Kloroplast Translasyonu

Transkript

1 Kloroplast Translasyonu Translasyonu bakterilere benzer: Ribozomlar: -70S (L50S ve S 30S alt üniteleri vardır) - 23S (L), 16S (S), ve 5S (L) rrnalar içerir. -Her alt ünite (L ve S) ~30 protein içerir. İnisiyasyon faktörleri: if1, if2, if3 Elongasyon faktörleri: ef-tu, ef-ts, ve G Translasyon fmet (formillenmiş Met)ile başlar.

2 mrnalar translasyon için nasıl seçilirler? Birçok cp mrnalarıs bir Shine-Dalgarno dizisi içerirler; bu diziler 16S rrna 3'-ucundaki dizilerle eşleşir. S-D start 5'----GGAGG AUG mrna 3'----CCUCC ' 16S rrna Başlangıç kodonu (AUG) translasyonun doğru başlaması için büyük önem taşır. İnternal ORF ları polisistronik transkript oluşturur.

3 Fig mrna tanıma/bağlanma bölgesi, plastid mrnalarında Shine-Dalgarno dizlerini tanır.

4 Bakterilerle farklar 1. Many chloroplast mrnas have relatively 1. Uzun (~ 300 nt) 5' translasyonu yapılmayan bölgeler (UTR) proteinlere bağlanır. 2. Birçok koroplast mrnası S-D dizisi taşımaz, önemli değilmidir, yoksa kalıntı mıdır? 3. Başka bir inisiyasyon mekanizması olması gerekir. Tarama mı olur? Bazı proteinler 5 UTRlere bağlanır ve of mrnaların translayonnunu uyarırlar.

5 Kloroplast trnaları:

6 Kloroplast Gen Anlatımının Düzenlenmesi Genelde fitomorfogenez sırasında çalışılmıştır. kotiledon ve yaprak gelişiminde yeşerme" (etioplast - > kloroplast). Işık- karanlık peryodunda olgun kloroplastlarla da çalışılmıştır. Is, soğuk ve radyasyon gibi bazı sters yanıtlarında da çalışılmıştır. Çoğu genler için değişik düzeylerde düzenlenme olur. Genellemek zor fakat bazı veriler var.

7 Plastidlerde Transkripsiyonal Regülasyon Transkripsiyonal regülasyon genelde global veya büyük düzeydedir. NEP erken gelişmede etkilidir, PEP sonra etkili olur (etiyoplast kloroplast) PEP-transkripsiyonu olan geneler birlikte artar veya azalır. Örnek Tüm transkripsiyon yeşermede artar, fakat kloroplast kromoplast dönüşümünde azalır. Gene-özgün transkripsiyonal düzenleme için de örnekler vardır. psbd/psbc promoter açılımı ışıkla uyarılır.

8 Plastid gelişimi plastiktir, genellikle nuklear kontrol altındadır. Gövdeler: PEP NEP light proplastidler etioplastlar kloroplastlar kromoplastlar Kökler: proplastidler amiloplastlar

9 psbd-psbc Işık-yanıtlı Promotör (LRP veya BLRP) Işıkta olur mavi ışık ve UV ile uyarılır. Sirkadian ritm de gösterir. Yüksek bitkilerde evolüsyoner olarak korunmuştur. PEP-tipi promotör, fakat -35 bölgesi elzem değildir. 2 upstream bölge ışık yanıtı için önemlidir : PGT ve AAG kutuları. Kutular proretine bağlanır (PTF1, AGF); PTF1 bağlanması ADP-bağımlı fosforilasyon ile inhibe edilir (ADP düzeyi karanlıkta artar).

10 BLRP promotör

11 psbd BLRP Schematic diagram of the barley psbd-lrp and constructs used for plastid transformation. A. The boxed regions identify conserved sequences which include the PGT-box ( 71 to 100), AAG-box ( 36 to 56) and the prokaryotic-like 10 ( 7 to 12) and 35 ( 28 to 33) promoter elements. The psbd open-reading frame is shown at the far right. The direction of transcription is represented as an arrow and the initiation site is labeled as +1. A sequence alignment between the barley (Sexton et al., 1990b) and tobacco (Shinozaki et al., 1986) psbd-lrp was made with the ClustalW 1.7 Multiple Sequence Alignment Program. Aligned nucleotide sequences corresponding to conserved sequences are boxed in and labeled accordingly. Numbering of nucleotides and designation of conserved promoter elements are in accordance with the structure of the barley psbd-lrp from the transcription initiation site (+1). (From Thum et al. 2001)

12 Transkripsiyon kompleksi promotör modelleri psbd BLRP, rbcl ve psba promotörleri Kim, M. et al. J. Biol. Chem. 1999;274: ekstra TATA kutuları Olgun kloroplastlarda yüksek oranda transkripsiyona neden olur.

13 RNA kırpılması ve stabilitesinin düzenlenmesi 1. psba intronlarının (Group I) kırpılması Chlamydomonas ta ışıkla uyarılır. 2. Bazı fotosenthetik gen intronlarının (Group II) kırpılması is inefficient in mısır köklerinde (amiloplastlar) da olmaz fakat, yapraklarda olur. 3. Bazı plastid mrnalarının stabilitesi yeşillenme sırasında artar (psba), fakat olgun kloroplastlarda ışıkta azalır.

14 Translasyonal Düzenlenme Cp mrnaları nispeten uzun ömürlüdürler (yarılanma zamanı saat veya fazlası) Translasyon düzenlenmesi: 1. Global değişikliklerle (Örn ışık-karanlık siklusu) gündüz yüksek, gece düşük gibi 2. Bazı koşullarda özel mrnaların translasyonu ile Örn. Yüksek ışık yoğunluğu psba translasyonunu arttırırve rbcl translasyonunu azaltır.

15 Işıkla aktive olan translasyon psba mrna Kompleks proteinler ışıkta psba mrna nın 5 UTRsine bağlanır. Gel de izlenebilir. Box 9.4 in Buchanan et al.

16 psba mrna da 5 UTR ye bağlanan proteinler 1. PABP - polya-bağlanma proteinine benzer, 5 UTR de A-U zengin bölgeye bağlanır, translasyonu aktive eder. 2. PDI Disülfid isomeraz proteini (disülfid bağlarını azaltır), PABP ı RNA ya bağlanması için aktive eder. 3. Kinaz ADP düzeylerine yanır verir, yüksek [ADP], kinaz PDI fosforlayarak aktivasyonunu azaltır.

17 psba translasyonunun aktivasyon modeli (ışıkla fotosentez sırasında) Fig in Buchanan et al.

18 RuBPCase LS nin SS tarafından Translasyonal regülasyonu SS bir biçimde rbcl mrna translasyonunu uyarır. Fig in Buchanan et al.

19 Kaba Thylakoidler Polyribosom (polisom) thylakoid membranlarına bağlı olarak gözlenebilir. Bu polisomlardan bazıları membrana yeni proteinlerle bağlanabilir. Polisomlar thylakoid membran proteinlerinin kolayca membran içine girişini sağlarlar. Kloroplastlar da Signal Tanıma Partikülleri (SRP) homologlarını taşırlar.

20 Chlamydomonas Thylakoid-bağlı polizomlar Occur in the light period of a light-dark cycle polizom polizom A. Michaels, M. Margulies and G. Palade (~1972)

21 Stabilization of nascent chlorophyll - binding proteins of PSI and PSII with Klorofil Fig 9.24 in Buchanan et al.

22 Kloroplastlarda protein stabilitesinin düzenlenmesi Protein stabilitesi: 1. Kofaktörlerin bağlanması (örn. klorofil) 2. multi-subunit enzimi kompleksinde diğer alt unitelerle bağlandan ettkilenir.

23 Fotoinhibisyon: of photosynthesis at very high light flux Box 9.6 in Buchanan et al. Fotosystem II zararı kritiktir.

24 psba ~32-35 kda PSII D1 polipeptidi kodlar. Yamamoto, Plant Cell Physiol D1 protein ışıkta yıkılır ve kolay bozunur.

25 D1 yıkımı ve yerine konması önemlidir. Fotoinhibitör ışık yoğunluğunda, PSIInin D1 proteini daha hızlı zarar görür ve bozulur. Çok düşük ışık yoğunluğunda, D1 yıkımı, sentezi ve yerine konması zararla orantılıdır.

26 Kloroplast Gen anlatımının Nuklear Kontrolu Spesifik cp genlerinin nuklear genlerin kontrolu altında olduğu bulunmuştur. Birçok Mendel (nuklear) mutant plastid gelişimini ve Cp genlerini etkiler.

27 Chlamydomonas da Cp genleri ve onları etkileyeb nuklear genler in. Cp geni etki kademesi no. nuklear lokus psba translasyon 2 psbb RNA stabilitesi 1 psbc translasyon 1 psbd translasyon 1 psbd RNA stabilitesi 1 rbcl RNA stabilitesi 1 psaa Trans-kırpılma 14 atpa RNA stabilitesi 1 atpb translasyon 1 rbcl Transkripsiyon? 1

28 Kloroplast genleri de nuklear genleri kontrol eder mi? Fotosentezle ilgili nuklear genlerin eğer plastid gelişmezse ve hatalı gelişirse anlatımı azalır. - Plastidlerden nukleusa sinyal gidebilir. Signal? - küçük moleküller? - Klorofil sentezindeki ara ürünler?