Plastid kloroplast DNA`sı

Plastid Kloroplast DNAsı
Plastid cpDNA boyutları
• 70,000 bp (70 kb) - ~2,000,000 bp
(2,000 kb), çoğunlukla 250,000 bp (250
kb)den küçük
• Kara bitkilerinde 120 – 170 kb
70 kb - Epifagus
~2,000 kb (?) - Acetabularia
cpDNAs
boyutları
From Kloppstech, Westhof et al.
Angiosperm’lerde Kloroplast
Kromozomu Organizasyonu
• İnverted tekrarlar (IRa ve IRb) büyük veya
küçük tek kopyalı bölgeler (LSC ve SSC,)
• IR ler daima rRNA (rrn) genleri taşır, fakat
diğer genleri de içerirler
• Her iki iplikte kodlanan ~125 gen bulunmuştur
çoğu üstüste biner
cpDNA Gen İçeriği
2 işlevsel gruptan oluşurlar:
1. Genetik yapı ile ilgili genler (replikasyon,
transkripsiyon,translasyon)
2. Fotosentez ile ilgili genler
Protein yıkımı, karbonhidrat sentezi ve solunum
ile ilgili(klororespirasyon) genler de bulunur.
Gen tayini, veya "Gen-Protein
ilişkileri"
İki temel yaklaşım vardır:
protein ---> DNA
DNA --> protein
Gen nomenklatürü
Bakteri sistemi gibi, küçük harfler ve genelde işlevle ilgili. Çok
alt ünite varsa onlar büyük harflerle açıklanır.
Örnek:
psa genleri fotosistem I için (psaA, psaB, vb.)
psb genleri fotosistem II (psbA, psbB, vb.)
Uymayan örnek:
rbc genleri ribulose-1,5-bisphosphate karboksilaz
(RuBPCase)
- RuBPCase iki alt ünitesi var, büyük ve küçük
- rbcL ve rbcS; rbcL genleri cpDNA’ de , rbcS ise nukleusta
kodlanır.
cpDNA’nın kara bitkileri ve alglerde
karşılaştırması
1. IR bölgesi uzunluğu farklı bitkilerde
farklılıklar gösterir.
2. Bazı bitkilerde IR yoktur (örnek
Leguminosae).
3. Gen sıralarında değişiklikler vardır.
4. Gen içeriği kara bitkileri ve
Chlamydomonas arasında çok az farklılık
gösterir.
Yeşil olmayan alglerde Cp Genomu
İlkel kırmızı alglerde (rhodophytes) veya
(chromophytes)’de (Chl a/c-içeren kahverengi
veya altın algler) cp genomu farklılıklar gösterir.
– Daha fazla gen içerir (2x daha fazlası, ~250),
yeşil bitkilerde bu genlerin çoğu nukleustadır.
– Bazen daha büyük halkasl yapılar içeriler.
Dinoflagellat’lar, cp genlerinin çoğu küçük
plazmidler üzerindedir.
Chrysophytes - Chromophyte
Ceratium
“Dinos”
Dinophysis
Porphyra
Rhodophyte
Kloroplast Origini ve Evolüsyon
• Plastid genomu evolüsyon sırasında oldukça
korunmuştur (Nukleus ve mitokondri DNA’sı ile
karşılaştırılırsa).
• Endosimbiyotik birlikler ökaryotik hücreyi
oluşturur. "Endosimbiyotik Hipotez“.
• Cyanobakteri’ye benzeyen organizmalar
kloroplast öncüsüdür.
• Endosimbiyont’larda evolüsyon sırasında ya
kaybolmuş veya nukleusa transfer olmuşlardır.
Plastidlerden nukleusa gentransferi ile ilgli
bilgiler:
1. tufA geni (kloroplast translasyon elongasyon faktörü Tu)
çoğu yeşil algde cpDNA’dadır, kara bitkilerinde
nukleustadır.
2. rpl22 geni (kloroplast ribosomal protein) legumler hariç
tüm bitkilerde cpDNA’dır. Legumlerde nukleustadır.
Analizler onun daha önceleri nukleusta olduğunu
göstermekredir.
3. infA (translasyon inisiyasyon faktörü 1) Angiospermlerin
çoğunda nukleusa transfer olmuştur.
Nukleusa gen transferleri halen sürmektedir.
Filogenetik delilller tüm plastid
genomları için ortak atasal tipi
göstermektedir.
Bazen bazı kloroplastlar sekonder olarak
oluşurlar. Chromophyt’ler, dinoflagellat’lar
ve euglenoid’ler bazen 3 ve bazen 4
kloroplast membranı içerirler: dış, iç ve
kloroplast endoplasmik reticulum.
Ökaryotların endosimbiyoz ile oluştuğu
düşünülmektedir.
Cryptomonad’lar, kalıntı
endosimbiontlardır (ökaryotik kırmızı
algler). Nukleus, Nukleomorph olarak
tanımlanır. 3 küçük kromozom (~600 kb)
ile rRNA genleri ile içerirler.
Residual sitoplazmik ribosomları da
endosimbiont içersinde taşırlar.
Cryptomonad hücre /konak (mavi) ve endosimbiont
kısımlar (kırmızı)
http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/E/Endosymbiosis.html
Keeling, 2004, Am. J. Bot. 9:1481
Seconder
Endosimbiyozis
Primer Endosimbiyozis
Tertisiyer veya Serial Endosimbiyozis
Keeling, 2004, Am. J. Bot. 9:1481
Elysia chlorotica
Aktif kloroplastlı
yeşil alg
(Vaucheria).
Kloroplastlar 8 ay
aktif kalır.
Rumpho, M.E., Summer, E.J. & Manhart, J.R. (2000) Solar-Powered Sea
Slugs. Mollusc/Algal Chloroplast Symbiosis. Plant Physiology, 123: 29-38.
Endosimbiyoz, evolüsyonda önemli
rol oynar.
Kloroplast proteinleri nukleus veya kloroplast
genomunda yapılır.