RNA Sentezi (Transkripsiyon) Prof.Dr.T

Transkript

1 RNA Sentezi (Transkripsiyon) Prof.Dr.T.Tülay Akçay

2 Sistron genetik ekspresyon un(ifadenin) en küçük k birimidir.tek bir mrna birden fazla protein transle ediyorsa polisistronik mrna dır. Operonlar ve polisistronik mrna bakterilerde vardır, r,ökaryotlarda yoktur.

3 DNA yı oluşturan deoksiribonükleotidlerin kleotidlerin dizimi organizmanın n genetik planını oluşturur RNA,DNA nın çalışan bir kopyasıdır. Transkripsiyon un özellikleri: 1- Çok seçici olması 2- RNA transkriptinin çeşitli modifikasyonlara uğraması

4 1-Çok seçici olması: DNA nın n bazı bölgelerinde (ekstiron( ekstiron) transkripsiyon yapılır Diğer bölgelerde b lgelerde transkripsiyon yapılmaz( lmaz(intron) Bu seçici iciğilinilin nedeni,kısmen DNA nın nükleotid dizisinde saklıdır.

5 DNA dizimi, traskripsiyonun nerde başlayaca layacağını ve nerede duracağı bilgisini RNA polimeraza verir. Transkripsiyonel işlemin seçici iciğili,farklı dokuların n biyokimyasal farklılığı ığını oluşturur.

6 2-RNA transkriptinin çeştli modifikasyonlara uğraması: a) Terminal ilaveler, b) bazların n modifikasyonu, c) iç kısma ait belli bir bölgenin b uzaklaştırılmas lması ve d) birleştirme, inaktif primeri,fonksiyonel moleküle dönüştürür. d r.

7 Prokaryotik Genlerin Transkripsiyonu RNA Polimerazın Özelliği Çok sayıda alt birimden oluşur ur DNA zincirinin başlang langıç (promotör) bölgesini tanır. DNA kalıbının tamamlayıcı RNA kopyasını yapar DNA üzerindeki diziye göre sentezlenecek RNA dizisinin sonlanma bölgesini belirler.

8 RNA Sentezinin Aşamaları Bir E.coli geninin transkripsiyon aşamaları transkripsiyonu ve Sentezin Başlamas laması DNA üzerinde promotor polimerazın bağlanmas lanması, başlamas lamasını sağlar lar. bölgeye RNA transkripsiyonun

9 Genel olarak,, RNA polimeraz tarafından tanınan nan başlang langıç bölgesinin karakteristik nükleotid dizisi bulunur.

10 RNA polimerazın başlang langıç bölgesini tanıyabilmesi içinin δ alt birimi gerekir. Bir kaç fosfodiester bağı oluştuktan sonra alt birim, sentezin tamamlaması içinin çekirdek polimerazdan ayrılır. RNA polimerazın hareketi transkripsiyon kabarcığı ığının ön tarafında pozitif süper sarmal, arka tarafında da negatif süper sarmal oluşturur turur.

11 Transkripsiyon esnasında nda yeni RNA zinciri ile DNA kalıbı geçici olarak kısa uzunlukta RNA-DNA hibrit çift heliksi oluşturur turur. DNA zincirinin doğru okunması içinin gerekli olan bu işlem sonrasında nda oluşan RNA, kısa bir süre sonra bu yapıdan ayrılır.

12 Bilinen herhangi bir gen ürünü içinin transkripsiyonunun başlamas laması düzenlenebilir. Hücrenin protein ihtiyacının karşı şılanabilmesi içinin her bir genin transkripsiyonu dikkatle kontrol edilir. Başlang langıç dizisindeki farklılıktan ktan ötürü RNA polimerazın başlang langıç bölgesine olan ilgisinde gözlenen değişiklikler iklikler bir tür kontrol mekanizmasıdır.

13 Zincir Uzaması Başlang langıç bölgesi tanınd ndığında RNA polimeraz,, DNA dizisinin transkripsiyonuna başlar lar. RNA polimeraz,, DNA polimeraz gibi bir öncüye ihtiyaç göstermez. Endonükleaz veya ekzonükleaz kleaz aktivitesi yoktur.

14 DNA kalıbına enzimin bağlanmas lanması DNA heliksinin lokal katlanmasının açılması ile sonuçlan lanır. Katlanmayı açıcı enzim ve heliks destabilize proteine ihtiyaç yoktur.

15 RNA, yönündende DNA kalıbına ters yönde paralel olarak sentez edilir. Kalıp,, DNA sentezinde olduğu gibi kopya edilmektedir.. DNA üzerindeki G, RNA yapısındaki C bazına na,, C ise G bazına na,, DNA yapısındaki T, RNA molekülündeki A bazına ve kalıptaki A bazı,, RNA yapısındaki U bazına (T yerine) özgüdür. RNA zincirinin uzaması sonlanma işlemine ulaşı şılıncaya kadar devam eder.

16 Sentezin Sonlanması RNA sentezinin sonlanması iki türlü olur. 1- RNA polimeraz, belli bir mesafede yer alan DNA kalıbındaki sonlanma bölgesini tanır (ρ- bağı ğımsız sonlanma), 2- RNA ürünün ve RNA polimerazın serbestleşmesi içinin ilave olarak ρ faktöre gerek vardır (ρ-bağımlı sonlanma).

17 RNA sentezini inhibe eden bazı antibiyotikler hücre büyümesini önlerler. er. -Rifampisin,bakteriakteri RNA polimerazın β alt birimine bağlanarak ilk fosfodiester bağı ğın oluşumu umu önler, transkripsiyonun başlamas lamasını engeller.(tüberkiloza karşı şı)

18 -Actinomisin D, bakterilerde ve ökaryotlarda DNA kalıbına bağlan lanır, DNA üzerinde RNA polimerazın hareketini engeleyerek eyerek, uzama aşamasını inhibe eder. -Aktinomisin D,RNA sentezine bağı ğımlı hücresel işlevlerin araştırılmas lmasında kullanılır. -Akridin de benzer şekilde RNA sentezini baskılar.

19 Amanita phalloides mantarında nda bulunan α- amanitin hayvan hücrelerinde h RNA polimeraz II ye bağlanarak m-rna m oluşumunu umunu engeller. Yüksek derişimlerde imlerde RNA polimeraziii ü de etkiler. Ne RNA polimeraz I ne de phalloides in in kendi polimeraz II enzimi α-amanitinden etkilenmez.

20 Aflatoksin,, güçg üçlü kanser yapıcı maddedir. -DNA replikasyon ve transkripsiyonu inhibe eder. -İyi kurumamış hububat ve fıstf stık k küfünde k bulunur.

21 Eukaryotik RNA Polimerazlar Tip Fonksiyon α-amanitin etkisi I Ribozomal RNA sentezler etkilemez II mrna sentezler düşük d konsantrason bile çok etkili ( mol/l) III trna ve bazı özel Yüksek Y konsantrasyon RNA ları sentezler etkili

22 Transkripsiyon Sonrası RNA Modifikasyonları Primer transkript adını alan yeni sentezlenmiş RNA moleküllerinin llerinin çoğu olgun yapı ve fonksiyonlarına na ulaşmak içinin transkripsiyon sonrası modifikasyonlara uğrarlar. Bazı RNA dizileri primer RNA transkriptinden uzaklaştırılmakta lmakta ve kalıptan bağı ğımsız olarak bazı RNA dizileri eklenmektedir. Bazı bazlarda kovalent modifikasyonlar oluşmaktad maktadır.

23 Primer RNA transkriptinin olgun RNA molekülüne dönüşümünü sağlayan tepkimeler RNA işlemleme veya post- transkripsiyonel modifikasyon olarak isimlendirilmektedir. Prokaryotik trna ve rrna molekülleri lleri ve ökaryotik RNA moleküllerin llerin tümü içinin transkripsiyon sonrası modifikasyon gerekir.

24 Haberci RNA Primer transkript mrna molekülü, genellikle heterojen nükleer RNA (hnrna) olarak isimlendirilir.

25 Transfer RNA Prokaryotik ve ökaryotik transfer RNA molekülleri, düzenlenmesi gereken daha büyük öncül moleküllerden, fazla nükleotidlerin uzaklaştırılması ile oluşurlar. Diğer posttranskripsiyonal modifikasyonlar, 3 ucuna CCA dizisinin ilavesi ve az rastlanan baz oluşturmak üzere özel kısımlardaki bazların modifikasyonunu kapsar.

26 Pekçok hücrede 40 ila 50 farklı trna molekülü bulunmaktadır.

27 Self-spilicing intronlar ve RNazP, ribozymes isimli, biyolojik katalizlerin yeni bir sınıfını oluştururlar tururlar. Bu katalizörler RNA molekülünün hidrolitik bölünme ve transestirifikasyon tepkimelerini sağlar lar.

28 Primer trna molekülü iki farklı posttranskripsiyonal işleme daha uğrayabilir. trna molekülünün karekteristiği olarak 3 ucuna CCA trinükleotidi, trna nükleotidil-transferaz ile eklenir. Ribozomda uzamakta olan polipeptid zincirine amino asitin eklenebilmesi için trna 3 ucundaki adenilat eki özel bir amino asite kovalent olarak bağlanır.

29 Bir defada üç fosfadiester bağı ğının oluşumunu umunu sağlayan benzersiz bir enzim olan trna nükleotidil transferaz,, RNA polimerazın kullandığı mekanizmadan farklı bir mekanizma ile çalışır.

30 trna modifikasyonunun son aşaması bazı bazların metilasyonu, deaminasyonu veya indirgenmesini kapsar. Bu geliştirilmi tirilmiş bazların trna moleküllerinin llerinin pozisyonlarında nda görülür. bazılar ları bütün karakteristik

31 Ribozomal RNA Prokaryotik ve ökaryotik hücrelerin ribozomal RNA molekülleri preribozomal RNA molekülleri olarak isimlendirilen uzun öncül moleküllerden transkripsiyon sonrası modifikasyon ile oluşurlar.

32 Prokaryotlardaki 23S, 16S ve 5S ribozomal RNA molekülleri tek 30SrRNA öncül molekülünden meydana gelirler. Özel kısımlarında metillenen bu öncül moleküllerin parçalanması ile istenilen ribozomal RNA büyüklüğü elde edilmektedir.

33 Ökaryotik RNA benzer metilasyon basamakları ve enzimatik parçalanmalar ile oluşmaktadır.

34

35 İnsan İmmun Yetmezliği i Virüsü (HIV) HIV; Kazanılm lmış immun yetmezliği i sendromuna (AIDS) sebep olur. Standart retroviral gen + pek çok diğer az rastlanmış gen + RNA genomuna sahiptir. Virüsteki env geni geri kalan genom ile birlikte hızlh zlı bir şekilde mutasyona maruz kaldığı ığından etkili aşıa şının geliştirilmesini zorlaştırm rmıştır. Rivörs transkriptaz inhibitörü,, HIV enfekte olmuş bireylerin tedavisinde geniş olarak kullanılan lan ilaçlar ların n temelini oluşturur.

36 AIDS ile mücadelede m HIV rivörs rs transkriptaz inhibitörü; AZT (3 -azido azido- 2,, 3 -deoksitimidin3 deoksitimidin) deoksitimidin analoğudur udur. AZT, T lenfositleri tarafından alınır r ve AZT trifosfata dönüştürülür. r. HIV rivörs rs transkriptazın dttp den den çok AZT trifosfata afinitesi vardır. r. AZT trifosfatın enzime bağlanmas lanması dttp nin bağlanmas lanmasını inhibe eder.azt AZT nin 3 hidroksil grubu da olmadığı için in RNA nın n uzaması sonlanır, viral RNA sentezi durur.

37 AZT, T lenfositleri için i in toksik değildir. Hücrenin DNA polimerazının AZT ye ye, dttp den den daha az afinitesi vardır. r. AZT, 1-51 μm M konsantrasyonunda etkilidir. Bu konsantrasyon HIV rivörs rs transkriptaz ı için in yeterli olmasına karşı şın n DNA replikasyonunda etkili değildir.

38 AZT ilerlemiş AIDS hastalarının n yaşam am sürelerini s 1 1 yıl y arttırabilir. rabilir. HIV enfeksiyonunun erken dönemindeki d bireylerde AIDS in başlamas lamasını geciktirdiği i görülmg lmüştür. Bazı yeni ilaçlar lar örneğin; dideoksiinozin benzer mekanizmayla etki etmektedir.