Sıra | DOSYA ADI | Format | Bağlantı |
---|---|---|---|
01. | Rna’nin Yapisi Ve Transkri̇psi̇yon | pptx | Sunumu İndir |
Transkript
RNA’NIN YAPISI VE TRANSKRİPSİYON2019 - 2020 Eğitim-Öğretim Dönemi 2. KomiteHazırlayan: Arş. Gör. Dr. AHMET TEKTEMUR
RİBONÜKLEİKASİT (RNA) YAPI VE ÇEŞİTLERİ• RNA molekülü, nükleotidlerin fosfodiester bağları yoluyla bağlı olduğu tek iplikli bir ribonükleotid polimeridir.
• DNA’daki genetik bilginin kopyası olan ve hücrelerde önemli fonksiyonel rol oynayan nükleik asitlerdir.• Belirli bölgelerinde çift iplikli komplementer yapılar meydana getirebilirler.
AUGC1. Tek zincirlidir. Virüsler hariç kendini eşleyemez, DNA tarafından üretilir.2. %10 Çekirdekte, % 90 Sitoplazmadadır.3. mRNA, tRNA ve rRNA olmak üzere 3 ana tipi vardır.4. Hücredeki oranı rRNA > tRNA > mRNA5. Ömrü en kısa olan mRNAÖZELLİKLERİ
RNA çeşitleri 1. Haberci RNA (messenger RNA, mRNA)2. Taşıyıcı RNA (transfer RNA, tRNA) 3. Ribozomal RNA (rRNA)
Tip Kısalltma İşlev DağılımMesajcı RNA mRNA Protein Kod. Tüm CanlılarRibozomal RNA rRNA Protein Sentezi Tüm CanlılarTaşıyıcı RNA tRNA Protein Sentezi Tüm CanlılarTers Anlamlı RNA aRNA Gen Düzen. Tüm CanlılarKüçük enterfarns RNA siRNA Gen Düzen. Çoğu ÖkaryotMikro RNA miRNA Gen Düzen. Çoğu ÖkaryotKüçük nükleer RNA snRNA Çeşitli ÖkaryotKüçük nükleolar RNA snoRNA RNA'nın çekirdekte mod ÖkaryotRibonükleaz P RNaz P tRNA olgunlaşması Tüm CanlılarRibonükleaz MRP RNaz MRP rRNA olgunlaşması, DNA rep ÖkaryotlarSinyal Tanıma Partikülü RNasıSRP RNA Protein taşınımı Tüm canlılarBAZI RNA TİPLERİ
1. Haberci RNA (messenger RNA, mRNA)• Protein sentezi için gerekli genetik mesajı nükleustaki DNA’dan sitoplazmadaki ribozomlara taşıyan RNA’lardır. • Protein sentezi için kalıp görevi görürler. • mRNA üzerindeki, her biri bir amino aside karşılık gelen üçlü baz gruplarına kodon denir.
2. tRNA (transfer RNA, taşıyıcı RNA) • Sekonder yapıları yonca yaprağı şeklinde olan RNA’lardır. • Protein sentezine girecek amino asitleri sentez yerine taşırlar.
• Her bir aminoasit, spesifik bir tRNA molekülüne bağlanır. • Her bir tRNA’nın hangi amino asidi taşıyacağı antikodon bölgesi ile belirlenmiştir.• Antikodon; RNA’daki kodonların komplementeridir. • tRNA’lar, mRNA’daki kodonlara uygun aminoasit yapısına sahip antikodonları içerirler.
• tRNA’lar; A, U, G ve C nükleotidlerine ilaveten bazı modifiye bazlar da içermektedir. • Bu bazlar; İnozinik asit, 1-metil inozinik asit, 1-metil guanilik asit, NN-dimetil guanilik asit, pseudouridilik asit ve ribotimidilik asittir.
tRNA’nın karakteristik yapısal özellikleri bulunur• İnsanda tRNA’lar 74-93 nükleotid içerirler.• Birçok tRNA’nın 5′ ucunda guanilat (GGGGGG dizisi) rezidüsü ve 3′ ucunda ise CCA (3′) dizisi vardır.• Aminoasit kolu spesifik bir amino asidi taşır.• Antikodon kolu, antikodon dizilerini içerir.• TψC kolu, ribotimidin (T) ve pseudouridin (ψ) içerir.• D ve TψC kolları tRNA’nın katlanması için önemlidir.
• İnsanda en az 50 çeşit tRNA vardır. • tRNA’lar sentezlendiği ilk yapıdan ikincil ve üçüncül yapılara geçerek aktif olurlar.• Aminoasitler, tRNA’lara aminoaçil tRNA sentetaz denen enzimlerce takılır ve tRNA böylece aminoasit ile yüklenir. • Her aminoasit, tRNA’nın 3’ -CCA ucuna takılır
3. rRNA (Ribozomal RNA) ve RİBOZOMLAR• Ribozomlar, proteinlerin sentezinde görev yaparlar. • Bir hücrede binlerce ribozom bulunur. • Ribozomlar ya sitoplazmada serbest halde ya da endoplazmik retikuluma bağlı olarak bulunur. • Protein sentezlemedikleri zaman 2 alt birim halinde bulunurlar. • Alt birimler ribozomal RNA (rRNA) ve ribozomal proteinlerden oluşur.
• Santrifüj sırasında çökelme özelliği molekülün yoğunluğu, kütlesi ve biçimine bağlıdır ve Svedberg katsayısı (S) olarak ölçülür.• 1X10-13 sn’de sedimantasyon katsayısı 1S olarak kabul edilir. • Svedberg ünitesi (S) olarak belli sedimantasyon katsayılarına sahip olan çeşitli rRNA’lar, farklı proteinlerle kombine olarak ribozomları oluştururlar. S = Svedberg birimi = Sedimantasyon (çökelme) katsayısı
rRNA’ların Sentezi
Ribozomların oluşturulması• Ribozomal proteinler sitoplazmada sentezlenerek nükleusa transfer olurlar. • Nükleolusta sentezlenen pre-rRNA’lar, kesilirler. • Pre-rRNA’ya; proteinler ve nükleusta sentezlenen 5S rRNA katılır. Böylece pre-ribozomal partiküller oluşur.• Ribozom oluşumunun son aşaması sitoplazmada tamamlanır. • 40S and 60S ribozomal alt birimler sitoplazmada son hallerini alırlar.
• 40S and 60S ribozomal alt birimler nükleusta oluşur ve porlardan geçerek sitoplazmaya taşınırlar.
TRANSKRİPSİYON• DNA kalıbından RNA sentezlenmesine transkripsiyon denir.• Transkripsiyon, hücre içi genetik bilgi akışının ilk basamağı olduğu için önemlidir.• RNA, ökaryotik hücrenin çekirdeğinde sentezlenir ve kimyasal olarak DNA’ya benzer.• Transkripsiyon sonucunda, çift sarmal DNA’nın bir dizisinin eşleniği olan RNA molekülü sentezlenir.• Genellikle hücredeki RNA miktarı, protein miktarı ile orantılıdır.• RNA’nın çoğu sitoplazmaya taşınır.
GEN• Biyokimyasal olarak gen, işlevsel bir biyolojik ürün (protein, RNA) oluşumu için gerekli bilgiyi kodlayan bir DNA parçası veya kromozom kesimi olarak tanımlanır.
PROMOTOR ve TERMİNATÖR• PROMOTOR: Bir genin başlangıç noktasında yer alan, özel DNA dizilerine sahip bölgeye denir. Bu bölgeye RNA polimeraz enzimi ve çeşitli proteinler bağlanır. • TERMİNATÖR: Bir genin bitiş noktasında yer alan özel DNA dizilerine verilen isimdir.
Sistron• Sistron, bir protein molekülüne ait her bir alt ünitenin yapısını şifreleyen, genetik ifadenin en küçük ünitesi olarak davranan genetik birimdir. • Bir polipeptid zincirine karşılık gelen DNA veya RNA parçası sistron olarak adlandırılır. • Ökaryotlarda, bir protein molekülünün her alt ünitesi veya her bir polipeptit zinciri için ayrı ayrı mRNA’lar transkribe edilmektedir. • Prokaryotlarda ise bir protein molekülünün tüm alt üniteleri veya tüm polipeptit zincirler için bir tek mRNA transkribe edilmektedir. • Ökaryotlarda; bir gen veya mRNA, bir polipeptit içindir; • Prokaryotlarda; bir gen veya mRNA, birçok polipeptit zinciri içindir. • Bu nedenle ökaryotlar monosistronik olarak, prokaryotlar ise polisistronik olarak tanımlanırlar.
• Basit ve bir tek polipeptid zinciri için şifre (kodonlar) taşıyan mRNA molekülüne monosistronik, birkaç polipeptid zinciri için şifre taşıyan mRNA molekülüne ise polisistronik mRNA denir.
OPERON• Tek bir promotorun kontrolü altında bulunan ve çok sayıda genin (cluster) ifadesini düzenleyen çoklu bir sistron sistemidir.• Operonda yer alan genlerden kodlanan proteinler, çoğu zaman birbiriyle ilişkili işlevlere sahip olan yada aynı metabolik işlemlerde yer alan proteinlerdir.
Bir Genin Yapısı• Genin promotor ya da başlangıç bölgesine göre; ön kısmına upstream, arka kısmına downstream denir.• Başlama noktasından sonraki ilk baz: (+1) olarak ifade edilir ve bu değer downstream’e doğru artar. • Başlama noktasından önceki ilk baz: (-1) olarak ifade edilir ve bu değer upstream’e doğru negatif değer olarak artar.
Prokaryotik bir genin yapısı1. Promotor2. Sadece kodlayıcı DNA dizileri 3. Sonlanma noktası • Bir genden birden fazla protein oluşur.
Prokaryotlarda Bir Genin Promotor Bölgesinin Yapısı• Pribnow box = TATA kutusu• Gilbert box = GC zengin bölge
Prokaryotlarda Transkripsiyon• Transkripsiyon 3 aşamada gerçekleşir:1. Initiation (başlangıç)• Transkripsiyon, RNA polimeraz aracılığında başlar.2. Elongation (uzama)• Yeni RNA’nın 3’ ucuna RNA nükleotidleri ilave edilir.3. Termination (sonlanma)• DNA dizisi transkribe edildikten sonra RNA polimerazın görevi sonlandırılır.
1. BAŞLAMA• DNA kalıbı üzerinden RNA sentezi, RNA polimeraz enzimi tarafından gerçekleştirilir.• RNA polimeraz, DNA polimerazla aynı genel substratlara ihtiyaç duyar. • Ancak dNTP yerine rNTP kullanır.• Ve primere ihtiyaç duymaz.
RNA Polimeraz Enzimi• 2 α, β, β’, ω (omega) ve σ (sigma) alt birimlerinden oluşur. Aktif formuna holoenzim denir.• β ve β’ katalitik bölgelerdir ve transkripsiyon için aktif merkezi oluştururlar.• σ (sigma) alt birimi, transkripsiyonun başlamasında görevlidir ve düzenleyici işlevi vardır.• E.coli’ de enzim tek formdadır, ancak birkaç değişik sigma faktörü vardır.• Farklı sigma alt birimleri, farklı promotorlara bağlanarak transkripsiyon özgüllüğü sağlar.
• RNA polimeraz’ın 3´ - 5´ proofreading yani hata düzeltme aktivitesi yoktur. • 1/104-105 ribonükleotid hata oranı vardır. • RNA hücre içinde geçici olarak sentez edildiğinden, hatanın kalıcı etkisi yoktur.
Promotor tanınması• Kalıba bağlanma, RNA polimerazın sigma alt biriminin DNA’nın özgül promotor dizisine bağlanması ile gerçekleşir. • Bu, E. coli’de 17 baz çifti uzunluğundadır.R = PürinY = PirimidinN = Herhangi bir nükleotid
Sentezin Yapıldığı Zincir• Antisense zincir (anlamsız zincir): RNA polimerazın sentezi gerçekleştirdiği yani kopyaladığı zincirdir. DNA’nın transkripsiyona uğrayan kalıp zinciridir.• Sense zincir (anlamlı zincir): Eşleniği olan zincir de eş zincir adını alır.
2. UZAMA• 8-9 bç uzunluğunda RNA sentezlendikten sonra, sigma faktörü RNA polimerazın yapısından ayrılır ve uzama aşaması başlar.• E. coli’de zincir uzama hızı 50-90 nükleotid/saniye’dir. • RNA polimeraz ilerledikçe, DNA sarmalını bölgesel olarak açar ve DNA ipliklerini birbirinden ayırır.• Kalıp DNA ipliği ile ribonükleotitler arasında baz eşleşmesi ve büyüyen RNA ipliğinin 3’-ucuna ribonükleotitlerin kovalent olarak eklenmesi gerçekleşir.• Enzimin geçtiği yerlerde sarmal tekrar kapatılır.• Yeni RNA zinciri kısmi olarak DNA-RNA hibridi şeklindedir, fakat büyük kısmı tek zincirli serbest formdadır.
Fosfodiester bağı
RNA yapısındaki Şeker-Fosfat omurgası
1. Yaklaşık 8 nükleotidlik bir RNA-DNA hibridi uzama boyunca korunur.2. σ subunit uzamada gerekli değildir. 3. Yapıdan ayrılır yeni bir RNA polimerazla birleşerek genin promotor kısmından tekrar sentezi başlatır.
Sentezin Yönü• Sentez 5’→3’ yönündedir.
Topoizomeraz enzimleri süper kıvrımları açar
3. SONLANMA• Prokaryotlarda 2 tip sonlanma vardır:1. Rho bağımlı2. Rho bağımsız• Prokaryotlarda genlerin bitiş kısımlarında birbirine komplementer diziler vardır.• Hem Rho bağımlı hem de Rho bağımsız sonlanmada bu komplementer diziler görev alır. • Transkripsiyon sırasında genin son uç kısmındaki komplementer diziler lop oluşturur.• RNA polimeraz diziden ayrılır ve sentez biter.
Rho-bağımlı sonlanma• Rho bir RNA helikazdır (ATPaz)1. RNA polimeraz ilerledikçe o da RNA üzerinde ilerler. 2. RNA polimeraz bir ters tekrarla karşılaştığında Rho, RNA-DNA hibridinden ayrılır. 3. DNA heliks yapısı kapanır.
• RNA zincirinin uzaması, RNA polimerazın dur sinyali olan sonlardırma dizisine kadar devam eder.• DNA üzerindeki sonlandırma sinyallerinin en yaygın olanı AT’ce zengin dizilerin takip ettiği GC’ce zengin diziyi taşıyan bölgedir. • Böyle dizileri içeren bir DNA bölgesinden sentezlenen RNA’daki GC bazları kendi aralarında eşleşerek RNA’nın saç tokası adı verilen bir yapı oluşturmasına neden olurlar.• İşte bu yapı RNA polimeraz için fiziksel bir stres oluşturur ve transkripsiyon burada yavaşlar ve durur.• RNA’daki saç tokası yapısını, 4 veya daha fazla Urasil bazı takip eder. 2. Rho bağımsız sonlanma
• Ters tekrarlar bir lop yapısı meydana getirir.• RNA’daki bu Urasil bazları ile kalıp DNA ipliğindeki Adenin bazlarının karşılık gelmesiyle meydana gelen zayıf bağ eşleşmeleri RNA’nın DNA’dan ayrılmasına yol açar.
Eş zamanlı transkripsiyon - translasyon• Prokaryotlarda sentezlenen mRNA değişime uğratılmadan translasyon aşamasına geçer. • Bu şekilde, bir mRNA değişim basamağı olmadığından, sentezlenen mRNA transkripsiyon tamamlanmadan hemen ribozomlara bağlanarak aynı anda translasyona da katılır.
Ökaryotik bir genin yapısı1. Promotor2. Ekzon olarak adlandırılan kodlayıcı DNA dizileri 3. İntron olarak adlandırılan kodlayıcı olmayan dizileri4. Terminatör
Ökaryotlarda Transkripsiyon• Transkripsiyon ya da RNA sentezi 3 aşamada gerçekleşir:1. Initiation (başlangıç): Transkripsiyon RNA polimeraz aracılığında başlar. 2. Elongation (uzama): Yeni RNA’nın 3’ ucuna RNA nükleotidleri ilave edilir.3. Termination (sonlanma): DNA dizisi transkribe edildikten sonra RNA polimeraz’ın görevi sonlandırılır. • Ökaryotlarda transkripsiyon, prokaryotlardakinden bazı belirgin farklılıklarla ayrılır.• Ancak, yine de temel mekanizma aynıdır.
1. BAŞLAMA• Başlama, promotor hariç bazı özel faktörleri gerektirir.• Cis acting elementler (DNA dizileri): Genin ön kısmında bulunan özel DNA dizileridir. Bir veya daha fazla genin transkripsiyonunu düzenlerler (Enhancer diziler).• Trans acting faktörler: Transkripsiyonun başlaması için ökaryotik RNA polimeraz enzimleri genel transkripsiyon faktörleri (GTF) = trans acting faktörler adı verilen proteinlerin yardımına ihtiyaç duyarlar.
Enhancer DNA dizileri• Enhancer DNA dizileri genel olarak promoterden önce yerleşmiş olan dizilerdir. • Bazen gen lokalizasyonundan çok uzak noktalarda da bulunabilirler.
Transkripsiyon faktörleri• İnsanda 2000’nin üzerinde transkripsiyon faktörü vardır. • Transkripsiyon faktörleri, genlerin promotor dizilerine veya enhancer dizilerine bağlanarak RNA polimerazın promotore bağlanmasına aracılık ederler.
• Transkripsiyon faktörleri ve enhancer diziler, RNA polimerazın promotora bağlanmasına aracılık ederler.
Ökaryotik RNA Polimerazlar• RNA polimeraz I (Pol I) sadece tek tip RNA sentezinden (pre-ribozomal RNA) sorumludur. – Bu RNA 18 S, 5.8 S ve 28 S rRNA’lar için prekürsördür. • RNA polimeraz II (Pol II)’nin temel fonksiyonu mRNA ve bazı spesifik RNA’ların sentezidir.– Bu enzim binlerce farklı RNA bölgesini tanıyabilir.• RNA polimeraz III (Pol III) tRNA, 5S rRNA ve bazı küçük özel RNA’ları sentezler.
RNA polimeraz I (Pol I)• 2 transkripsiyon faktörü (UBF ve SL1) rDNA promoter kısmına bağlanır. • Daha sonra yapıya RNA polimeraz 1 katılır ve böylece başlama kompleksi oluşturulmuş olur.
• RNA polimeraz II tarafından transkribe edilen diziler mRNA dizileri olarak bilinir.• Pol II, trankripsiyon faktörlerine ihtiyaç duyar.• Her bir genin kontrol bölgesi promotorlardır.• Transkripsiyon +1 nükleotidden başlar.• 10-15 nükleotid sentezlendikten sonra Guanin başlığı takılır. RNA polimeraz II (Pol II)
• Transkripsiyon faktörleri olmadan RNA polimeraz II, ökaryotik promotor bölgelerine doğrudan bağlanamaz ve transkripsiyonu başlatamaz.• Transkripsiyon faktörleri, TFII genel ismine sahiptir ve TFIIA, TFIIB, TFIID vs. şeklinde adlandırılmıştır.
• Transkripsiyonun başlamasında ilk olay, TFIID protein kompleksinin TATA kutusuna bağlanmasıdır.• TFIID bir multi-protein kompleksidir ve sadece bu kompleks içindeki bir polipeptit olan TBP (TATA box-binding protein) TATA kutusuna bağlanır.• DNA’ya TFIID’nin bağlanması gerçekleştikten sonra sırasıyla TFIIA ve TFIIB bağlanır.• Bu aşamada, TFIIF ile kompleks oluşturmuş olan RNA polimeraz II bağlanır ve bu bağlanmayı takiben TFIIE ve H gibi diğer transkripsiyon faktörleri hızlı bir şekilde komplekse bağlanır.• Bu protein kompleksi en az 40 polipeptit içerir ve transkripsiyon başlama kompleksi olarak adlandırılır.• Bu aşamayı takiben transkripsiyon bazal seviyede ilerlemeye başlar.• Transkripsiyonun hızını artırmak için, bu başlama kompleksiyle etkileşen diğer transkripsiyon faktörlerine gereksinim vardır.
2. UZAMA• Prokaryotlardaki ile aynıdır. • Farklı olarak nükleozom yapısı bozulur. • Uzama sırasında DNA çıplaktır. • RNA polimeraz ilerledikçe tekrar nükleozom yapıları oluşur.
3. SONLANMA• RNA polimerazın bitişi belirlemesi AAUAA dizisi ile olur.• Transkripsiyonun bitiş noktası transkribe edilir.• Transkripsiyon bitiş noktası transkribe edildikten sonra gen bitiş noktası belirlenir.• Daha sonrasında 250 nükleotidlik poli-A kuyruğu, poli-A sentetaz ile takılır.
RNA’nın DNA’ya Bağımlı Sentezi• RNA polimerazlar RNA’yı sentezler.• Sentez için DNA-bağımlı RNA polimeraz, bir DNA şablonu, nükleozid 5´ trifosfatlar (ATP, GTP, UTP ve CTP) gereklidir. • Sentez ribonükleotidlerin 3´-hidroksil ucuna eklenmesi ile 5´3´ yönünde ilerler.• Başlama, RNA polimerazın promotor olarak adlandırılan spesifik bölgelere bağlanması ile başlar, primer’e gereksinim yoktur.
RNA İŞLENMESİ• Daha önce de bahsedildiği gibi transkripsiyon sonucu mRNA, tRNA ve rRNA gibi çeşitli tipte RNA molekülleri üretilir.• Ancak prokaryotik mRNA dışındaki diğer bütün RNA’ların fonksiyonel olabilmeleri için transkripsiyondan sonra işlenmeleri gerekir. • Transkripsiyon sonunda oluşan RNA’lar primer RNA’lar diye adlandırılırlar (heterojen nükleer RNA) ve genellikle hemen kullanılmazlar.• RNA işlenmesi (processing) diye tanımlanan bazı işlemlerden geçtikten sonra işlev görebilecek olgun RNA’lar haline gelirler. • RNA işlenmesi, öncül RNA’nın olgun RNA ya dönüştürülmesi işlemidir.
Ökaryotlarda mRNA İşlenme Basamakları1. mRNA’nın 5’ ucuna şapka (cap) yapısı takılır.• 5´cap (baş bölgesi)’da 7-metilguanozin, 5´terminal ucunda 5´-5´ trifosfat bağı ile zincire eklenir.2. mRNA’nın 3’ ucuna poli-A kuyruğu eklenir.• Poli (A), 80-250 adenilat rezidüzüdür ve 3´ ucunda bulunur.• Poliadenilat polimeraz poli (A) kuyruğunu uzatır.3. Öncül mRNA yapısındaki proteine dönüşmeyecek bölgeler (intronlar) çıkartılarak proteine dönüşecek bölgeler (eksonlar) birleştirilir. Bu işleme kırpılma (splycing) denir.
• RNA işlenmesinde görevli enzimler RNA polimeraz sentezi devam ettirirken çalışmaya başlarlar. • Başlığı ve poli-A kuyruğu ekleyen proteinler RNA polimeraza bağlı olarak bulunurlar.
1. 5’ uca 7-metilguanozin başlık eklenmesi• Metillenmiş guanin (7-metilguanozin), 5´terminal ucunda 5´-5´ trifosfat bağı ile zincire eklenir.
7-metilguanozin başlığın görevleri• Transkript henüz tamamlanmadan takılan bu başlık yapısı, öncül transkriptin 5’ ucunu ribonükleazlara karşı korur. • 3’-5’ fosfodiester bağlarına karşı spesifik olan ribonükleazlar şapka yapısındaki 5’-5’ bağını hidrolize edemezler.• Sadece ökaryotik proteinleri kodlayan genlerin RNA transkriptlerine başlık yapısı ilave edilir, prokaryotik mRNA, ökaryotik rRNA ve tRNA’lar başlıksızdır.
2. Poli-adenilasyon• Öncül transkriptin 5’ ucuna başlık yapısı takıldıktan sonra gerçekleşir. • 5’ uca yaklaşık 100-200 adenin içeren PoliA kuyruğu ilave edilir.• Bir endonükleaz, RNA transkriptinin 3’ ucunda poliadenilasyon sinyali olarak bilinen AAUAAA dizisini tanır ve 10-30 nükleotid ilerisindeki bir CA dizisinden kesim yapar. • Bundan sonra poli-A polimeraz 3’ uca 100-200 adenilik asit molekülünü ilave eder. • Poli A kuyruğu, mRNA’nın 3’ ucunun ribonükleazlar tarafından parçalanmasına karşı mRNA’yı korur. Böylece mRNA’nın kararlı hale gelmesini sağlar. • Histon mRNA’ları bu kuralın dışında kalır.
• RNA işlenmesinde şapka takılması ve poliadenilasyondan sonraki basamaktır.• İntronların kesilip çıkarılması ve ekzonların birleştirilmesi işlemidir. Bu işlem RNA kırpılması olarak adlandırılır. • Böylece hnRNA’lardan olgun mRNA’lar oluşturulur.• Ökaryotlarda protein kodlayan genlerin birçoğu kodlama yapmayan intron olarak adlandırılan dizilere sahiptir.• Kodlama yapan diziler ise ekzon olarak tanımlanmaktadır. 3. RNA kırpılması (Splicing)
• 5’ucunda – GU; 3’ ucunda - AG taşır (GU-AG kuralı). • 3’ ucundan 15-45 nükleotid önde A nükleotidi: Bu birim ara bir reaksiyonda görev alır ve intronun kesilmesi için gereklidir. İntronların yapısı
Küçük nükleer ribonükleoproteinler (snRNP)• Splaysozom, kırpılma reaksiyonunda görevli olan yapıdır.• snRNA’lar ve proteinlerden oluşmuştur. • snRNA’lar, U bazlarınca zengin oldukları için U1, U2, U4, U5 ve U6 olarak isimlendirilirler. • snRNA’ların bazıları, ekzon-intron sınırındaki 5’-P ucuna bazıları da 3’-OH ucundaki çeşitli korunmuş dizilere komplementerdirler.• 50 – 200 nükleotidlik snRNA’lar 6 – 10 protein molekülü ile kompleks yaparlar.• Sonuçta küçük nüklear ribonukleoprotein (snRNP)’leri oluştururlar.
Splaysozomun Oluşumu ve Kırpılma1. U1 snRNP’ler, pre-mRNA’nın 5’ kesim bölgesine (GU) bağlanır.2. U2 snRNP’ler intronun dallanma noktası dizisine bağlanır.3. U4/U6 ve U5 snRNP kompleksi splaysozoma katılır4. U5, 5’ kesim noktasının öncesindeki dizilere bağlanır.5. U6, U4 den ayrılır ve 5’ kesim bölgesindeki U1 in yerine bağlanır,6. U1 ayrılır.7. U5; 3’ kesim bölgesine de bağlanır
Splaysozomun yapılanması1. pre-mRNA’nın 5’ kesim noktasından (GU) kesilmesi ve intronun kesilen 5’ ucunun intron içindeki bir Adenin ile (dallanma noktası) birleştirilmesi.2. İntronun 3’ kesim noktasından kesilmesi (AG) ve eş zamanlı olarak ekzonların birleştirilmesi 3. İntronun ilmek benzeri bir yapı şeklinde çıkarılması ve nükleusta yıkılması
Alternatif kırpılma• Kırpılma alternatif yolağı ile farklı mRNA’lar üretir.• Sonuçta da aynı transkriptten farklı proteinler oluşur.
Alfa tropomiyozin pre-mRNA’sının alternatif splaysing ile çeşitli dokularda oluşturduğu proteinler
Ökaryotik mRNA oluşumuna genel bakış
tRNA işlenmesi• Primer tRNA’nın işlenmesi, prokaryotlarda ve ökaryotlarda birbirine benzerdir.1. 5’ ve 3’ kısımlarındaki intronik dizilerin RNAaz enzimleri ile uzaklaştırılması
2. tRNA’nın 3’ ucuna ACC eklenmesi
Prokaryot ve Ökaryotlarda RNA işlenmesi• Benzerdir.• Faklılık özellikle mRNA işlenmesindedir.
• Ökaryotlarda başlık takılması ve kırpılma gibi RNA işlenmesi reaksiyonları RNA sentezi sırasında gerçekleşir.
Ökaryot-Prokaryot Transkripsiyon FarklarıÖzellik Ökaryot ProkaryotGerçekleştiği yer Çekirdek SitoplazmaGerekli protein sayısı Çok Daha azGerekli diziler Promotor, enhancer PromotorRNA işlenmesi Var YokEkzonlar Var YokRNA-protein sentez zamanıFarklı zamanlarda sentezEş zamanlı sentez
İnsanda Replikasyon-Transkripsiyon Farklar-BenzerliklerÖzellik Replikasyon TranskripsiyonKopyalanma Tüm DNA molekülü DNA molekülünün bir kısmıSentez Sadece mitoz sırasında İhtiyaca bağlı olarak herhangi bir zamandaKopyalanma Her iki DNA iplikçiği kopyalanır Sadece antisense (Anlamsız) DNA iplikçiği kopyalanır.RNA Primeri kullanımı Gerekli. Gerekli değilPolimeraz sayısı DNA polimeraz alfa, teta ve epsilon görevlidir. 3 farklı RNA polimeraz vardır.Başlangıç noktası sayısı Pek çok (30.000) Her gende 1 veya birden fazla
Prokaryotik RNA Sentezi Ökaryotik RNA SenteziSitoplazmada oluşur. Nükleus içinde gerçekleşir.Her mRNA’da 1’den fazla gen vardır. Polisistronik RNA yapısı.Her genden 1 protein meydana gelir. Monosistronik mRNA yapısıOluşan ilk mRNA’da intronlar yoktur. Oluşan ilk mRNA heteronükleer mRNA adını alır. Ekzon ve intron bölgelerini içerir.Sonlanma RHO proteini veya ters tekrarların saç tokası yapısı oluşturmasıyla olur. Sonlanma AAUAAA dizisi ile sayesinde olur.mRNA işlenmesi yoktur.mRNA’ya başlık takılması, polyA kuyruk sentezi ve kırpılma işlemleri gerçekleşir.Transkripsiyon faktörlerine ihtiyaç yoktur. Transkripsiyon faktörlerine ihtiyaç vardır.RNA seztezi çok hızlıdır. RNA sentezi çok yavaştır.Başlama için Promoterdizileri yeterlidir. Başlama için promotere ek olarak enhancer dizileride kullanılır.Ökaryot-Prokaryot Transkripsiyon Farkları
NÜKLEAZLAR• Endonükleazlar: Nükleik asitleri iç kısımlarında yer alan fosfodiester bağlarını tanıyarak parçalarlar.• Ekzonükleazlar: 3’ veya 5’ ucundan nükleik asitleri hidrolize eden enzimlerdir. Fosfodiester bağlarını parçalarlar.
RNA Parçalanması• 5'→3‘ RNA parçalanması: ekzoribonukleaz• 3’→5’ RNA parçalanması: ekzoribonukleaz
Hücresel mRNA’lar farklı hızlarda yıkılırlar• Ökaryotlarda ortalama mRNA yarı ömrü yaklaşık 3 saattir.• Bakteriyel mRNA’nın yarı ömrü ise yaklaşık 1.5 dakika’dır. • RNA ribonükleazlar ile yıkılır (genellikle 5´3´ yönünde).