Genetik Bilgi Akışı

Genetik Bilgi Akışı

• Genetik Bilgi Akışı

DNA kalıbından RNA sentezlenmesine transkripsiyon denir.

• DNA kalıbından RNA sentezlenmesine transkripsiyon denir.

• Transkripsiyon, hücre içi genetik bilgi akışının ilk basamağı olduğu için önemlidir.

• Transkripsiyon sonucunda, ikili sarmal DNA’nın bir dizisinin eşleniği olan mRNA molekülü sentezlenir.

• mRNA’daki her üçlü kodon, ayrıca peptit zincirine girecek olan aminoasiti taşıyan tRNA’nın antikodonuna da eşleniktir.

Ökaryotik hücrelerde DNA’nın çoğu çekirdekte bulunurken proteinler sitoplazmada sentezlenir.

• Ökaryotik hücrelerde DNA’nın çoğu çekirdekte bulunurken proteinler sitoplazmada sentezlenir.

• RNA ökaryotik hücrenin çekirdeğinde sentezlenir ve kimyasal olarak DNA’ya benzer.

• RNA’nın çoğu sitoplazmaya taşınır.

• Genellikle hücredeki RNA miktarı, protein miktarı ile orantılıdır.

Replikasyon sırasında tüm kromozom kopyalanır fakat transkripsiyon daha selektiftir. Aynı anda sadece bir gen grubu kopyalanabilir.

• Replikasyon sırasında tüm kromozom kopyalanır fakat transkripsiyon daha selektiftir. Aynı anda sadece bir gen grubu kopyalanabilir.

• Genetik bilginin ekspresyonu o andaki ihtiyaca bağlıdır.

• DNA segmentinin başı ve sonunu belirleyen spesifik düzenleyici dizeler hangi DNA segmentinin şablon olarak kullanılacağını gösterir.

• Transkripsiyon bir primer’e ihtiyaç duymaz. Transkripsiyon için sadece bir DNA zinciri kalıp olarak iş görür.

RNA polimerazlar RNA’yı sentezler.

• RNA polimerazlar RNA’yı sentezler.

• Sentez için DNA-bağımlı RNA polimeraz, bir DNA şablonu, nükleozid 5´ trifosfatlar (ATP, GTP, UTP ve CTP) veya Mg2+ gereklidir.

• Sentez ribonükleotidlerin 3´-hidroksil ucuna eklenmesi ile 5´3´ yönünde ilerler.

• RNA polimerazın en aktif formu çift sarmal DNA’ya bağlı formudur.

• Başlama, RNA polimerazın promotor olarak adlandırılan spesifik bölgelere bağlanması ile başlar, primer’e gereksinim yoktur.

• Transkripsiyon için bir “bubble” gereklidir. Bu E. coli’de 17 baz çifti uzunluğundadır. E. coli’de zincir uzama hızı 50-90 nükleotid/saniye’dir.

DNA kalıbı üzerinden RNA sentezi, RNA polimeraz enzimi tarafından gerçekleştirilir.

• DNA kalıbı üzerinden RNA sentezi, RNA polimeraz enzimi tarafından gerçekleştirilir.

• RNA polimeraz, DNA polimerazla aynı genel substratlara ihtiyaç duyar.

• Ancak dNTP yerine NTP kullanır.

• Ve primere ihtiyaç duymaz.

Enzim, ’ ve alt birimlerinden oluşur.

• Enzim, ’ ve alt birimlerinden oluşur.

• Enzimin aktif formuna holoenzim denir.

• ve’ katalitik bölgelerdir ve transkripsiyon için aktif merkezi oluştururlar.

• alt birimi, transkripsiyonun başlamasında görevlidir ve düzenleyici işlevi vardır.

• E.coli’ de enzim tek formdadır, ancak birkaç değişik sigma faktörü vardır.

• Ökaryotlarda RNA polimeraz üç değişik formda bulunur.

DNA’nın transkripsiyona uğrayan zinciri kalıp, eşleniği olan zincir de eş zincir adını alır.

• DNA’nın transkripsiyona uğrayan zinciri kalıp, eşleniği olan zincir de eş zincir adını alır.

• Transkripsiyon, kalıba bağlanma, başlangıç, zincir uzaması ve sonlanma aşamaları halinde gerçekleşir.

• Kalıba bağlanma, RNA polimerazın sigma alt birimi ile DNA’nın özgül promotor dizisine bağlanması ile gerçekleşir.

• Promotor, genin transkripsiyon başlangıç noktasının gerisinde 5’ ucundadır.

Promotor, RNA polimerazın transkripsiyonu başlatmak üzere DNA’ya bağlandığı özel bölgelerdir.

• Promotor, RNA polimerazın transkripsiyonu başlatmak üzere DNA’ya bağlandığı özel bölgelerdir.

• Promotor mutasyonları gen ifadesini önemli biçimde azaltır.

• Promotorlarda, türler arasında korunmuş konsensüs diziler vardır.

• Bakteriyel promotorlarda -10 ve -35 olmak üzere iki konsensüs dizi bulunmuştur.

• Ökaryotik promotorlarda da -10 dizisine benzer konsensüs diziler bulunmuştur (TATA kutusu)

• Farklı sigma alt birimleri, farklı promotorlara bağlanarak transkripsiyon özgüllüğü sağlar.

Ökaryotlarda transkripsiyon, prokaryotlardakinden bazı belirgin farklılıklarla ayrılır.

• Ökaryotlarda transkripsiyon, prokaryotlardakinden bazı belirgin farklılıklarla ayrılır.

• Ancak, yine de temel aynıdır.

RNA polimeraz I (Pol I) sadece tek tip RNA sentezinden (preribozomal RNA) sorumludur. Bu RNA 18 S, 5.8 S ve 28 S rRNA’lar için prekürsördür. Pol I promotorlar bir türden diğerine sekansta farklılık gösterir.

• RNA polimeraz I (Pol I) sadece tek tip RNA sentezinden (preribozomal RNA) sorumludur. Bu RNA 18 S, 5.8 S ve 28 S rRNA’lar için prekürsördür. Pol I promotorlar bir türden diğerine sekansta farklılık gösterir.

• RNA polimeraz II (Pol II)’nin temel fonksiyonu mRNA ve bazı spesifik RNA’ların sentezidir.Bu enzim binlerce farklı RNA bölgesini tanıyabilir

• RNA polimeraz III (Pol III) tRNA, 5 S rRNA ve bazı küçük özel RNA’ları sentezler. Pol III’ün promotorları iyi karakterize edilmiştir.

Ökaryotlarda transkripsiyon çekirdekte, translasyon sitoplazmada birbirinden tamamen ayrılmış olarak gerçekleşir.

• Ökaryotlarda transkripsiyon çekirdekte, translasyon sitoplazmada birbirinden tamamen ayrılmış olarak gerçekleşir.

• Transkripsiyon başlamasının regülasyonu için özgül DNA dizileri ve protein faktörlerin etkileşimi daha komplekstir.

• Promotorlara ek olarak genin 5’ kontrol bölgesinin dışında genin içinde ve 3’ aşağı bölgesinde de yer alabilen enhensır diziler bulunur.

• Sentezlenen ilk RNA kopyası, olgun ökaryotik mRNA ya dönüşmek için bir dizi işlenme basamağından geçer.

mRNA’nın 5’ ucuna şapka (cap) yapısı takılır.

• mRNA’nın 5’ ucuna şapka (cap) yapısı takılır.

• mRNA’nın 3’ ucuna poli A kuyruğu eklenir.

• Öncül mRNA yapısındaki proteine dönüşmeyecek bölgeler (intronlar) çıkartılarak proteine dönüşecek bölgeler (eksonlar) birleştirilir. Bu işleme sıplaysing (splycing) denir.

5´cap (baş bölgesi) ve 3´poli(A) kuyruğu

• 5´cap (baş bölgesi) ve 3´poli(A) kuyruğu

• 5´cap (baş bölgesi)’da 7-metilguanozin 5´terminal ucunda 5´5´ trifosfat bağı ile zincire eklenir.

• Poli (A), 80-250 adenilat rezidüzüdür ve 3´ ucunda bulunur.

• Poliadenilat polimeraz poli (A) kuyruğunu uzatır.

Vertebralı hücresinde ortalama mRNA yarı ömrü yaklaşık 3 saattir.

• Vertebralı hücresinde ortalama mRNA yarı ömrü yaklaşık 3 saattir.

• Bakteriyel mRNA’nın yarı ömrü ise yaklaşık 1.5 dakika’dır.

• RNA ribonükleazlar ile yıkılır (genellikle 5´3´ yönünde).

• Ökaryotik hücrelerde poli (A) birçok mRNA’nın stabilitesi için önemlidir.

• Laboratuvarda polinükleotid fosforilaz enzimi sentetik RNA polimerleri yapımında kullanılır.

E.coli ve Notophthalmus viridescens genlerin eş zamanlı transkripsiyonu

• E.coli ve Notophthalmus viridescens genlerin eş zamanlı transkripsiyonu

mRNA, ribonükleotitlerin doğrusal diziliminden oluşur.

• mRNA, ribonükleotitlerin doğrusal diziliminden oluşur.

• Her üç ribonükleotit, bir kodon oluşturur.

• Her bir kodon bir aminoasit belirler.

• Genetik şifre özgündür.

• Genetik şifre dejeneredir.

• Şifrede “Başla” ve “Dur” kodonları vardır.

• Şifrede duraksama yoktur.

• Şifre üst üste çakışmaz.

• Şifre hemen hemen evrenseldir.

Önceleri, DNA’nın protein sentezine doğrudan katıldığı düşünülüyordu.

• Önceleri, DNA’nın protein sentezine doğrudan katıldığı düşünülüyordu.

• Daha sonra ribozomal RNA’nın protein sentezinde kalıp olduğu düşünüldü.

• Daha sonra bir aracı molekül olan mRNA’nın varlığı ortaya çıkarıldı.

• Ve dört harfin nasıl 20 aminoasiti belirlediği bulundu.

Şifrenin üçlü doğası

• Şifrenin üçlü doğası

• 20 aminoasit için en az 64 kodonun gerekli olduğu matematiksel olarak hesaplandı.
• Baz giriş ve çıkışı deneyleri ile kodonların üçlü olduğu ispatlandı.

• Şifrenin üst üste çakışmayan doğası

• Şifrenin Duraksamaz ve dejenere doğası

Hücresiz sistemde polipeptit sentezi

• Hücresiz sistemde polipeptit sentezi

• Homopolimer şifreler

• Karışık kopolimerler

• Üçlü (triplet) bağlama deneyleri

• Tekrarlanan kopolimerler

1A:5C oranındaki (1/6A:5/6C) karışık kopolimer deneyinin sonuçları ve yorumları.

• 1A:5C oranındaki (1/6A:5/6C) karışık kopolimer deneyinin sonuçları ve yorumları.

Genetik şifrede, 61 kodon, aminoasitleri belirler.

• Genetik şifrede, 61 kodon, aminoasitleri belirler.

• Geri kalan 3 kodon hiçbir aminoasit belirlemez (“Dur” kodonları).

Başlama kodonu:

• Başlama kodonu:

• AUG

• Dur Kodonları:

• UAG
• UGA
• UAA

Genetik şifre dejeneredir.

• Genetik şifre dejeneredir.

• Sadece Triptofan ve Metionin bir kodonla belirlenir.

• Geri kalan tüm aminoasitlerin birden fazla kodonu vardır.

• Aynı aminoasiti belirleyen kodonların ilk iki bazı aynıdır.

• 3. bazın değişkenliği, Wobble hipotezi ile açıklanır.

Wobble sayesinde tRNA’daki bir antikodon, mRNA’da birden fazla kodonla eşleşebilir.

• Wobble sayesinde tRNA’daki bir antikodon, mRNA’da birden fazla kodonla eşleşebilir.

Protein sentezinin başlaması özgül bir işlemdir.

• Protein sentezinin başlaması özgül bir işlemdir.

• Bakterilerde protein sentezinde zincirdeki ilk aminoasit N-formil metionindir.

• Bu aminoasit, AUG ile kodlanır.

• Ökaryotlarda ilk amino asit metionindir.

• mRNA üzerindeki “dur” kodonları, protein sentezinin sonlanmasını sağlar.

Genetik şifre, farklı canlı gruplarında büyük oranda benzerlik gösterir.

• Genetik şifre, farklı canlı gruplarında büyük oranda benzerlik gösterir.

• Bakterilerden elde edilen hücreden arı protein sentez sisteminde de translasyon yapabilmektedir.

• Tavşan ve fare mRNA’ları kurbağa yumurtalarında etkin biçimde transle edilmektedir.

• Bununla birlikte evrensel genetik şifreden sapma gösteren bazı istisnalar da vardır.