Bitkilerde nukleus genlerinin anlatımı ve düzenlenmesi

Bitkilerde nukleus genlerinin anlatımı
ve düzenlenmesi
Düzenlemede çok kademe vardır:
1. Transkripsiyon
2. “Capping”şapkalama
3. 3' olgunlaşma, kesim ve poliadenilasyon
4. “Splicing”kırpılma
5. Sitoplazmaya taşınma
6. mRNA’nın stabilizasyonu/destabilizasyonu
Translation
Bir intronlu
bir genden
mRNA
oluşumuna
kadar geçen
aşamalar
Transkripsiyon: 3 DNA-Bağımlı RNA
Polimeraz
1. Pol I - 45S rRNA öncülerini sentezler,
nukleolusta bulunur (45S18S, 28S, 5.8S
rRNAs)
(S sedimentasyon katsayısı
hemen hemen
makromolekül büyüklüğüne eşit)
2. Pol II - mRNA öncülerini ve bazı snRNA’ları
sentezler,
3. Pol III- 5S rRNA’ları, tRNA’ları ve küçük
nuklear RNA’ları (snRNAs) sentezler
3 polimeraz da multi-altüniteteye, bazı büyük alt uniteteye
ve 5 küçük ortak altüniteteye (mayada) sahiptir.
Nisbi hücresel RNA yoğunluğu
• Ribosomal RNA (rRNA)
– Transfer RNA (tRNA)
• Mesenger RNA (mRNA )
kalan (~% 3):
• Signal tanıma partikülğü (SRP) RNA
• Küçük nuklear RNA (snRNA)
• Küçük nukleolar RNA (snoRNA)
• Mikro RNA (miRNA)
~ % 90
~%5
~%2
RNA Polimeraz II
1. 2 büyük alt ünitesi var ve bu üniteler E. coli
RNAP ß and ß’ alt üniteleri ile homologi
göstermektedir.
2. En büyük alt ünite fosdforlanmış COOHterminal domain (CTD) içerir.
– Fosforlanma inisiyasyondan  elongasyaona
geçiş için önemlidir.
– CTD diğer proteinslerle de ilişkiye geçer.
3. DNA ‘ya kendisinin bağlanması için promotötr
önce diğer proteinlerin bağlanmasına
gereksinim duyar
TFII – RNA Pol II
transkripsiyon faktörleri
RNAPII – RNA Pol II
Fig. 6.30, Buchanan et al.
RNAP II Promotörleri
•
Sınıf-II promotörler 4 bileşkenlidirler:
1. Upstream element
2. TATA kutusu (–25)
3. Inisiyasyon başlama bölgesi (+1)
4. Downstream element
1.
2.
3.
4.
Biçok sınıf II promotöründe 3 ve 4. bazılarında lack 2. Yoktur.
TATA Kutusuof Class II Promoters
• TATA kutusu = TATAAAA
• Transkripsiyonun başalayacağı bölgeyi
belirler.
• Bazı promotörlerde etkin transkripsiyonu
sağlar.
• TBP – TATA kutusu bağlanma proteini ile
bulunur
Sınıf II Promoterlerde Upstream
Elementler
Çeşitli sınıf II promotörlerde bulunurlar:
1. GC kutuları (GGGCGG ve CCGCCCC)
– Transkripsyionu ve oryantasyonunu uyarırlar.
– Çok kopyalı olabilirler.
– TATA kutusuna yakındırlar.
2. CCAAT box
– Transkripsiyonu uyarır.
– CCAAT-bağlama transkripsiyon faktörüne
bağlanırlar (CTF).
Enhancer ve Silencer
1. Enhancer transkripsiyonu uyarır, Silencer
inhibe eder.
2. Oryantasyonları bağımsızdır.
3. Pozisyon-bağımsızdırlar.
– Promotörden belli bir uzaklıkta çalışabilir.
– Enhancer’lar her yerde bulunurlar. Bind
regulated transcription factors
Sınıf II Promotörler için Transkripsiyon
Faktörleri
1. Bazal faktörler:
Çoğu promotörlerin inisiyasyonu için gereklidirler
ve TATA kutusu ile ilişkiye geçerler..
2. Upstream faktörler: TATA kutusunun üst
tarafındaki ortak elementleri tanırlar; inisiyasyon
etkinliğini arttırırlar. Proksimal promotör
elementleri ile ilişkiye geçerler (örneğin CAAT
kutusu).
3. Indüklenebilir (düzenlenebilen) faktörler:
Upstream faktörler gibi çalışırlar fakat
düzenleyici değillerdir; belli zamanlarda belli
dokularda yapılırlar ve aktiftirler. Enhance ve
silencer ile etkileşime geçerler.
RNA Pol II başlangıç
kompleksinin oluşumu
= bazal faktöeler + RNAP II
Fig. 7.45, Buchanan et al.
Ökaryotik Transkripsiyon Faktörleri:
Yapı
•
Genelde upstream elementlere (USE)
bağlanırlar:
1. Modular yapı:
– DNA-bağlanma domaini
– Transkripsiyon-aktive edici domain
2. Her tip modülde 1 ‘ den fazla bulunurlar.
3. Çoğu faktör dimerizasyon domaini içerir
(bazıları heterodimer oluşturur).
DNA-bağlanma domainleri
•
Not exhaustive list:
1.
2.
3.
4.
Çinko – içeren modüller
Homeodomainler
bZIP ve bHLH motifleri
AP2 (özellikle bitkilerde)
Uzak Enhancer ile
Aktivasyon
•
3 olası model var;
Faktör bağlanmsı ile:
1. Promotör DNA’da super dönüm.
2. Kompleksin promotörden kayışı.
3. DNA’nın enhancer
ve promotör
arasında lup oluşturması.
Enhancer işlevi için olası 3 model.
Kromatin Modifikasyonu
•
Transcription can also be regulated by modifying
Kromatin yüksek transkripsiyonu yapılan
genlerde gevşek yapılıdır.
• Nukleosom kromatinin temel yapı taşıdır:
1. 4 faklı histon kor’da yer alır (H2a, H2b,
H3, H4
x 2 = oktamer).
2. 146 bp DNA koru çevreler.
3. H1 histonu dıştadır.
H2B
H2 A H3
H1
H4
H2 B
DNA
Nukleosom koru = histon oktameri (2 adet H2A, H2B, H3,
H4) + DNA’nın 2 dönümü (145 bp)
• Histon asetilasyonu lokal dekondansasyon oluşturur ve faktörlerin
bağlanmasını arttırır.
• De-asetilasyon DNA histon ilişkisini
arttırır, faktörlerin bağlanma olasılığı
azalır.
Fig. 7.49 Buchanan et al.
In Vivo Çalışmalar
• Aktif genlerin promotörleri
nukleosomsuzdur.
SV40 virus
minikromozomları
nukleosomsuz
bölge
Fig. 13.25
Post-Transkripsiyonal İşlemler
1. “Capping”
2. 3’ son oluşumu
(bu kademelerde çok fazla düzenleme
yoktur )
3. Kırpılma – alternatif kırpılma
4. Translasyon – inisiyasyonu düzenler.
Şapka İşlevleri
•
•
1.
2.
3.
4.
2-OH ve ribosun 1st ve 2nd
nukleotidlerinde metilasyon
Şapka işlevleri:
5 eksoribonukleazdan koruma
Sitoplazmada translasyon artışı
Nukleus’tan transportun artışı
Bazı pre-mRNAlarda ilk intronun
kırpılması ile artan transport
3’ uç işlevleri ve poliadenilasyon
mekanizmaları
• mRNA’dan uzun
transkripsiyon olur.
• Transkript 3’
ucundan kesiler ve
mRNA oluşur.
• PolyA Polymeraz 3’
uca ~250 nukleotid
ekler.
• Fazla RNA yıkılır.
3' Uç Oluşumu
• AAUAA 3' uç oluşumu için bitkilerde sinyaldir.
Ve polyA-kuyruğunun 5' ucuna ~20 nt
uzaklıktadır.
• 5' AAUAA ya diğer diziler de önemlidir.
• 3' uç oluşumu:
– bir endonukleaz ve tanıma faktörleri
– bir poly(A) polimeraz (PAP)
– Bir poly A-bağlanma proteinine (PAB)
Gereksinim duyar.