Transkripsiyona Genel Bakış RNA nın genetik ve fonksiyonel olarak iki farklı seviyede rol üstlendiğini vurgulamak gerekir.genetik seviyede, RNA mrna aracılığıyla DNA dan bilgi taşır. Genetik bilginin DNA dan RNA ya transkripsiyonu,rna polimeraz enzimi tarafından gerçekleştirilir.rna polimeraz sentezi başlatmak için primere ihtiyaç duymaz.
RNA Polimerazlar RNA polimerazın DNA kalıbı,çift zincirli bir DNA molekülüdür.fakat herhangi bir gen için,iki zincirden sadece bir tanesi transkriptlenir. Bakteriler ve arkeler tek bir RNA polimeraza sahipken,ökaryotlarda nükleus üç tane polimeraz içerir.
E. Coli nin enzimi α,β,β ve σ olmak üzere 4 farklı alt üniteye sahip olup, α iki kopya şeklinde bulunur.alt üniteler birbiriyle etkileşerek RNA polimeraz holo enzimi olarak isimlendirilen aktif enzimi oluşturur. Fakat,sigma faktör diğerleri gibi güçlüce bağlanmaz ve kolaylıkla ayrılarak RNA polimeraz kor enzim olarak isimlendirilen enzimin oluşmasına yol açar.
Sigmanın rolü,rna sentezinin başlaması için DNA üzerindeki uygun bölgenin tanınmasını sağlamaktır.
PROMOTORLAR Bir RNA zincirini doğru bir şekilde başlatabilmek için,ilk önce RNA polimerazın DNA üzerinde bulunan uygun bölgeleri tanıması gerekir.bu uygun bölgeler promotorlar adını alır.
RNA polimeraz holo enzimleri,promotorları paylaştıkları karakteristik yapı sayesinde tanır. Pribnow kutusu
Sigma faktör çeşitliliği Tek bir organizma,çok sayıda çeşitli sigma faktörler sentezleyebilir.bu alternatif sigma faktörleri,rna polimerazın farklı çok sayıdaki promotor dizilerini tanımasına izin verir.bu durum genlerin ekspresyonlarını kontrol etmek için bir yoldur.
Transkripsiyon üç basamakta gerçekleşir: 1. Başlangıç 2. Uzama 3. sonlanma
Başlangıç İlk olarak RNA polimeraz promotore bağlanır ve bir kapalı kompleks oluştururlar.burada DNA hala çift sarmallı durumdadır. Daha sonra kapalı kompleksten açık komplekse geçiş olur.burada çift sarmallı DNA zincirleri ayrılır. İlk iki nükleoit getirilip aktif bölgeye takılır.aynı yolda,diğer nükleotitler büyüyen RNA zincirine getirilip takılır.
Enzim 10 ribonükleotitlik kısa RNA zincirleri sentezler.bunlar etkisizdir. Enzim 10 nükleotitden daha uzun bir trankript yaptığı zaman polimeraz promotorden uzaklaşır ve uzama fazına geçilir.
Uzama Enzim ilerledikçe DNA yı açar.hareketi boyunca büyüyen RNA zinciri kalıptan ayrılır.yeni sentezlenen RNA,DNA dan ayrıldıkça açılmış olan DNA kapanarak orijinal ikili sarmala dönüşür.
Sonlanma Transkripsiyon,Transkripsiyon sonlandırıcılar olarak isimlendirilen özel bölgelerde durur. Sonlanma iki şekilde gerçekleşebilir: 1. Rho bağımlı sonlanma 2. Rho bağımsız sonlanma
Rho bağımlı sonlanma Bu tip sonlanmada rho proteinine ihtiyaç duyulur.üç şekilde gerçekleşebilir: 1. DNA ve RNA nın salınmasını takiben Rho, RNA polimerazı uzaklaştırabilir. 2. Rho, RNA yı RNA polimerazdan uzaklaştırabilir. 3. Rho,RNA polimeraz enzimi üzerinde konformasyonel değişim meydana getirir.
Rho bağımsız sonlanma Bakterilerde,çoğunlukla merkez kısmı tekrar etmeyen,ters yönlü bir tekrar diziden oluşan terminasyon dizisi vardır.böyle bir DNA dizisi transkriptlendiği zaman,rna zincir içi baz eşleşmesiyle bir gövde halka yapı oluşturabilir.böylesi dizi şekilleri,herhangi bir ekstra faktör ilave etmeksizin terminasyona yol açar ve intrinsik sonlandırıcılar olarak ifade edilirler.
Transkripsiyon regülasyonu tipik olarak proteinlerin DNA ya bağlanabilmelerine ihtiyaç duyar.
DNA Bağlanma Proteinleri Küçük moleküller transkripsiyonun düzenlenmesinde sık sık rol oynamalarına rağmen bunu çok nadir direkt olarak gerçekleştirirler. Regülatör proteinler
Proteinlerin Nükleik Asitlerle Etkileşimleri Protein-nükleik asit etkileşimleri proteinin nükleik asit üzerinde herhangi bir yere tutunarak veya özel bir dizi ile etkileşmesine bağlı olarak spesifik ya da nonspesifik bir şekilde olur.
Çoğu DNA bağlanma proteinleri,dna ile dizi özel bir şekilde etkileşir. DNA-bağlanma proteinleri tipik olarak homodimeriktir.herbir polipeptid zinciri üzerinde DNA daki büyük oluk bölgesiyle özel olarak etkileşen bir domain mevcuttur.
Heliks döngü heliks Bu motif, α heliks sekonder yapılı bir polipeptid içerir.bu,dna ile spesifik olarak ilişkiye giren tanıma heliksidir.tanıma heliksi üç aminoaside tutunur.birincisi,bir glisin olup proteinin döngü oluşturmasında görev yapar.
Çinko Parmak Amino asitlerin parmak kısmı α heliksten oluşur. Protein üzerinde bağlanmada rol alan en az iki çinko parmak vardır.
Lösin fermuarı Bu motif DNA ile tek başına ilişki kurmaz. Buna karşılık iki tanıma heliksini doğru konumda tutarak DNA ya bağlanmalarında iş görür.
Transkripsiyonun Negatif Kontrolü Bakterilerde enzim sentezlerinin kontrolü için çok sayıda farklı mekanizmaların olduğu ve hepsinin de organizmanın içinde yaşadığı ortamdan, özellikle küçük özel moleküllerin var olup olmamasından önemli ölçüde etkilendiği bilinmektedir.
Enzim Represyonu ve İndüksiyonu Genellikle özel bir ürünün sentezini katalizleyen enzimler,eğer besiyeri içerisinde bu ürün yeterli miktarlarda mevcutsa sentezlenmez. Örneğin arjinin fazla miktarda olması bu enzimlerin sentezini baskılar.bu olay enzim represyonu olarak adlandırılır.
Enzim indüksiyonunda,enzim sadece substrat ortamda olduğu zaman üretilir. Örneğin, laktozlu bir ortamda büyüyen E.coli β- galaktosidaz enzimi sayesinde laktozu parçalar.eğer laktoz besiyerinde yok ise enzim sentezlenmez,fakat laktoz eklenince sentez hemen başlar.bu mekanizma,sadece ihtiyaç duyulduğu zaman özel enzimlerin, sentezlenebilmelerini sağlar.
Enzim indüksiyonunu başlatan madde indüsür ve enzim sentezini engelleyen madde ise korepresör olarak isimlendirilir. Daima küçük moleküller olan bu maddeler hep birlikte efektörler olarak adlandırılır.
Represyon ve İndüksiyon Mekanizması Baskılanbilen bir enzim durumunda,korepresör hücrede bulunan ve arjinin baskılayıcı özel bir protein (represör) ile birleşir.baskılayıcı protein kendi başına bir allosterik protein olup korepresörle bağlandığı zaman konformasyonu değişebilir.
Enzim indüksiyonu aynı zamanda bir represör tarafından kontrol edilebilir.özel represör protein indükleyici yokluğunda aktif olur ve transkripsiyonu tamamıyla engeller.indükleyici ilave edildiği zaman,represör ile birleşir ve onu inaktifleştirir.
Represörün rolü engelleme olduğundan represörün katıldığı regülasyon negatif kontrol olarak adlandırılır.
Transkripsiyonun Pozitif Kontrolü Pozitif kontrolde,düzenleyici protein RNA polimerazın bağlanmasını aktifleştirdiğinden pozitif olarak ifade edilir.
E.coli de maltoz katabolizması Transkripsiyon bir aktivatör proteinin aktivitesine ihtiyaç duyar. Maltoz aktivatör proteinin DNA ya bağlanabilmesi için önce maltoza bağlanması gerekir.maltoz aktivatör protein DNA ya bağlandığı zaman RNA polimerazın transkripsiyona başlamasına izin verir.
Aktivatör Proteinlerin Bağlanması Aktivatör proteinin DNA ya bağlanması RNA polimerazın promotoru tanımasına yardımcı olur ve transkripsiyon başlar. Örneğin aktivatör protein DNA yı bükerek DNA nın yapısında değişikliğe sebep olur. Alternatif olarak,aktivatör protein direkt olarak RNA polimerazla etkileşebilir.
KAYNAKÇA: BROCK BİOLOGYOF MİCROORGANİSMS MOLEKÜLER BİOLOGY OF THE GENE MOLEKÜLER BİYOLOJİ
HAZIRLAYAN : Ayşe CEBECİ