DNA Bağlanma Proteinleri
 Küçük moleküller transkripsiyonun düzenlenmesinde
sık sık rol oynamalarına rağmen bunu çok nadir direkt
olarak gerçekleştirirler.
 Regülatör proteinler
Proteinlerin Nükleik Asitlerle
Etkileşimleri
 Protein-nükleik asit etkileşimleri proteinin nükleik
asit üzerinde herhangi bir yere tutunarak veya özel bir
dizi ile etkileşmesine bağlı olarak spesifik ya da nonspesifik bir şekilde olur.
 Çoğu DNA bağlanma
proteinleri,DNA ile dizi özel
bir şekilde etkileşir.
 DNA-bağlanma proteinleri
tipik olarak
homodimeriktir.Herbir
polipeptid zinciri üzerinde
DNA’daki büyük oluk
bölgesiyle özel olarak
etkileşen bir domain
mevcuttur.
Heliks döngü heliks
 Bu motif, α heliks sekonder
yapılı bir polipeptid
içerir.Bu,DNA ile spesifik
olarak ilişkiye giren tanıma
heliksidir.Tanıma heliksi
üç aminoaside
tutunur.birincisi,bir glisin
olup proteinin döngü
oluşturmasında görev
yapar.
Çinko Parmak
 Amino asitlerin parmak kısmı α heliksten oluşur.
 Protein üzerinde bağlanmada rol alan en az iki çinko
parmak vardır.
Lösin fermuarı
 Bu motif DNA ile tek
başına ilişki kurmaz.
 Buna karşılık iki tanıma
heliksini doğru konumda
tutarak DNA’ya
bağlanmalarında iş görür.
Transkripsiyonun Negatif Kontrolü
 Bakterilerde enzim sentezlerinin kontrolü için çok
sayıda farklı mekanizmaların olduğu ve hepsinin de
organizmanın içinde yaşadığı ortamdan , özellikle
küçük özel moleküllerin var olup olmamasından
önemli ölçüde etkilendiği bilinmektedir.
Enzim Represyonu ve İndüksiyonu
 Genellikle özel bir ürünün sentezini katalizleyen
enzimler ,eğer besiyeri içerisinde bu ürün yeterli
miktarlarda mevcutsa sentezlenmez.
 Örneğin arjinin fazla miktarda olması bu enzimlerin
sentezini baskılar.Bu olay enzim represyonu olarak
adlandırılır.
 Enzim indüksiyonunda,enzim sadece substrat
ortamda olduğu zaman üretilir.
 Örneğin, laktozlu bir ortamda büyüyen E.coli βgalaktosidaz enzimi sayesinde laktozu parçalar.Eğer
laktoz besiyerinde yok ise enzim sentezlenmez,fakat
laktoz eklenince sentez hemen başlar.Bu
mekanizma,sadece ihtiyaç duyulduğu zaman özel
enzimlerin, sentezlenebilmelerini sağlar.
 Enzim indüksiyonunu başlatan madde indüsür ve
enzim sentezini engelleyen madde ise korepresör
olarak isimlendirilir.
 Daima küçük moleküller olan bu maddeler hep
birlikte efektörler olarak adlandırılır.
Represyon ve İndüksiyon
Mekanizması
 Baskılanbilen bir enzim durumunda,korepresör
hücrede bulunan ve arjinin baskılayıcı özel bir protein
(represör) ile birleşir.Baskılayıcı protein kendi başına
bir allosterik protein olup korepresörle bağlandığı
zaman konformasyonu değişebilir.
 Enzim indüksiyonu aynı zamanda bir represör
tarafından kontrol edilebilir.Özel represör protein
indükleyici yokluğunda aktif olur ve transkripsiyonu
tamamıyla engeller.İndükleyici ilave edildiği
zaman,represör ile birleşir ve onu inaktifleştirir.
 Represörün rolü engelleme olduğundan represörün
katıldığı regülasyon negatif kontrol olarak adlandırılır.
Transkripsiyonun Pozitif Kontrolü
 Pozitif kontrolde,düzenleyici protein RNA
polimerazın bağlanmasını aktifleştirdiğinden pozitif
olarak ifade edilir.
E.coli’de maltoz katabolizması
 Transkripsiyon bir aktivatör proteinin aktivitesine
ihtiyaç duyar.
 Maltoz aktivatör proteinin DNA’ya bağlanabilmesi için
önce maltoza bağlanması gerekir.Maltoz aktivatör
protein DNA’ya bağlandığı zaman RNA polimerazın
transkripsiyona başlamasına izin verir.
Aktivatör Proteinlerin Bağlanması
 Aktivatör proteinin DNA’ya bağlanması RNA
polimerazın promotoru tanımasına yardımcı olur ve
transkripsiyon başlar.
 Örneğin aktivatör protein DNA’yı bükerek DNA’nın
yapısında değişikliğe sebep olur.
 Alternatif olarak,aktivatör protein direkt olarak RNA
polimerazla etkileşebilir.
KAYNAKÇA:
 BROCK BİOLOGYOF MİCROORGANİSMS
 MOLEKÜLER BİOLOGY OF THE GENE
 MOLEKÜLER BİYOLOJİ
HAZIRLAYAN :
Ayşe
CEBECİ