GENETİK BİLGİ AKIŞI

8/3/2019 GENETK BLG AKII

1/119

GENETK BLG AKII

Prof. Dr. Engin YlmazH Tp Fakltesi

Tbbi Biyoloji Anabilim Dal


2/119

Kaynaklar:

1. Bruce Albert, Alexander Jonson et.al. MolecularBiology of the Cell Garland Science, 2007.

2. Krebs J.E, Goldstein E.S Kilpatrick S.T. LewinsGenes X .Jones and Bartlett Publisher,2010.

3. Ricki Levis, Human Genetics McGraw-Hill, 2001.


3/119

GENETK BLG AKII


4/119

KAVRAMLAR Genom: Bir bireyin

sahipolduu tm genetik

materyal Transkriptom:

Tramskribe olandizilerin tm

Proteom: Genomtarafndan kodlananproteinlerin tm


5/119

GENETK BLG AKII

SANTRAL DOMA

*Genomik DNA protein sentezinikendisi ynlendiremez.

*Arac RNA moleklleri(Transkripsiyon :Yazlm)

*RNA moleklleri protein senteziniynlendirmek iin kalp olarakKullanlr(Translasyon : evirim)


6/119

RNA Merkezli Yaam

DNA Polimerazile replikasyon

PROTENSENTEZ

snRNAlar,ribozimler,

tRNA, rRNA

Translasyon

Transkripsiyon

Reverstranskriptaz bamlreplikasyon

RNA DNA

RNA Viruslar,Ebola, rabies,influenza, polio


7/119

PROKARYOT

KARYOTSANTRAL DOMA

basit

karmak


8/119

GEN YAPISI

3

Promotor

Ekzon 1

ntron 15

Ekzon 2 Ekzon 3

ntron 2 ntron 3


9/119

PROMOTOR BLGE

Oktamer GC CAAT GC TATA Transkripsiyon

-120 -100 -80 -40 -20 +1


10/119

GEN EKSPRESYONU

Her genin ifadesi ayn deildir !


11/119

DNA ve RNAnn Yapsndaki Bazlar


12/119

RNA ve DNA

DNA ve RNA

zincirlerininyapsalmolekllerindefarkllklarbulunmaktadr.


13/119

BAZ ELEMES


14/119

RNA ve DNA ZNCRLER


15/119

RNA YAPISI

RNA molekl tek zincirli bir yap olmasna ramen, birbirine komplementerbazlarn hidrojen ba yapmas ile baz blgeleri ift iplikli yap gsterir.Bu durum RNA moleklnn buyutlu yapsnn olumasn salar.


16/119

karyotik Gen Ekspresyonu


17/119

HCREDEK RNA TPLER

mRNA Haberci RNA, protein iin genetik bilgi tar.

rRNA Ribozomal RNA, ribozomun temel yapsnoluturur ve protein sentezini katalizler.

tRNA Transfer RNA, protein sentezinde amino asitler ve mRNA arasnda adaptr.

snRNA Kk ekirdek RNA, ncl mRNAlarnilenmesi.

snoRNA Kk ekirdekcik RNA, rRNAlarn ilenmesi

MikroRNA Trankripsiyonunun kontrol

Dier RNA Telomer sentezi, X-kromozomun inaktivasyonugen ifadesinin susturulmas.

RNA Tipi levi


18/119

HCREDEK RNA TPLER


19/119

mRNA

Kalba komplementer, Toplam RNAnn %3-5, Kolay hzl sentez, kolay degredasyon, ksa mr, Non-stabildir,

* Bakteride hcre dngs : 30-40 dakikamRNAnn yar mr : 2 dakika

* nsanda hcre dngs : 48-72 saatmRNAnn yar mr : 3-4 saat

mRNAlar; Prokaryotlarda polisistronik,karyotlarda monosistroniktir.

mRNA, DNAdaki genetik bilgiyi ribozomlara tar


20/119

rRNA Yapsal bir RNA molekldr, ribozomun yapsna

katlr, Total RNAnn %80 nini oluturu, Prokaryotik ribozom 70S: 30S + 50S

karyotik ribozom 80S: 40S + 60S Ribozomun %65 ni oluturur, Sekonder yap ortak deil, tr ve RNA boyutuna

gre deiir, Trev baz bulundurmaz, NOR (nucleolar organizer region): rRNA genlerini

tayan DNA blgesi ekirdekcikte bulunur


21/119

rRNA Sentezi


22/119

E. coli 23S ve 5S RNAlarnsekonder yaps


23/119

50S Ribozomal alt nitede protein ve rRNAlarn dalm(Gri blgeler rRNAlar)


24/119

tRNA

Total RNAnn %15, Bilinen 20 aa iin en az 1 (1-4) zgl tRNA vardr, Metillenmi veya hidroksillenmi trev bazlar tar,

Prokaryotta %2, karyotta %25 metillenmi baz

bulunur,


25/119

tRNA


26/119

tRNA

Yonca yapra ekilli sekonder yap kvrlaraktersiyer yapy oluturur.

Allosterik molekl. Ortam artlarna gre 3-D

yaps deiir. Protein sentezine katlmyorsaantikodon ite kalr. Bu zellik 2 antikodonundimerini nler.

Kompleks yapsyla nkleazlardan korunur.

Hcrede kalc molekldr. Denatre ve renatre olabilir.


27/119

snRNAlar


28/119

snoRNAs = kk nkleolar RNAs


29/119

miRNA ve siRNA

miRNA miRNA (mikro-RNA) 20-25 nkleotid uzunluunda

tek zincir bir RNAdr. Hcredeki birok genin ekspresyonunu dzenler.

siRNA Kk (ksa) interfering (basklayc) RNA 20-25 nkleotid uzunluunda

Hcredeki ilgili genlerin ifadesinin basklanmasndzeler Hcrede doal olarak Dicer enzimi sayesinde

oluturulur


30/119

miRNAlarn ve siRNAlarn Biyogenezi


31/119

miRNAlar ve Fonksiyonlar

miR-1 BDNF Nronal GeliimG6PD Oksidatif stres direnci

miR-19a PTEN Tmr basklayc gen

miR-23a SDF-1 Hematopoietik kk hcrelerin

bymesi ve lokalizsyonu

BRN-3b POU-TF Nronal geliim

miR26a SMAD-1 TGF bal gen ifadesinin

dzenlenmesi

miR34 Delta1 TM protein Notch gen aktivasyonu

Notch1 Geliim srasnda hcrebymesinin dzenlenmesi

miR-101 N-MYC Proto-onkogen

miR-130 MCSF Mononuklear fagozitenindzenlenmesi

miR-181 ? Hematopoiesis

Bartel, Cell 116: 281-297, 2004


32/119

Dier RNAlar


33/119

RNA polimeraz I rRNA genleri

RNA polimeraz II mRNA, snoRNA genleri, bazsnRNA genleri ve mikroRNAlar

RNA polimeraz III tRNA genleri, 5S rRNA genleri

baz snRNA genleri,

KARYOTK RNA POLMERAZLAR


34/119

Mitokondriyal RNA Polimeraz

ekirdekteki DNAdan kodlanr ve mitokondrimatriksine transfer edilir.

Yanlzca iki alt nite ierir.

Bir alt nitesi, bakteiyofaj T7 RNA polimeraznabenzer.

Dier alt nitesi, bakteriyal faktre benzer.


35/119

PROKARYOTK RNA POLMERAZ

E

EF

FW+

E

E

F

FW

[[

Kor enzim Holo Enzim

zgl bir promotora balanmaz;non-specificDNAya ok sk balanr(Kd ~5 x 10-12 M)

zgl promotora ok sk balanr;non-specificDNAya zayf balanr(Kd ~10-7 M)


36/119

E.coli RNA Polimeraz

[

Alt nite Holoenzimdeki says levi

2 Promotor diziye balanr 1 Fosfodiester ba kurar

1 ??

1 Promotor diziyi tanr

1 Alt nitelerin bir arada olmasnsalar


37/119

Sigma Faktr


38/119


39/119

RNA POLMERAZIN YAPISI


40/119

RNA POLMERAZLAR


41/119

1. Bakteriyal RNA Polimeraz baka bir proteinin yardmolmadan sadece alt nitesi ile transkripsiyonubalatrken, karyotik polimerazlar TF yardmolmadan bir transkripsiyon balatamazlar.

2. karyotlarda transkripsiyonun balayabilmesi iinkromatindeki paketlenmenin almas gerekmektedir.

RNA POLMERAZLAR


42/119

karyotik Transkripsiyon

Hcrenin genlerindeki genetik bilgiyi okuma veya ifade etmetranskripsiyon olarak tarif edilir.

mRNAnn transkripsiyonunun balayabilmesi iin trankripsiyonfaktrlerine ihtiya vardr.

Transkripsiyon faktrler, genlerin nndeki promotor blgeyebalanan, RNA polimerazn promotor blgeye balanmasn vetranskripsiyonun balamasn salayan proteinlerdir.

Bu faktrlerin bir DNA balama blgeleri,bir de aktivasyon blgeleri vardr.

Transkripsiyon faktrlerifarkl motiflerde bulunurlar.


43/119

PROMOTOR BLGE

Oktamer GC CAAT GC TATA Transkripsiyon

-120 -100 -80 -40 -20 +1


44/119

Promoter Elementler

CpG adas

approx. -100 to -1


45/119

Promoter Elementler

Initiator (Inr): Y-Y-A+1-N-T/A-Y-Y-Y. Baz promoterlar heminitiator hem de TATA box ierirler. Bazlarda bunlardanyanlzca birini ierir.

CpG Adalar: Balang noktasndan ~100 baz yukarda, 20-50

nkleotidten oluanCG

zengin dizi. BRE (TFIIB recognition element) Dizisi: Baz promotorlarn

TATA dizisinin st ksmnda korunmu G/C-G/C-G/A-C-G-C-C,dizisi.

Downstream promoter element (DPE): Baz genlerde balangnoktasndan sonra 30 nkleotid aada bulunan G-A/T-C-Gdizisi.


46/119

Genel Transkripsiyon Faktrleri

Genel transkripsiyon faktrleri (GTF)karyotlardaki tm genlerin transkripsiyonu iingereklidir.

GTFleri transkripsiyonun balamasnda RNA Pol

IIye yardm eder. GTFler, TFIIA, TFIIB,... olarak adlandrlan

multimerik proteinlerdir. GTFler, karyotlarda evrimsel srete korunmu

olan proteinledir. Prokaryotlarda, faktr olarak bilinen yanlzca bir

genel transkripsiyon faktr vardr.


47/119

TATA Dizisi


48/119

TRANSKRPSYON FAKTRLER

PROTEN MOTFLER

Helix-turn helix modeli Helix-loop helix modeli Zinc finger modeli L

eucine zipper modeli


49/119



50/119


Transkripsiyon faktrleri DNAnnmajr oluuna balanr.


51/119


TFlerin DNAya balanmas,DNAdaki bazlar ile proteidekiasparajin amino asidi arasnda

hidrojen bann kurulmas ilesalanr.


52/119


53/119

Enhancer


54/119

TRANSKRPSYON


55/119


56/119

Transkripsiyon Balonu

Lid, Rudder, Zipper RNAdan DNAnn ayrlmasn salar.

Fork loops Transkribe olacak DNA zincirini ayrr

Bridge helix Transkripsiyon balonunun almasn salar

Wall DNA ve RNA hibridlerin oluumunu salar

Pore 1 Nkleotidlerin yapya katlmasn salar


57/119

Transkripsiyon iin; Kalp DNA Serbest nkleotidler: ATP,GTP,CTP,UTP

2 deerli metal iyonlar RNA Polimeraz enzimine ihtiya vardr.


58/119

RNA Polimeraz II ile birtranskripsiyonun balamabasamaklar


59/119

TATA box Binding Protein (TBP),TFIIDnin 14 alt nitesinden birisidir.Fonksiyonu: promoter blgeyi tanma ve TFIIBnin balanmasn salamak


60/119

Fonksiyonu:-Pol II iin balangn blgesininseimi.- Baz promotorlarda, Pol II, TFIIDve TFIIB birlikte minimal balang

kompleksini oluturu ama birokpromotor iin TFIIE, F ve H a daihtiya vardr.


61/119

Fonksiyonu:-

DNA-TFIID

-B kompleksinin oluumu iin Pol II ninkomplekse katlmasn salar.

- Pol IIn baland noktas zerinde olmasn salar.- Pol IInin kalp olmayan DNA zincirine balanmasn salar- RNA pol IInin DNAya non spesifik balanmasn engeller.


62/119

Fonksiyonu:- Bir sonraki TF olan TFIIHn balanmas

iin docking blgesini oluturu.- TFIIHnin enzimatik aktivitesini

dzenler.

TFIIE heterotetramerik bir protein (22)


63/119

TFIIH multimerik bir protein, 9 altniteden oluuyor, bazlar enzimatikaktiviteye sahip.

Fonksiyonu:- TFIIH helikaz aktivitesine sahip,Pol IInin balanmas iin DNA iftsarmaln aar.

- TFIIH ayn zamanda kinaz aktivitesine

de sahip, uzamann balamas iinPol IIyi fosforlar.


64/119

RN

A Pol IIninC

TD

blgesininfosforlanmas,Genel TK faktrlerin ayrlmasve RNA transkripsiyonununbalamas,


65/119


66/119

TRANSKRPSYONUNSONLANMASI


67/119

Figure 12.19 Genomes 3 ( Garland Science 2007)


68/119



69/119

Transkripsiyonun Yn


70/119

RN

A polimerazn transkripsiyon yn, transkribeolacak genin DNA zerindeki konumuna gredeiiklik gsterir


71/119

RNA Polimeraz II ile bir genin transkripsiyonunun balamas;TFler, nkleozom, enhancer, histonlarn asetilasyonukromatinin almas gibi birok faktrn birlikte hareket

ettii kompleks bir olaydr.


72/119

RNA Pol II ve Mediatrler


73/119

RNA LENMES(PROCESSING)

RNA LENMES


74/119

RNA LENMES

5 cap : 5 uca 7 metilguanozin grubu eklenmesi. Ribozomabalanma ve mRNA stabilitesinden sorumludur. Sitopazmayatransfer.

3 poliA : 3uca 100-200 Adenin nkleotidinden oluankuyruk taklmas. Ribozoma balanma, mRNA stabilizasyonu,sitoplazmaya transfer grevleri vardr.

Splicing : mRNA zerindeki intronlarn kartlmas.

ntron: Olgun mRNAda bulunmayan DNA dizisiEkzon: Olgun mRNAda bulunan ve proteine evrilen DNAdizisi


75/119


RNAnn LENMES

5 CAPPING


76/119

5 CAPPING

Fosfotazlar bir fostat kartr

guanil transferaz bir guanin grubu transfer eder

metil transferaz guanin bazna birmetil grubu transfer eder


77/119

5 CAPPING

5 CAPPING


78/119

5 CAPPING

RNAnn 3 ucunun ilenmesi


79/119

RNA nn 3 ucunun ilenmesi

1. AAUAAA: CPSF (cleavage and polyadenylation

specificity factor)

2. GU-rich sequence: CstF (cleavage stimulation factor F)

3 Poli Adenilasyon


80/119

3 Poli Adenilasyon


81/119

RNAdaki intronlarn aradan kesilip kartlmas,splicesosome kopleksi ile gerekleen dinamik bir ilemdir.

splicesosome kopleksi : snRNAlar = U1, U2, U4, U5, U6 vebu RNAlara balanan yaklak 7 farklsmall nuclear ribonuceloprotein (snRNP) den oluur.

SPLICING


82/119


83/119

R: A veya GY: C veya U

1. Ekzon ve intronlar birletii noktalardaki korunmu diziler

2 Ekzon ve intronlara balanan protein komplekleri


84/119

2.Ekzon ve intronlara balanan protein komplekleri

1. CBC: Cappinge balanan proteinler

2. ntronlara balanan (hnRNP) heterogeneous nuclearribonucleoprotein,3. SR: Exonlara balanan serin ve arjininden zenginproteinler,

S li i i l i b kt kl i


85/119

Splicing ilemi basamakta gerekleir

1. ntronun3

ucundaki Adenin, intronun5 splice blgesine atak yapyor

2. Ekzonun upstream 3-OH grubuDier ekzonun downstream ucuna atak ediyor

3. Ekzonlar biraraya getiriliyor ve lariatserbest kalyor

BBP : branchpoint


86/119

BBP : branchpointbinding protein

Proteinlerin yer deitirmesi

Splicesosome kompleksinin olumas


87/119

Splicesosome Proteinleri


88/119


89/119

Table 12.2 Genomes 3 ( Garland Science 2007)

RNAlardaki intron tipleri

GU AG AU AC nt nl


90/119

GU-AG ve AU-AC ntronlar

Grup I ntronlar


91/119

Grup I ntronlar

Grup II ntronlar


92/119

Grup II ntronlar

RNA P li I RNA


93/119

RNA Polimeraz I, preRNA

RNA polimeraz I ile sentezlenen ncl


94/119

RNA polimeraz I ile sentezlenen nclrRNAnn ilenmesi:


95/119

S- Adenozilmetionin

Ribonklez IIIEndonkleaz 17S

ve 25S

rRN

Alar

RNA Polimeraz III tRNA ve 5SrRNA


96/119

RNA Polimeraz III, tRNA ve 5SrRNA

tRNA S nt i i l nm i


97/119

tRNA Sentezi ve ilenmesi

tRNA nkleotidil Transferaz

Alt tif S li i


98/119

Alternatif Splicing


99/119

Figure 12.32a Genomes 3 ( Garland Science 2007)


100/119

Figure 12.32b Genomes 3 ( Garland Science 2007)

RNA EDITING


101/119


RNA EDITING


102/119

RNAEditing ofapo-B Pre-mRNA


103/119

RNA DEGREDASYONU

mRNA aktivitesi birok faktr tarafndand l k di


104/119

dzenlenmektedir

Aktif mRNA naktif mRNA

YkmTranslasyon

karyotik mRNA degradasyonu 3 farkl


105/119

karyotik mRNA degradasyonu 3 farklyolak ile gereklemektedir


106/119

RNA DECAY


107/119

mRNA DECAY

AAAm7Gppp

poly A azaltlmas Deadenilaz kompleksi

AAAAAAAAAAAAAAAAm7Gppp

Decapitasyon Decapping enzimi (DCP1 kompleks)

AAA

5-3 ekzonkleolitik kesim Xrn1 kompleks

N M di t d D


108/119

m7Gppp

Erken STOP kodonun saptanmas vesplicing in sonlanmas

AAAAAAAAAAAAAAAA

Decapitasyon Decapping enzimi (DCP1 kompleks)

5-3 ekzonkleolitik kesim Xrn1 kompleks

Nonsense Mediated Decay

AAAAAAAAAAAAAAAA


109/119

Nonsense-mediated mRNA Decay (NMD)


110/119

mRNAnn yar mrnnn

belirlenmesinde: AUUUA dizileri


111/119

A.

B.

Casein mRNA prolaktin

+

-

30,000 mRNA/cell

300 mRNA/cell


112/119

TRANSKRPSYONUNKONTROL


113/119


114/119


115/119

M til


116/119

Metilasyon

Gen ekspresyonunun kontrol DNA veya histon proteinleri ile

ilikilidir.Sitozin nkleotidlerinin metillenmesi aktivatr proteinlerin DNAyabalanmasn engeller.Histon proteinerinin metillenmesi ile kromatinin o blgesi inaktifhalde tutulur.

Histon Asetilasyonu


117/119

Histon Asetilasyonu


118/119

Histon Asetilasyonu


119/119

Documents

GENETİK BİLGİ AKIŞI