Kromozom yapısı ve sentromerler 2015

Kromozom Yapısı ve
Sentromerler
Kromozomun Bölümleri
Telomer
p kolu
Sentromer
q kolu
•Her kromozomda p ve q olmak
üzere 2 kol bulunur. p (petit)
küçük anlamına geldiğinden,
kısa kolu belirtir; q ise alfabede
p’den sonra gelen harf olduğu
için uzun kolu simgeler.
Eşem Kromozomları
E.M ile kromozomların yapısı
Kromozom
Kromozomların Sınıflandırılması
Metasentrik
Submetasentrik
Akrosentrik
Telosentrik
Nukleusta kromozomların yerleşimi
Zhengnan Huang et al. Nucl. Acids Res. 2014;nar.gku1125
© The Author(s) 2014. Published by Oxford University Press on behalf of Nucleic Acids
Research.
Ökaryotik organizmalarda kromozom
segregasyonu için gereksinimler:
• DNA ‘nın hareketi için güç gerekir
(mikrotübüller).
• DNA diğer hücresel yapılara bağlanmalıdır
(kinetokor).
• Segregasyon olana kadar DNA bir arada
tutulmalıdır (sentromer).
Kinetokorlar iğ bağlanmasını sağlarlar.
Sentromer ve kinetokor
büyük protein kompleksi
bir kaç tabakalı ve dış
tabaka mikrotubuller için
bağlanma bölgesidir.
Sentromer
Sentromer hücre bölünmesi sırasında
kromozomu mitotik iplikçiğe bağlayan
proteinler için bir bağlantı alanı olarak iş
gören DNA dizisidir. Bu bağlantı,
kromozomların kardeş hücrelere eşit ve
düzenli olarak dağıtım için gereklidir.
FISH yöntemiyle sentromer
ve iğ iplikçikleri
Sentromer bölgesi içerisinde DNA’yla
birlikte protein içeren ve iğ iplikçiklerinin
bağlandığı Kinetokor denilen bir kısım
vardır. Bu bölgede yer alan 120-180 baz
çifti uzunluğundaki ve A=T çiftlerince
zengin DNA dizisine CEN DNA adı verilir.
Daha yüksek ökaryotlarda sentromerik
diziler daha uzundur ve aynı yönde 5-10
baz çiftlik bir ya da birkaç dizinin düzenli
kopyalarından oluşurlar.
Soğan Kök Ucu Mitozu
İnterfaz
Profaz
Metafaz
Anafaz Telofaz
Metafaz
Anafaz
Mayada sentromerik dizilerin bulunması ve plasmid
dağılımında bu dizilerin öneminin gösterilmesi.
Bakterial R1 plasmidi ve ökarytik kromozomların segregasyonu için gereksinimler
Sentromer
CEN DNA, kromozomlar arasında hareket edebilen bir DNA
bölgesidir ve üç alt birimden oluşur: CDE-I, CDE-II, CDE-III. CDE-I
bölgesi sentromer fonksiyonuna yardımcı olur. CDE-II histon
proteinlerinin bağlanma bölgesi olup A ve T nükleotidleri açısından
daha zengindir. CDE-III ise sentromer fonksiyonu için en önemli
bölgedir.
İlk iki bölgede oluşacak mutasyonların sentromerin fonksiyonunu
engellememesine rağmen, CDE-III bölgesinde oluşan bir nokta
mutasyon sentromerin işlevinin tamamen durdurur. Bunun nedeni
kinetokor oluşumu sırasında CDE-III dizilerine özgün olarak
bağlanan CBF3 protein kompleksidir.
Sentromerler özel DNA dizileri taşırlar ve bunlar
kinetokorlara bağlanır.
CENP-A: Histon 3 variantıdır. Sentromerde bulunur.
Kinetokor proteinlerinin yerleşimi için gereklidir.
•September 16, 2010
Now, researchers at the
University of Pennsylvania’s
School of Medicine have
defined the structure of a key
molecule that plays a central
role in how DNA is duplicated
and then moved correctly and
equally into two daughter cells
to produce two exact copies of
the mother cell. Without this
molecule, entire chromosomes
could be lost during cell
division.
HGNC Approved Gene Symbol:
CENPA
Cytogenetic location: 2p23.3
Crystal structures of a conventional (a) and a CENP-A nucleosome (b). For
clarity, only the H3:H4 or CENP-A:H4 histone dimers are depicted.
[crystallographic data (PDB 1EQZ and 3AN2) by Harp et al., 2000 and
Tachiwana et al., 2011; images built with PyMol (The PyMol Molecular
Graphics System, Version 1.0, Schrödinger, LLC)]
CENP-A
CENP-C
OUTER
CENP-A, CENP-B, CENP-C kinetekorun sentromerik DNA’ya
bağlanmasında iş gören 3 önemli proteindir.
Kinetokor Organizasyonu
Kinetokor bölgesi, sentomer bölgesinde oluşan ve 100’e yakın proteinden
oluşan mikrotubullerin (iğ iplikçiklerinin) bağlanması için oluşan bir yapıdır.
Kinetokor yapı sentromere bağlanan iç kompleks bölgesi, orta bölge ve
mikrotubullerin bağlandığı dış bölge olarak üç kısma ayrılmıştır.
CEN DNA üzerinde diğer kinetokor komplekslerinin oluşumu için en önemli
yapı DNA spesifik bağlanma protein kompleksi olan CBF3’tür. CBF3 CDEIII Mayada orta ve dış protein komplekslerinin bağlanabilmesi hem CBF3
protein kompleksini hem de sentromerde oluşan özel nükleozom yapısına
gereksinim duyar. Hayvansal hücrelerde özelleşmiş nükleozomların
kinetokor yapısında ayrıca özel bir rolü olduğuna inanılsa da analog özel
bir DNA spesifik bağlanma kompleksinin varlığı tam olarak netleşmemiştir.
CBF3 Kompleksi
CBF3 protein kompleksi DNA’ya direkt bağlanan çekirdek alt birim olan
Ctf13p ve etrafında birleşen üç yapısal alt birimden oluşur. Ctf13p’nin
aktivitesi iki regülatör alt birim Skp1p ve Sgt1p tarafından düzenlenir.
Ctf13p çekirdek alt birim Cep3p, Skp1p ve Sgt1p’yle hızlı bir şekilde
birleştirdiklerinde “ Pre-aktivasyon” kompleksi oluşur. Bu durumda kompleks
Ndc10p’yle etkileşime giremez ve bu nedenle CEN DNA’ya bağlanamaz.
Ancak regülatör proteinlerin yine hızlı düzenlemesiyle aktif kompleks oluşur
ve Ctf13p Ndc10 proteinleriyle birleşerek dış kinetokor kompleksinin
bağlanabileceği bir yüzey oluşturur.
CBF3 Kompleksi Ctf13p
aktivasyonu benzer işleve sahip
Skp1p
ve Sgt1p’yle düzenlenir. Sgt1p
proteinlerin aktif yapıda kalmasını sağlayan
özel bir şaperon proteinle etkileşimdedir.
ATP’ye bağlı şekildeki Hsp90 Sgt1p’nin
kapalı
yapıda
kalmasına
neden
olur.
ATP’nin hidroliziyle şekil değiştiren protein
kompleksi açılır ve Ctf13’nin amino ucuna
bağlanmayı
kompleksinin
gerçekleştirir.
Ndc10
Ctf13p
proteiniyle
etkileşmesinin ardından tekrar ATP bağlanır
ve Sgt1p kompleki yapıdan ayrılır. Sgt1-5p
mutant
protein
yapısı
bu
gerçekleşmemesine neden olur.
ayrılmanın
Dam1: Mekanizma ve yapı
Dam1 halkaları mikrotubullerin etrafında
İnsan Kinetokor Kompleksi
Neosentromer
2000 yılında Barry ve arkadaşları insan 10. kromozomunda
sentromerik aktiviteyi sağlayan 80 kb’lık bir ökromatin diziyi
keşfettiler. Bu yeni sentromer yada neosentromer gerektiğinde kalıcı
mitotik kalıtımı gerçekleştirebilme özelliğine sahipti. Bu keşfin
ardından yapılan araştırmalar sonucunda insanlarda şu ana kadar
yaklaşık 40 neosentromer dizi tanımlandı. Bu şekilde neosentromer
düzenlenmesine sahip kromozomu olan hastalar kromozom hatalı
dağılımı açısından heterozigotturlar ve bağımsız olarak
hareketsizliğe yada tam fonksiyonda sentromer aktivitesine sahip
homolog lokuslar içerirler. Son olarak yapılan araştırmalar
neosentromer bölgenin dizin analizini ve neosentromerik aktivite
kazanılırken oluşan dizi polimorfizmlerinin varlığını araştırır.
Neosentromerler
Neosentromerler
replikasyon
sırasındaki dağılımlarını tam
olarak gerçekleştirmediklerinde
kromozom üstünde dağılımlar
görülür,ancak
bu
bölgelerin
sentromer özelliğinde olmaları
birden fazla sayıdaki faktörlerin
her biri tarafından tanınmadıkları
sürece
sentromerik
aktivite
göstermezler.
Neosentromer bölgeler replikasyon sırasında bulunduğu
bölgede(a-d) yada aynı kromozom üzerinde farklı bir
bölgede(e-h) transpozon benzeri hareketle hareket
edebilirler.
CENP-A: Histon 3 variantıdır. Sentromerde
bulunur (Bitkilerde CenH3, Mayada Cse4 ve
Drosophila CID olarak da bilinir).
Sentromer: Kinetokor proteinlerinin kromozomal
DNA’da bağlandığı bölgedir ve sonuçta işlevsel
kinetokor oluşur.
Kinetokor: Büyük bir protein kompleksidir,
bölünme sırasında kromozomların mikrotübüle
bağlanmasını sağlar.