CHLOROPLAST GENE EXPRESSION

KLOROPLAST GEN ANLATIMI
• Transkripsiyon
• RNA işlenmesi (kırpılma, kesimler,
modifikasyon)
• Translasyon
• Regülasyon
• Nuklear genlere bağımlılık
TRANSKRİPSİYON
• cp genlerinin çoğu operon-benzeri uniteler
şeklindedir ve birlikte transkripsiyon
yaparlar.
– Örnek: psbD-psbC gen demeti
– psbD-psbC gen transkripsiyonunun özelliği: bir
farklı (yakın) hafif yanıtlı promotör
kullanmasıdır (LRP).
cpDNA’da kaç promotör vardır?
• Yüksek bitkilerde cp DNA ~30 transkripsiyon
unitesi (promotör) taşır.
– cpDNA fragmentlerinin guanilil transferaz ve
radioaktif GT32P hibridizasyonu ile cp RNAnın .
Şapkalanması ile tayin edilmiştir.
– Transferaz RNA ların 2 veya 3 fosfat içeren 5’
ucunda bağlanır.
– GMP sadece primer transkripsiyon ürünü RNA
nın 5’ ucunda 1 veya daha az fosfat içerir.
"transkripsyon ünitesi" promoter (5') ve
terminator (3') sinyalleri ile ayırd edilir.
Terminatörler açıkça tayin edilemez, fakat
tRNA genleri kloroplastlarda iyi transkripsyon
terminatörleri olarak görülürler.
Cp Promotörleri
•
E. coli ana promotörü σ 70 (veya -10,-35)
promotörüne benzerler; ortak dizi
-35
-10
+1
TTGACA-------TATAAT------AAC--- (DNA)
5’ UUG… (RNA)
1.
2.
3.
4.
-10 ve -35 bölgeleri arasındaki uzaklık önemlidir.
-10 ve başlangıç (+1) daha az önemlidir.
Ortak dizilerde varyasyonlara rastlanır.
-10, -35 bazı cp genlerinde vardır (bazen 1 diğer tip
promotöre rastlanır.)
Cp transkripsiyonunun kontrolü
• Transkripsiyon oranı önemlidir :
– Genelde inisiyasyon noktasında kontrol edilir.
– "promoter Kuvveti” de önemlidir.
– Bazı genler (psbD) upstream dizilere bağlanan
düzenleyici proteinlerle kontrol edilirler.
• Bazı genler "alternatif promotörlerle “kontrol edilirler.
(örk., psbD – psbC)
- ve düzenlemeye de yardımcı olurlar.
CP RNA polimerazları
Vasküler bitkilerde iki tipi vardır.:
1. E. coli veya eubacterial-benzeri
polimeraz(PEP, plastid-encoded polimeraz)
2. Faj-benzeri veya NEP (nuklear-encoded
polimeraz)
E. coli-benzeri (PEP) polimeraz
• Core + Sigma faktörü taşır.
– Core = 4 subunitesi var, 
•  rpoA geni
•  rpoB geni
• ' rpoC1 ve rpoC2 genleri ile kodlanırlar.
– Sigma faktörü transkripsiyon başlangıcı için
önemli promotör(-10,-35 bölgesini) tanır.
• Nuklear olarak kodlanan Arabidopsis’te, 6 gen ailesi
vardır.
• Rifampisin ile inhibe edilir.
Fig. 6.31 in Buchanan et al.
Phage-benzeri (NEP) polimeraz
• Catalytic subunit is similar to the 1-subunit phage
(örnek T7 phage) ve mitokondrial
RNA
polimerazlar
• Nuklear genler
• Enzimin rifampicin hassasiyeti yoktur.
• Promotör 7-10 bp (YRTA core) tek bir kor içerir, fakat
diğer dizilerle uyarılır.
• Evolüsyon
– Viral Origin?
– Bitkilere ne zaman girmiştir?
Neden iki çeşit kloroplast RNA polimerazı?
NEP transkripsiyon (ve translasyon)un az olduğu
erken gelişim evresinde önemlidir. - rRNA, rpo ve
diğer genleri (GFG) transkribe eder.
PEP olgun kloroplast için önemlidir..
- bazı GFG genleri, özellikle fotosentez
genlerini transkribe eder.
CP RNA İŞLENMESİ
Primer transkriptlerin çoğu kesilme veya kırpılma,
veya bazı diğer modifikasyonlarla değiştirilirler.
CP mRNAlar poliadenin kuyruğu taşımazlar, ve not
şapka (cap= 7methylguanosine) da içermezler.
•
Nukleolit kesilmeleri:
1. Endonukleazlar – içten keserler (örneğin, genlerin
arasından), oldukça spesifik olarak
2. Eksonuklezlar - 3' veya 5'-uçta etkilidirler.
cpRNA işlenmesinde araya giren
tekrarlar
Tekrarlanan diziler (IR) çoğu cp proteinkodlayan genlerde bulunurlar.
3'-işlenme bölgesi, mRNAların
3'-uç mekanizmasını etkilerler:
- proteinler 3'-IR’yi tanırlar, bağlanırlar ve and
eksonukleazı durdururlar.
- Bir endonukleaz 3’-IR’yi keser
- Bazen her iki duruma da rastlanır.
3’- end processing
and stabilization of
chloroplast
mRNAs
Cp pre-mRNA işlenmesi ve yıkımı Chlamydomonas