RNA SENTEZİNİN DNA SENTEZİNDEN FARKLILIKLARI
RNA SENTEZİNİN DNA SENTEZİNDEN FARKLILIKLARI
1- RNA polimeraz, primere gerek duymadan çalışır.
2- RNA sentezinde, model DNA yerinde kalmakta, sentezi biten RNA, bu modeli terk et-mektedir.
3- RNA polimerazın bilinen nükleaz aktivitesi yoktur.
4- Tüm RNA çeşitleri, E coli’de bir çeşit polimeraz tarafından sentezlenirler (Ökaryotlarda farklı RNA polimerazlar vardır: RNA polimeraz –I, II, III gibi ) Bilinen tüm prokaryot ve ökaryot RNA polimerazları model olarak DNA ‘yı alırlar. Bunları DNA ‘ya bağımlı RNA polimerazlar denilir. Qß virüsünde ise, RNA modeline dayalı olarak RNA sentezleyen bir RNA polimeraz (RNA replikaz ) bulunur.
E. Coli RNA POLİMERAZIN ÖZELLİKLERİ
E. coli RNA polimerazı, yaklaşık 460 kd molekül ağırlığında ve bilindiği kadarı ile 5 alt birimden oluşmuş (pentamer )bir enzimdir. Alt birimleri ve bunların molekülleri ağırlıkları sırası ile şu şekildedir: α2 ßß’σ 36.5x2,151,155,70 kd.
Bu monomerler sırası ile rpo A, rpo B, rpo C, rpo D genleri tarafından sentezlenirler. Alt
birimlerinin tamamını taşıyan enzim holoenzim olarak bilinir. RNA sentezinin uzaması başladıktan sonra σ (sigma) alt birimi, holoenzimi terk eder. Sigma birimi, RNA polimerazın DNA üstündeki başlama yerini (promotor / promoter bölgeyi ) belirler. Enzimin sigma birimini bulundurmayan du-rumuna (α2ßß’) kor enzim denilir.
Bakteri içinde birbirlerinden farklı özgünlüğe sahip çeşitli sigma faktörleri bulunur. Her biri belli gen aktivitelerinin kontrolü ile ilgilidir. Her bir gurubu farklı promotör bölgelere özgüdürler. E.coli‘nin yaklaşık 4.106 baz çifti olan genomunda ~ 2.10³ transkripsiyon başlama bölgesi bulunur. Bu sayı, insan gamet hücresi ~3.5.109 baz çiftlik DNA’sında yaklaşık 5.104 kadardır. RNA’yı ~10³ baz çifti/saniye hızla tarayarak daha çok yatkınlık (affinite) gösterdiği bir bölgeye (promotöre) bağlanır. Kor enzim tek başına (sigma birimi olmadan ) promotör bölgeleri tanıyamaz.
RNA SENTEZİNİN EVRELERİ
RNA sentezinde 4 evre bulunur.
1) RNA polimeraz (RNAP)’ın DNA’nın özel bir bölgesi olan promotöre bağlanması .
2) Transkripsiyonun başlaması (initiation).
3) RNA zincirinin uzaması (elongation).
4) Uzamanın bitişi ve sentezlenen RNA ile RNAP’ın DNA ‘nın ilgili bölgesinden ayrılma-ları.
1) RNAP ‘ın Promotör Bölgeye Bağlanması
a) Promotör bölgelerin özellikleri
Promomotör bölge , her transkripsiyon biriminin (promotörle bitiş bazı arasındaki DNA kesiminin ) baş tarafında (kalıp DNA iplikçiğinin 3’ ucundan önce ) bulunan bir bölgedir. Bakteride uzunluğu 40 baz çifti (DNA çifte sarmalının 4 tam dönümü) kadardır. Bu da holopolimeraz tarafın-dan tamamen örtülecek kadar kısa bir bölgedir. E.coli de tüm promotörler 2 özel (kısmen korunan , baz dizilimleri açısından farklı promotörlerde benzerlik gösteren ) bölge bulundururlar . Bunlardan birincisi , -35 bölgesinde , kodlayıcı iplikçikdeki 8 bazlık TGTTGACA dizilimi, diğeride –10 böl-gesindeki TATAAT’dir.Bu bölgeler , kalıp iplikçiğin 3’ucundan başlayarak,ilk kopyalanan bazda (+1) kabul edilerek belirlenmişlerdir.TATAAT dizilimi ve variantları Pribnow box olarak da bilinir.
Transkripsiyon başlama yeri
------------------PROMOTÖR---------------- ---- Kopyalanan bölge---
Kodlayıcı 5’ TGTTGACA TATAAT ---------------------------------------
Kalıp 3’ -----------------------------------------------------------------------------------
+1.baz
-35 bölgesi -10 bölgesi
5’ ppp ---------------------------
Sentezlenmiş RNA
TATAAT diziliminin 6. Bazı olan T,farklı promotörlerde (E. Coli ‘nin bilinen promotörleri içinde) değişim göstermez ve sabit kalır.
-35 bölgesindeki 8 bazdan (ortadaki TG / AC dışındaki ) 6’sının üçer üçer palindrom (gidiş-li-dönüşlü, madam,radar...gibi özellik göstermesi dikkat çekicidir :
5’--------------TGTTGACA--------------3’
3’--------------ACAACTGT--------------5’
Bu bölge, RNA polimerazın sigma biriminin bağlandığı bölgedir.-10 bölgesindeki TATAAT diziliminde ise,tüm bazlar çifte sarmalda ikişer hidrojen bağı ile tutunmuş olduklarından, birbirle-rinden ayrılmaları kolay olan bir bölgedir.
Burada açıklanan promotör bölge, sadece RNAP’ın bağlandığı kesimdir. Bu bölgenin daha solunda gen kontrolu ile ilgili bölgeler (örneğin cAMP’-CAP’ ın bağlandığı bölge ) bulunabilir.
b) Holopolimerazın promotöre bağlanması
1- Sigma birimi, promotördeki özel dizilimli-35 bölgesine bağlanır.
2- Holopolimeraz da bu bölgeye tutunur ve başlama kodonuna kadar olan bölgeyi örter.
3- Bu bölge RNAP tarafından iplikçiklerine ayrıştırılır.
4- Sigma birimi –35 bölgesinden ayrılır.
5- Kalıp iplikçik üstünde RNA sentezi başlar.
Şekil 15.3 RNAP’ın Promotör ‘e Bağlamması ve Açık Promotör- RNAP Kompleksinin Oluşum
şeması
2) RNA Sentezinin Başlaması (Initiation)
RNAP , başlama ve uzama olmak üzere iki merkeze sahiptir. Başlama merkezine hep pürin ribonükleotid TP ( çoğunlukla ATP) bağlanır. İkinci ribonükleotid TP da uzama merkezine bağlanır. Bu bazlar aynı zamanda kalıp DNA iplikçiği üstünde kendilerine karşılık düşen bazlara hidrojen bağı kuracak şekilde seçilirler. Birinci baz başlama merkezinden ayrıldığında polimeri-zasyon da başlamış olur. Başlama merkezi ß alt birimi üzerindedir.
RNA Sentezini Durdurucu Antibiyotiklere Örnekler: Rifamycin SV,Rifampicin. Bun-lardan birincisi, ß alt birimine bağlanarak 1.bazın başlama merkezine bağlanmasını engeller. İkinci si ise RNAP’ın DNAüstünde hareketini durdurup, 3. Bazı polimerize etmesini engeller. Eğer ki 3. Baz da senteze katılmışsa, bu aşamadan sonra rifampicin ‘in etkisi olmaz Bu iki antibiyotik de uza-ma dönemine geçmiş RNA sentezini durdurmayan,başlangıç inhibitörleridirler.
3)RNA Zincirinin Uzaması (elongation)
Yaklaşık 8 baz polimerize olduktan sonra sigma alt birimi holoenzimden ayrılır. Uzama ge-nelde kor enzim tarafından yapılır. Uzama tüm bölgelerde aynı hızla gitmez. DNA’nın GC ce zen-gin bölgelerinde yavaşlar. Bir RNAP molekülünce DNA üstünde açık tutulan baz çifti sayısı yak-laşık olarak 17’dir. RNAP ilerledikçe arkada kalan bölgeler yeniden çifte sarmal yapıya girerlerken, uzayan RNA iplikçiği de 5’ ucundan itibaren bu bölgelerden ayrılmaya devam eder.
Şekil 15.4. RNA Sentezinde Uzama Evresinin Şematik Gösterilişi
4) RNA Sentezinin Bitiş Evresi
RNA sentezinin bitişi, DNA ‘nın özel bir baz dizilim bölgesinde gerçekleşir. Bu bölge, ba-zen RNAP’ın kendisi,bazen de rho (ρ) proteini ya da bitiş proteini denilen, 200 Kd’luk bir tetramer tarafından tanınır. Sentezi bitmiş RNA ile RNAP,DNA’dan ayrılırlar. RNA ‘nın bitim bölgesindeki DNA kesimi, promotorün -35 bölgesinde görüldüğü gibi aralıklı palindrom dizilimlidir(*) Bu bölge RNA’ya çevrildiğinde ,arada kalan bölge bir halka , palindromik kesim de bu halkanın sap kısmını oluşturur. Sapın halkaya yakın kısmı GC’ ce zengindir. Bitişe doğru da kalıp DNA zinciri üstünde bulunan 6-8 kadar A nedeni ile UUU... ile tamamlanır. Sentezi bitmek üzere olan RNA’ya bağlanan rho proteini ATPaz aktivitesi de gösterir. RNA sentezinin bitimindeki etkileşimleri tam olarak ay-dınlatılmamıştır. Ancak rho proteininin RNAP ‘a bağlanmadığı bilinmektedir
Şekil 15.5. Bakterilerde DNA üstünde sentezinin bitiş bölgesini ve sentezlenmiş RNA ‘nın 3’ tarafındaki baz dizilimlerinin gösterilişi(Rho proteini gerektirmeyen bitiş bölgesi) (*)
VII- ÖKARYOTLARDA RNA SENTEZİ
Ökaryotlarda farklı RNA‘ları sentezleyen 3 çeşit RNAP bulunur:
1- RNAP-I, II ve III. Bunlar RNAP-A, B ve C olarak da bilinirler.
2- RNAP-I, çekirdekçikte (nükleolus’da ) bulunur ve rRNA’ları sentezler.
3- RNA-II, çekirdek plazmasında (nükleoplazmada ) bulunur ve mRNA’ları sentezler.
α-amitinin (bir çeşit şapkalı mantar zehiri) tarafından şiddetle baskılanır (10-8 –10-9 M düzeyinde ihnibisyon).
4- RNAP-III, çekirdek plazmasında bulunur ve tRNAP’larla 5SrRNA’yı sentezler.α-amani-tine az duyarlıdır.
Ökaryotik RNAP ‘lar 500-600 kd ağırlıktadırlar. Prokaryatlardaki tek RNA’ın temel yapısı-na benzer şekilde alt birimler bulundururlar (iki büyük ve belli sayılarda da küçük alt birimler taşır-lar.) Alt birimlerinde, bakterininkilere benzer aminoasit dizilimi de gösterirler. Her alt birimin özel görevi henüz bilinmemektedir.
Ökaryot promotörleri ve gen kontrol bölgeleri,genelde bakterilerinkinden daha karmaşık bir düzenlenme gösterirler. Kabaca iki bölgeden biri transkripsiyonun nereden başlayacağına,diğeri de hangi sıklıkla yineleneceğini belirler. RNAP dışında her bir bölgeyi tanıyan özel proteinler (faktör-ler) bulunur. Aynı bir DNAP molekülü üstünde bulunan gen kontrol bölgelerine Cis etkileşimli ele-manlar,başka kromozomlar üstünde sentezlenip de diğer kromozomlardaki gen bölgelerini kontrol eden faktörlere de(hormonlar dahil)trans etkileşimli elemanlar denilir.
Ökaryot genlerinden II. grupta olanlar(mRNA genleri ),yapısal bölgelerinin(mRNA‘ya kop-yalanan bölgelerinin ) dışında, bakteride görülen -35 ve- 10 bölgelerine benzer CAAT ve TATAAT (kısaca TATA) dizilimleri bulundururlar. Her ikisi de kodlayıcı iplikcik üstünde bulunan dizilimler-dir. TATA ‘nın transkripsiyonun uygun yerde başlamasında, CAAT’ın da transkripsiyonun hangi sıklıkla yineleneceğinde etkili olduğu var sayılır. Bu bölgelere farklı transkripsiyon faktörleri (TF) bağlanır. CAAT ve TATA dizilimi dışında,yapısal genin her iki tarafında 3’’—> 5’ yada 5’—>3’ yönlü olarak dizilebilen transkripsiyonu yükseltici / susturucu ve başka kontrol bölgeleri bulunabilir. Her biri özel proteinlerle etkileşerek gen ifadelerini değiştirirler. Bazen bu bölgelerle hormonlar, cAMP, metal iyonları ve değişik kimyasallar da etkileşime girebilirler. Genlerin dokuya özgü ifadeleri de DNA üstündeki özel bölgeler ve bu bölgelerle etkileşen faktörlerce sağlanırlar.
Ökaryotlardaki RNA sentezlerinin bitiş sinyalleri yeteri kadar aydınlatılamamıştır. mRNA’ ların bitiminde özel baz dizilim bölgelerinin bulunduğu ve 3’ ucunun belirmesinde endonükleazla-rın görev aldıkları bilinmektedir.
DNAP-III tarafından sentezlenen tRNA genleri ile küçük molekül ağırlıklı RNA genlerinin ortalarında (intragenik), aralıklı olarak bulunan ,A ve B diye ikiye ayrılmış bir promotör bölge bu-lunur. A ve B blokları arasında ki bölgeler, olgun tRNA’ların DHUve TΨC halkalarının (kollarının) yapısına karışmış olarak ifade olunurlar. Sentezin başlangıç noktası, A bloğunun 10 –16 baz üstün-de (kalıp zincirin 5’tarafında )bulunur.
Yine RNAP-III tarafından sentezlenen 5S RNA da intragenik bir promotör bölge bulundurur ve bu bölge trans etkileşimli bir faktör (protein)tarafından tanınarak , RNAP-III’ün bu bölgeye bağ-lanması sağlanır. tRNA genleri için de bu tür trans etkileşimli elemanlar düşünülmektedir.
Prokaryotlarda mRNA transkripsiyonu tamamlanmadan önce , bu m RNA’ların 5’ucundan itibaren translasyona da başlanır. Hatta prokaryotlarda, replikasyon,transkripsiyon ve translasyonu aynı zamanda, aynı bir DNA molekülü üstünde görmek mümkündür.
Ökaryotlarda ise, transkripsiyonun yeri çekirdek içi(nükleoplazma)olduğu halde, translasyon sitoplazmada gerçekleşir.
Tüm ökaryotik RNA çeşitleri de fonksiyonel (işlevsel)olmadan önce,çoğu çekirdek içinde olmak üzere, önemli değişimlere (processing’e) uğrarlar.
Birincil sentezden sonra her iki uca nükleotid eklenmesi, ara bölgelerin(intron)çıkartılması, baz ve ribozların alkillenmesi...bu değişimlere birer örnektirler.
Genetik
-
İnsanlarda Kaç Kromozom Vardır?
-
Sık görülen mikrodelesyon sendromları nelerdir?
-
Bilim insanları kromozomları nasıl inceler?
-
Arkea'da Kromozomlar ve DNA Replikasyonu
-
DNA Onarım Mekanizmaları Nelerdir?
-
DNA hasarına neden olan etkenler nelerdir?
-
XYY Süper Erkek Sendromu - JACOB’S, Sendromu
-
Bitki doku kültürü çalışmaları ile haploid bitkiler elde edilebilir
-
Gram pozitif bakterilerden genomik DNA izolasyon protokolü
-
E. coli bakterisinden genomik DNA izolasyon protokolü
-
DNA’nın Keşfi
-
İnsan Genom Projesi Nedir ? Amaçları Nelerdir ?
-
Genomik mikrodizilimlerle ikilenme teşhisi yöntemi
-
Gen duplikasyonu ve amplifikasyonu nedir?
-
DNA ile RNA Arasndaki Farklar ve Benzerlikler Nelerdir