Transcript Ökaryotlarda transkripsiyon

1
FFMBG-103 MOLEKÜLER
BİYOLOJİ VE GENETİK 1
30 Nisan 2020
Perşembe
ÖKARYOTLARDA TRANSKRİPSİYON
2
30 Nisan 2020 Perşembe

Prokaryotlarda transkripsiyonun
sonlanması
Rho – sonlanma faktörü proteini
 rho
; ATPye bağımlı helikaz
 RNA
transkripti boyunca ilerler, “bubble” ı bulur, açar ve
RNA zincirini salar

Spesifik diziler: DNA da ki sonlanma dizileri
 GC
bakımından zengin ters tekrarlar RNA transkriptinde
bir stem-loop oluşturur
 Transkriptte
U yu kodlayan 6-8 adet A bulunur
4
Prokaryotlarda transkripsiyon ve
translasyon
mRNA aynı anda
translasyona uğrar
30 Nisan 2020 Perşembe
Ökaryotlarda transkripsiyon
5

Prokaryotlardaki transkripsiyondan çeşitli farklılıkları sözkonusudur:

Transkripsiyonun başlangıcı: Prokaryotlarda transkripsiyon devam ederken
aynı anda uzayan zincir üzerinde translasyon gerçekleşir. Ökaryotlarda transkripsiyon üç
farklı RNA polimerazın kontrolünde ve çekirdek içerisinde gerçekleşir. Translasyon
sitoplazmada olur.

Kromatin remodelling: Kompakt kromatin fiberlerinin gevşeyip DNA sarmalının
açılması, RNA polimeraz ve diğer düzenleyici proteinlerin bağlanabilmeleri için uygun ortamın
olması gerekmektedir.


Promotorlar dışında farklı düzenleyici kontrol birimlerinin
olması: Ör. enhancer
Heterojen Nüklear RNA ve onun işlem görmesi: 5’ CAP ve 3’
Kuyruk eklenmesi ile mRNA ların oluşması. RNA işlenmesiRNA editing, split genler, splicing
30 Nisan 2020 Perşembe
Ökaryotlarda Transkripsiyonun
başlaması- RNA polimerazlar
6
RNA polimeraz
formları
Sentezlediği ürün
Bulunduğu yer
RNA polimeraz I
rRNA
Çekirdekçik
RNA polimeraz II
mRNA, snRNA
Nükleoplazma
RNA polimeraz III
5S rRNA, tRNA
Nükleoplazma
RNA Polimeraz II (RNP II) ökaryotlardaki tüm mRNA ların üretilmesinden
sorumlu olan enzimdir



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
30 Nisan 2020 Perşembe
promotorları iyi karakterize edilmiştir.
RNA polimeraz II tarafından transkripsiyonun
başlatılmasını düzenleyen DNA bölgeleri
7




En az üç farklı tiptedirler:
Core-promotor bölgesi: RNA polimeraz II’nin DNA
üzerinde nereye bağlanacağını ve transkripsiyonun
nereden başlayacağını belirler.
Promotor bölgesi: Transkripsiyonun hızını ve
verimliliğini etkiler.
Enhancer bölgesi: Promotor bölgesi ile aynı işleve
sahiptir.
30 Nisan 2020 Perşembe
Promotorlar..
8
Prokaryotlarda
• Promotor –
•
•
Pribnow Kutusu (-10 bölgesi) – TATAAT
-35 bölgesi - TTGACA
Ökaryotlarda
• Promoter –
• Core promotor –TATA kutusu (TATAAA(A)); transkripsiyon
başlangıç noktasının 50 baz çifti yukarısında bulunur ve tek
hücreli ökaryotlarda bulunur.
• Core promotoru ve ayrıca
• Aşağı kısımdaki promotorlar
• Uzak promotor bölgeleri
30 Nisan 2020 Perşembe
9



Prokaryotlarda promotor denilince RNA polimeraz
tarafından tanınan DNA dizisi ifade edilirken
ökaryotlarda promotor denildiğinde kastedilen;
RNA polimeraz II nin bağlandığı core promotor
bölgesi ve
RNA polimeraz II nin aktivitesini etkileyen promotor
ve enhancer bölgelerinin
tamamıdır.
30 Nisan 2020 Perşembe
Core promotor bölgesi
10







TATA Kutusu:
Hemen hemen tüm ökaryotlarda bulunur
Transkripsiyon başlangıç noktasının 30 baz yukarısında
yer alır (5’ ucu tarafına)
Konsensus dizisi: TATAAAA, beş nükleotitlik dize
Prokaryotlardaki pribnow kutusuyla aynı işlevi görür
TATA kutusu, RNA polimeraz II nin kalıp DNA’ya
bağlandığı yerdir. Transkripsiyon bu diziden 25-30
nükleotit sonra başlar.
TATA kutusu transkripsiyonun kesin başlangıç noktasının
belirlenmesini sağlar.
30 Nisan 2020 Perşembe
Promotor dizesi
11




CAAT Kutusu:
Konsensus dizisi GGCCAATCT transkripsiyonun
başladığı noktadan yaklaşık 100 nükleotit daha
yukarıda (genin 5’ ucu tarafında) bulunur.
Birçok gende bu dizeden bir yada daha fazla
bulunur
Promotorun verimliğini etkiler
30 Nisan 2020 Perşembe
12
30 Nisan 2020 Perşembe
Enhancer bölgesi
13



Genin 5’ucunda bulunurlar ancak gene olan
uzaklıkları değişkenlik gösterir
Bazen genin 3’ ucunda hatta genin içerisinde bile
olabilirler
RNA polimeraz II nin core promotora bağlanmasını
doğrudan etkilenmezler, ancak çok etkin bir
transkripsiyon başlangıcı için gereklidir.
30 Nisan 2020 Perşembe
Transkripsiyon Faktörleri
14



Kalıp DNA ya RNA polimerazın bağlanmasını ve
transkripsiyonun başlamasını sağlayan proteinlerdir.
Prokaryotlardaki sigma alt birimlerine eş değerdir.
Ökaryotlarda toplam iki grup transkripsiyon faktörü
mevcuttur.
 Genel
transkripsiyon faktörleri: Tüm RNA polimeraz II
aracılığı ile gerçekleşen transkripsiyon için kesinlikle
gereklidirler
 Spesifik transkripsiyon faktörleri: Transkripsiyonun hızını
ve etkinliğini etkilerler.
30 Nisan 2020 Perşembe
Genel Transkripsiyon Faktörleri
15



Transkripsiyon için elzem proteinlerdir. Çünkü onlar
olmaksızın RNA polimeraz II ökaryotik promotor
bölgelerine doğrudan bağlanamaz ve
transkripsiyonu başlatamaz.
TFIIA, TFIIB, TFIID, TFIIE, TFIIF, TFIIH
* TFIID doğrudan TATA dizisine bağlanır ve
yaklaşık 10 adet polipeptit alt birimlerinden oluşur.
Bu alt birimlerden biri TATA-bağlanma proteini
(TBP) olarak adlandırılır.
30 Nisan 2020 Perşembe
Transkripsiyon faktörleri
16

1): TFIID- TATA DNA ya bağlanır (çoğu kez TBP olarak adlandırılır)

2): A ve B TFII ler TFIID ye bağlanır ve onu modifiye ederler

3): RNAP II (TFIIF) TATA kutusan bağlanır

4): TFII-E “ön-başlama kompleksi” ne bağlanır

5) TFII-H in bağlanması DNA nın açılmasını sağlar (helikaz aktivites) ve RNA
polimeraz II nin fosforilasyonu gerçekleşir (aktivasyon)
6) Transkripsiyonun başlaması: TFIIA/D salınır ve transkripsiyon başlar
* Öncesinde DNA daki histonlar ve kromatinlerin DNA sarmalının açılması ve
transkripsiyon öncesi uzaklaştırılması gerekmektedir.
 7) mRNA transkripsiyonunun RNA polimeraz II tarafından sonlandırılması
terminasyon faktörünün RNA daki AAUAA dizesini tanıdığında gerçekleşir
 Basamaklar: #1D#2A/B#4RNAPII#5E/HA/D Release
 Initiation complete and Transcription Begins!
30 Nisan 2020 Perşembe

17
Ökaryotlarda
Transkripsiyonun
Başlaması ve görev alan
transkripsiyon faktörleri

30 Nisan 2020 Perşembe
Transkripsiyonun diğer basamakları:
18
Uzama:
Bu sırada 40 baz çifti DNA ve yaklaşık 18 baz çifti
büyüyen mRNA zinciri enzim kompleksinin içinde yer
alır
 SonlanmaTranskripsiyon ilerledikçe sonlanma sinyalini veren
DNA yla karşılaşılır, enzim kompleksi kararsız hale
gelir ve hem DNA hem de büyüyen RNA zinciri
enzimden ayrılır
 Oluşan Öncül mRNA nın İşlenmesi
30 Nisan 2020 Perşembe

Oluşan Öncül mRNA nın İşlenmesi
19




5’ CAP bağlama
İntronların
çıkarılması
(splicing)
3’ kuyruğu
ekleme
(poliadenilasyon)
Olgun mRNA nın
sitoplazmaya
hareketi
30 Nisan 2020 Perşembe
5’ CAP bağlama
20


Transkripsiyonun hemen
sonrasında gerçekleşir
Transkriptin 5’ ucu metil
grupları ile kapatılır
RNA Capping enzimleri
• Fosfataz
• Guanil transferaz – GMP in 5’ -5’
bağlanmadaki GMP
• Metiltransferaz
5´cap (baş bölgesi)’da 7-metilguanozin
5´terminal ucunda 5´5´ trifosfat bağı ile zincire
eklenir.
30 Nisan 2020 Perşembe
Poliadenilasyon
21


HnRNA transkriptinin 3’
ucundaki AAUAAA
sinyal sekansı ardından
özgül endonukleazlarla
kesilir
Fosforilasyonla uca A
kuyruğu eklenir
Poli (A), 80-250 adenilat rezidüzüdür ve 3´
ucunda bulunur.
Poliadenilat polimeraz poli (A) kuyruğu
30 Nisan 2020 Perşembe
Intronlar öncül-mRNA içinde bulunurlar ve mRNA nükleustan ayrılmadan önce spliceosom
adı verilen yapılarla kesilip mRNA da çıkarılmalıdırlar.
Spliceosomlar konsensus dizeleri olan OFF 5’ (GU) ve 3’ (AG). Leri tanır ve keserler.
Spliceosomlar RNAprotein
kompleksleri olup öncül
mRNAlarda istenmeyen
intron
bölgelerini kesip atarlar
tek bir mRNA şeklinde
birleştirirler
RNA Splicing
Ökaryotlarda Parçalı Genler
-Ekson ve İntronlar-
Ökaryotik mRNA oluşumuna genel
bakış
Tavuk ovalbümin
mRNAsı ile bu gene ait
DNA’nın hibridizasyonu
Ökaryotlarda
RNA’nın
transkripsiyon
sonrası
işlenmesi
Alternatif splicing-RNA editing
30
Alternatif splicing; tek bir genin birden fazla geni
kodlaması durumusur
 RNA editing:
1. pre-RNA’daki nükleotidlere ekleme –çıkarma yada
yapıdaki bazların kimyasal degisiklige ugratılmasıyla
(böylece mRNA’daki bazlar ilgili DNA sekansı ile tam
komplemeterlik göstermez)
2. Amino asitlerin degisikligi, ekleme yada çıkarılmasıyla
gerçeklestirilir.
 RNA editing, genellikle hücre yada dokuya spesifiktir.
(Örn. protozoa, slime molds, bitki organelleri,
memeliler)

30 Nisan 2020 Perşembe
Alternatif splicing e örnek..
31
30 Nisan 2020 Perşembe
RNA editing e örnekler
32
30 Nisan 2020 Perşembe