Ders 5 - mrna yapısı, İşlenmesi ve İşlevleri - II -

Transkript

1 Ders 5 - mrna yapısı, İşlenmesi ve İşlevleri - II - Pre-mRNA (hnrna) cap mrna AAAAAAAAAAAAA

2 RNA Splicing Ökaryot genlerinin çoğu intron içerir ve bu diziler protein kodlamazlar trna ve rrna genlerinde de bulunurlar. İntronlar RNA sentezi sürerken ve CAP yapısı eklendikten sonra çıkarılırlar. İntronların uzaklaşgrılması ve ekzonların birleşhrilmesi olayına Splicing adı verilir (bir teyp yada sinema bandında bazı bölümleri çıkarıp atmak düzeltmek gibi).

3 RNA Splicing Splicing kodlayan dizileri yani ekzonları yan yana gehrir. İntron sayı ve boyu ve bulunduğu organizmaya göre değişir. Memeli intron boyu ortalama 2000 nt Hr. İnsan Muchenne Müskülar Distrofi geninde 79 ekzon 78 intron bulunur ve genin tamamı 2.5 milyon baz çiuinden oluşur. Splicing sonrası mrna da nükleohtlik 79 ekzon yan yana gelir.

4 RNA Splicing Hücre çekirdeğinde gerçekleşir.

5 Korunan splice bölgeleri ekzon ve intronlar tarazndan paylaşılır. Donörden (3') ve alıcıdan (5') farklı sinyaller gelir.

6 Intron-ekzon birleşim noktaları splicing reaksiyonunun gerçekleşhği noktalardır. Bu noktalarda bulunan diziler türler arasında ve genlerde aynıdır. Herbir intron iki uçtan kesilir ve bu uçlar 5 ucunda her zaman GU ve 3 ucunda AG taşır (GU-AG kuralı). Diğer değişmez bölge 3 splice bölgesinden nükleoht önde bulunan A nükleohdidir. Bu birim ara bir reaksiyonda görev alır ve intronun kesilmesi için gereklidir.

7 Bu korunmuş nükleohdler small nüklear ribonükleprotein parhkülleri (snrnp) tarazndan tanınır (snrna ve protein kompleksi). Bu işlevsel snrnp splicing birimi Splicesome olarak adlandırılır. Splicesome da bulunan snrna lar korunmuş intron dizileri ile H bağı kurarak splice bölgelerini karşılıklı olarak dizer. Sonraki aşama splicesome un reaksiyonu katalizyerek intronları uzaklaşgrmasıdır. Bu intron uzaklaşgrma 2 aşamada gerçekleşir.

8 Splice 1, intronun bir ucunun korunmuş Adenin e tutunmasını sağlar ve kovboy kemenh biçiminde bir yapı oluşur (lariat). Splice 2 kemenh serbest bırakır ve iki ekzon ucunu birleşhrir.

9 5 Exon 1 Exon 2 GU A AG 5 splice site Branch site 3 splice site U1 binds to 5 splice site. U2 binds to branch site. 3 5 U1 snrnp U2 snrnp A 3 U4/U6 and U5 trimer binds. Intron loops out and exons are brought closer together. A U2 5 U1 U4/U6 snrnp U5 snrnp 3

10 U1 U4 A 5 splice site is cut. 5 end of intron is connected to the A in the branch site to form a lariat. U1 and U4 are released. U2 5 U6 U5 3 3 splice site is cut. Exon 1 is connected to exon 2. The intron (in the form of a lariat) is released along with U2, U5, and U6 (intron will be degraded). A U2 Intron plus U2, U5, and U6 U6 U5 5 Exon 1 Exon 2 3 Two connected exons

11

12 Alterna?f Splice Farklı splice paternleri aynı pre-mrna dizisinde olabilir. Aynı genden farklı ürünler elde edilebilir. Aynı hücrede gelişimsel sürecin farklı aşamalarında ve farklı organlarda görülür.

13 Alfa tropomiyozin pre-mrnasının alternahf splicing ile çeşitli dokularda oluşturduğu proteinler

14 Splicing Hataları

15 Nukleustan Sitozole mrna Taşınımı mrna'lar pre-mrna işlemesinin tamamlanmasını takiben kromozom bölgelerinden inter-kromozomal alanlara salınır. mrna'lar, inter-kromozomal boşluklardan difüzyon yoluyla nükleer membrana doğru hareket eder. Sadece mrna eksportunda görevli olarak işlev gören birçok faktör tanımlanmışgr. Hem mrna hem de Nükleer Por Kompleksine bağlanabilen faktörler, mrna eksportunda aracılık etmeye yardımcı olur.

16 Nükleustan Sitozole mrna Taşınımı Nükleer Por Kompleksi Görevi: Nukleus ile sitoplazma arasındaki seçici trafik Nukleoporinler denen 100 çeşit protein içerir. AkHf bir hücre nükleusunun her µm 2 sinde por kompleksi bulunur (tüm nükleusta por) İnakHf bir hücre nükleusunda her µm 2 de 1-3 por bulunur. S fazındaki bir hücrede nükleus içine 3 dk da 10 6 histon girer.

17 Nukleustan Sitozole mrna Taşınımı Kontrollü transport ( Gated Transport ) Bu mekanizmada, nükleus porları, seçici bir kapı gibi fonksiyon gösterir. Nükleusa özgü, makromoleküllerin ve makromoleküllerin birleşmesiyle oluşan moleküllerin akhf transport ile, Küçük moleküllerin ise difüzyon ile geçişini sağlarlar. Saniyede 1000 molekül geçiş yapar.

18 Nukleustan Sitozole mrna Taşınımı RNA lar nükleus zarzndan Ribonükleoprotein (RNP) kompleksleri olarak taşınırlar. Kompleksteki bazı proteinler nükleer taşıma reseptörleri tarazndan tanınan nükleer çıkış sinyali (NES) taşırlar. Ökaryot hücrelerde mrna ların, rrna ların ve trna ların nükleustan çıkışı gen ekspresyonunda krihk bir basamakgr. RNA ların nükleer por kompleksinden dışarı gönderilmesi akhf ve GTP bağlayan protein Ran a ihhyaç duyulan enerji bağımlı bir olaydır.

19 Nukleustan Sitozole mrna Taşınımı Sadece olgun mrna lar nükleustan dışarı taşınırlar. Olgun mrna lar nükleustan sitoplazmaya taşınmaları sırasında, en az 20 proteinlik bir setle (pre-mrna protein kompleksi oluşturarak) etkileşim kurarlar. En az iki mrnp proteini nükleer çıkış sinyaline sahiphr ve mrnaların sitoplazmaya taşınmasında işlev gördükleri düşünülmektedir.

20 Nukleustan Sitozole mrna Taşınımı Bunlar arasında NES taşıyan Ran-GTP ve eksportu sağlayan exporhn benzeri proteinler (ExporHn 1) vardır. Nükleer por kompleksinden çıkışta NES taşıyan proteinler ayrılır. Sitoplazmaya çıkan Ran-GTP hidrolizlenir. Kompleks dağılır. Ran/GDP ve exporhn 1 nükleusa geri döner. Sitoplazmik mrna ya sitoplazmik mrnp ler bağlanır.

21 Hücresel mrna lar Farklı Hızlarda Yıkılırlar Vertebralı hücresinde ortalama mrna yarı ömrü yaklaşık 3 saapr. Bakteriyel mrna nın yarı ömrü ise yaklaşık 1.5 dakika dır. RNA ribonükleazlar ile yıkılır. ÖkaryoHk hücrelerde 5 CAP ve poli-a birçok mrna nın stabilitesi için önemlidir.

22 RNA yıkımı m7gppp AAAAAAAAAAAAAAAA poly A shortening Deadenylase complex m7gppp AAA Decapitation Decapping enzyme (DCP1 complex) AAA 5-3 exonucleolytic cleavage Xrn1 complex

23 RNA yıkımı mrna instabilitesi ribonükleazların akhvitesinden kaynaklanmaktadır. Ribonükleazların substrat tercihleri ve akhvite şekilleri farklıdır. Endoribonükleaz - Bir RNA'yı dizinin i.indeki bir bölgeden kesen bir ribonükleaz. Ekzoribonükleaz - RNA'dan terminal ribonükleohdleri uzaklaşgran bir ribonükleaz.

24 RNA yarı ömürleri

25 RNA yarı ömürleri Prokaryo?c 5 uçtan yıkım hemen başlar (3 ucunda transkripsiyon bitmeden) Eukaryo?c cfos mrna (hücre döngüsü geni) Yarı ömür: dk Kısa poly-a kuyruğu Hemoglobin Yarı ömür: 24 saat Uzun poly-a kuyruğu

26 RNA Stabilitesi Bir mrna'daki spesifik cis elemanları, mrna yıkım oranını etkiler. Destabilizing Elements (DE) mrna yıkımını hızlandırabilirken, Stabilizing Elements (SE) mrna yıkımını azalgr. AU-rich elementler (ARE), memelilerde yaygın olarak DE dizileridir ve çeşitli proteinlere bağlanırlar. Bazı DE-bağlanıcı proteinler yıkım makinesinin bileşenleri ile etkileşime girer ve onları yıkım işlevi için mrna ya gehrirler. SE dizileri oldukça kararlı mrna'larda bulunur.

27 RNA Stabilitesi

28 RNA Stabilitesi RNA yıkım oranları, çeşitli sinyallere yanıt olarak değişebilir. Iron-response elemenh (IRE) Stabilite ve translasyonu hücresel demir konsantrasyonu ile düzenlenen bazı mrna'larda bir cis dizisi bulunur.

29 RNA Lokalizasyonu mrna'ların spesifik lokalizasyonu, hücrelerde ve gelişen embriyolarda farklı fonksiyonların gerçekleşhrilmesine imkan sağlar. Lokalizasyon, hedef mrna üzerinde cis-elemanları ve lokalizasyonu yönlendirmek için trans-faktörleri gerekhrir. Posta kodu (veya lokalizasyon sinyali) - Hücresel lokalizasyonu yönlendirmeyle ilgili çok sayıda mrna cis elemenh vardır. Hakim akhf aktarım mekanizması, mrnp'lerin, hücre iskeleh yolları boyunca yönlendirilmiş harekeh içerir.

30 RNA Lokalizasyonu mrna hücre içerisinde değişik kompartmanlara akhn ve tübüline bağlı olarak lokalize olur.

31 Ash1 mrna spesifik olarak yeni oluşan hücreye lokalize olur.

32 RNA Lokalizasyonu mrna lokalizasyonu 3 UTR dizisi içerisinde bulunan spesifik dizilerle gerçekleşir.

33

34

35

36