metabolizmanın hormonal düzenlenmesi..
Farklı fizyolojik durumlarda farklı hormonlar etkilidir.
İnsulin Tokluk
Glukagon Açlık
Epinefrin Yaklaşan aktivite
Kortizon Stres
GH ve Troid Hormonları Yüksek verim
Metabolizmanın kilit reaksiyonlarını katalize eden enzimlerin aktivitesinin düzenlenmesi
1.Allostrik düzenlenme
2. Hormonal Düzenlenme
a.fosforilizasyon/defosforilizasyon b.Gen aktivasyon
Metabolizmadaki kilit enzimlere hormonların etkisi
(Kovalan modifikasyon)
Hormon+reseptör kompleksiHücre içi ikinci haberci aktivasyonuProtein kinaz aktivasyonuFosforilaz kinaz aktivasyonuFosfarilaz akt. Ve Fosfataz akt.
1- Ortamda var olan bir enzimin fosforilazyonu/defosforilazyonu
2- Gen aktivasyonuna neden olan bir proteinin fosforilazsyonu/defosforilazyonu
Karbonhidrat Metabolizmasına Etkili Hormonlar
İnsulin Glukogon Epinefrin GH Troid hormonları Glikokortikoidler
Glukogon hormonunun hakim olduğu durum açlık durumudur. Bu durumda gıda alımı olmadığı için ekstra hepatik dokuların enerji ihtiyacı depo glikojenden glukoz üretimi ve glikoneogenez yoluyla glukoz üretimi ile karşılanacaktır.
İnsulin hormonunun hakim olduğu durum ise gıda alımının olduğu tokluk durumudur. Bu durumda fazla alınan glukoz glikojen olarak depolanacaktır.
Glukogon hormonu glikojen fosforilaz enzimini fosforilize ederek aktif duruma getirecektir. Böylece glikojenden glukoza dönüştürülecek ve kana verilecetir. Bu glikoz başta beyin olmak üzere ekstrahepatik dokulara gönderilecektir. Glukogon aynı zamanda glikojen sentaz enziminide fosforilize edecektir. Glikojen sentaz enziminin ise fosforilize hali inaktiftir. Böylece glukozdan glikojen sentezi duracaktır.
İnsulin ise glukogonun tam tersi bir etkiye sahiptir. Glikojen fosforilazı ve glikojen sentazı defosforilize edecektir.Glikojen fosforilazın defosforilize hali in aktif, glikojen sentazın ise defosforilize hali aktiftir. Böylece glikozdan glikojen sentezi uyarılırken glikojenden glikoz sentezi yani glikoneogenez duracaktır
İnsulin, özellikle karaciğerde yer alan glikokinaz enziminin aktivatörüdür. Glokogon ise bu enzimin aktivitesini inhibe eder. Bu nedenle tokluk durumunda karaciğerde hızlı bir glikoliz vardır.
İnsulin hormonu varlığında fruktoz 2,6 difosfat miktarı fazladır ve glikoliz çalışmakta glikoneogenez durmaktadır glukogon varlığında ise fruktoz 2,6 difosfataz-2 aktif, fosfofruktokinaz-2 enzimi inaktiftir. Ve doğal olarak fruktoz 2,6 difosfat miktarı azalmış glikoliz durmuş glikoneogenez çalışmaktadır.
Purivat kinaz aktivitesi insulin tarafından artırılırken glukogon tarafından azaltılır. Glukogonun etkisiyle PEP miktarında bir artış meydana gelir. Buda glikoneogenez’i kolaylaştırır.
…..Fosforilize hali aktif olan enzimler Glukagon hakim
Glikojen fosforilaz
Fruktoz 2,6 difosfataz-2
……Defosforilize hali aktiv olan enzimler İnsulin hakim
Glikojen sentaz
Fosfofruktokinaz-2
Purivat kinaz
purivat değidrogenazenzim sistemi
Epinefrinin karbon hidrat metabolizmasına etkileri
Glikojen yıkımı (kas, k.çiğer) artar
Glikojen sentezi (kas, k.çiğer) azalır
Glikoneogenez (k.çiğer) artar
Glikoliz (kas) artar
Glukogon salınımı artar
İnsulin salınımı azalır
Yağ Asidi Sentezi ve Oksidasyonunun Düzenlenmesi
Organizmanın enerji ihtiyacı olduğunda ilk önce glukogon ve epinefrin hormon salınımında bir artış meydana gelir. Bunun yanı sıra GH, Glikokortikoid salınımıda artar. Bu hormonlar hormona doyarlı lipaz (trigliserid lipaz) miktarında da bir artışa neden olurlar. Bunun sonucu olarakta depo trigliserdlerde bir yıkım oluşur ve dolaşıma serbest yağ asidleri verilir.Bu yağ asitleride karnitin açil transferaz I aktivitesinde bir artışa neden olurlar. Ve böylece mitokondri zarından yağ asidi geçişi artar ve betaoksidasyon hızlanır.
Karnitin açil transferaz I aktivitesine malonil CoA miktarıda etkilidir eğer malonil CoA miktarında bir artış meydana gelirse bu karnitin açil taransferaz I aktivitesini azaltır.
Malonil CoA ise yağ asidi biyosentezinin ilk basamağında Asetil CoA dan Asetil CoA karboksilaz enzimi aracılığı ile oluşmaktadır.
Asetil CoA karboksilaz enzimi ise glokogon ve epinefrin gibi enzimlerin fosforilizasyonu ile inaktive olan bir enzimdir. Böylece açlık durumunda yağ asidi sentezi azalırken beta oksidasyon artmaktadır.
Tokluk durumunda ise insulin sisteme tam tersi bir etki göstererek yağ asidi sentezini artırır. Asetil CoA karboksilaz enzimini defosforilize eder böylece bu enzimin aktivitesi artar. Böylece glikoliz sonucu oluşan asetil CoA ların, yağ asidi biyosentezi amaçıyla malonil CoA ya dönüşümü hızlanır.
Malonil CoA daki bu artış karnitin açil transferaz I aktivitesini inhibe eder ve böylece beta oksidasyonu durdurur. Bunun yanı sıra Insulin hormona duyarlı lipazı da defosforilize ederek aktivitesini durdurur böylece trigliseridlerin yağ asidine dönüşüp kana verilmesi de durur. Insulinin hakim olduğu fizyolojik durumda tam tersi trigliserid miktarında bir artış vardır.
Kolesterol biyosentezinin düzenlenmesi
kolesterol biyosentezi HMG (3-hidroksil,3metil gulutaril) CoA redüktaz aktivitesiyle düzenlenmektedir. Enerji ihtiyaçı durumunda glukagon, epinefrin, GH ve glikokortikoidler HMG-CoA redüktaz enzimini fosforilize ederek inaktiv duruma getirirler ve böylece kolesterol biyosentezini durdururlar, Tokluk durumunda ise insulin bu enzimi defosforilize ederek kolesterol biyosentezini başlatır.
RNA’nın Yapısı
Protein biyosentezin de başlıca üç tip RNA rol oynar: ribozomal RNA (rRNA), taşıyıcı RNA (tRNA), ve mesajcı RNA(mRNA). DNA gibi RNA molekülleride, düz zincirli polimerik moleküllerdir. Fosfo diester bağı ile birleşmiş mononükleotidlerden oluşur. rRNA, tRNA ve mRNA arasında da büyüklük, işlev ve özel yapısal farklılıklar vardır.
Prokaryotlarda DNA Replikasyonu
DNA çift heliksini oluşturan 2 sarmal birbirinden ayrıldıları zaman, bunların her biri sentezlenecek yeni sarmal için kalıp vazifesi görürler. Yeni sentez edililen sarmallar kalıp sarmala komplementer olarak sentezlenirler. Böylece yeni oluşan çift sarmal bir eski (ebebeyden gelen), bir de yeni sentezlenmiş (yavru) sarmaldan oluşur. Bu sarmallar birbirine komplomenterdir. Bu olaya semikonservatif replikasyon denir
Ebeveyn çift-heliks yapısındaki DNA’nın replike olabilmesi için önce birbirine sarılmış olan DNA zincirlerinin ayrılması gerekir. Çünkü polimerazlar sadece tek zincirli DNA’yı kalıp olarak kabul ederler.
Prokaryotlarda DNA replikasyonu tek ve belirli bir nükleotid dizisinden başlar. Buraya replikasyon orjini denir.
Eukaryotlarda ise replikasyon DNA heliksi boyunca , bir çok orjinden başlar. Bu birimler çoğunlukla AT (çünkü Adenin ve Timin arasında iki adet hidrojen bağı varken Guanin ve sitozin arasında üç adet vardır. Yani AT daha zayıftır) baz çifti gibi birçok kısa nükleotid dizilerinden oluşur bunlara konsensüs dizesi denir. Eukaryotik DNA molekülü çok uzundur. Replikasyonun çok sayıda orijinden birden başlaması, replikasyonun hızlı olmasını sağlar.
2 sarmal ters yönde dönerek açıldıkları zaman V şeklinde bir yapı meydana gelir. Bu bölgeye replikasyon çatalı denir. Replikasyon ilerledikçe DNA molekülü boyunca replikasyon çatalı ilerler. Replikasyon başlayabilmesi için replikasyon çatalının bir grup belli proteinler tarafından tanınması gerekir. Bu proteinler replikasyon çatısını oluşturan öncül kompleksi oluşturur
DNA çift sarmalının açılması amacıyla bu noktalara DnaA proteini bağlanır ve bunlar sarmalın AT noktasından açılmasını sağlar daha sonra buraya tek sarmal DNA bağlayan proteinler bağlanarak açılmış olan heliksin kapanmamasını sağlarlar. Daha sonra helikaz isimli enzim devreye girerek heliksi ters yönlü dönüşünü sağlarlar ve DNA giraz enzimi iki zincir arasındaki hidrojen bağlarını kopararak çatallanmanın meydana gelmesini temin edmiş olur.
Çift heliks oluşturan 2 sarmal birbirinden ayrıldıça bir problem ortaya çıkar. Replikasyon çatalının önünde bulunan kromozomun tümü rotasyona uğrayacak ve pozitif süperkoiller üst üste birikecektir. Pozitif süper koiller (süper kıvrımlar) DNA heliksinin orijinal heliksle aynı yönde dönmesiyle oluşur.
Süperkoiller Topoizomerazlar aracılığı ile çözülür iki çeşit topoizomeraz vardır Topoizomeraz I ve II
Topoizomeraz I süperkoilin olduğu yerde bir DNA zinciri kopararak kıvrımı açar ve tekrar liyaz etkisi göstererek bağlar.
Topoizomeraz II ise DNA nın çift sarmalının her ikisinide kopararak ve bir çekme etkisi yaratarak bu kıvrımları açar ve tekrar bağlar. Bu şekilde açılan DNA çift sarmalı işlem devam ettiği için bir çatalı andırır.
Bu çift sarmalda komplimenter DNA’nın sentezi başlar bunun için DNA zincirinin polimerizasyonu yapılır. DNA zincirinin polimerizasyonu daima 5´- 3´ yönünde olmaktadır. Bu yüzden 3´- 5´ yönündeki lider zincirin komplementeri çatal yönünde olacağından dolayı daha hızlı ve kesiksiz sentez edilir. Replikasyon çatalının tersi yönde sentezlenen zincir kısa DNA parçaları halinde sentez edilirler. Bu kısa parçalara Okazaki parçaları denir.
DNA replikaysyonunda bir dizi sentezle görevli enzim rol alır bunlara DNA polimerazlar denir. DNA polimerazlar tek zincirli kalıp DNA olsa bile, buna komplementer yeni DNA sentezini hemen başlatamazlar. Sentezin başlayabilmesi için bir primer’e ihtiyaç duyarlar. Primer, kalıp DNA’nın başındaki nükleotid dizisine komplomenter olarak, ribonükleotidlerden oluşmuş RNA parçasıdır. Kısa olan primer zincir (yaklaşık 10 nükleotid) kalıp DNA ile sarmal oluşturur. Primer zincirin 3´ucunda bulunan hidroksil grubu serbesttir. DNA polimeraz işte bu serbest hidroksil grubuna kalıp DNA’daki nükleotide komplimenter ribonükleotidi takar. Primerin sentezini ise primaz isimli özel bir RNA polimeraz sağlar.
Primer bağlandıktan sonra DNA polimeraz III nükleotid monofosfatları bağlayarak komplimenter zinciri oluşturmaya başlar ve zinciri uzatır bu lider zincirde çatalın açılması boyunca devam eder.
Buna karşılık kesikli zincirde ise DNA polimeraz III tarafından nükleotidler eklenerek yaklaşık 100 nükleotidlik bir parça sentez edilir ve bir sonraki RNA primere atlanır. Böylece parçalı bir sentez gerçekleştirilir. Kesikli parçada daha sonra DNA polimeraz I enzimi RNA primerlerini ortadan kaldırır ve buraya 10 adet komplementere uygun DNA sentez eder ve en sonunda DNA ligaz kesik parçaları birbirine bağlar
Prokaryotların DNAsı dairesel şekildedir ve replikasyon bir başlangıç noktasından başlayarak daireni her iki yönünde devam ederek iki zincirin bir biri ile birleşmesiyle son bulur.
Ökaryotlarda ise daha öncede bahsettiğimiz gibi replikasyon birçok noktadan başlar ve 8-10 saate tamamlanır.
Ökaryotlarda Primaz, DNA polimeraz I ve III yoktur. Bunların yerine:
DNA polimeraz α primaz aktivitesine sahiptir
DNA polimeraz β DNA polimeraz I aktivitesine sahiptir.
DNA polimeraz γ mitokondrial DNA replikasyonunda görevlidir
DNA polimeraz δ Lider zinciri uzatan enzimdir
DNA polimeraz ε Kesik zinciri uzatan enzimdir
EUKARYATİK DNA’nın ORGANİZASYONU
Normal bir insan hücresinde 46 tane kromozom bulunur ve çok miktarda genetik materyal çok ufak bir alana paketlenmiştir. DNA ve proteinler özel bir şekilde bir arada paketlenmiştir. Eukaryotik DNA, histon adı verilen bazik proteinlerle sıkıca bağlanarak nükleozomları oluşturur. Nükleozomlar bir iplik üzerine dizilmiş tespih taneleri gibi gözükür.
Histonlar küçük proteinlerdir. Çok miktarda lizin ve arjinin içerdikleri için fizyolojik pH da pozitif yüklüdürler.
Histonların 5 sınıfı vardır. H1, H2A, H2B, H3, H4. pozitif yüklü oldukları için negatif yüklü DNA ile iyonik bağlar kurarlar.
Nükleozomlar: Her nükleozomun orta kısmında her birinden ikişer adet olmak üzere H2A, H2B, H3 ve H4 (toplam 8 tane) protein bulunur. Bu şekilde bağlayıcı DNA’larla birbirine bağlanan nükleozomlar büyükbir polinükleozom oluşturur (nükleofilaman).
İnce organizasyon: 2 nükleozom arasında, yaklaşık 50 nükleotid içeren bağlayıcı bir DNA parçası bulunur. Bu şekilde bağlayıcı DNA’larla birbirine bağlanan nükleozomlar büyük bir polinükleozomu oluşturur.
H1’in görevi: H1 iki nükleozon arasındaki DNA parçasında bulunur.
DNA replikasyonu esnasında nükleozomların durumu: DNA replikasyonu ile aynı anda yeni histonlarda sentez edilir. Yeni sentezlenen bu histonlar, sadece yeni sentezlenen DNA sarmalından birisiyle ilişki içinde olur. Böylece ebeveyn hücredeki histon oktomerleri korunmuş olur.
DNA ONARIMI
DNA replikasyonu sonucunda oluşan yanlış bağlanmalar
DNA replikasyonu sırasında yanlış bazların bağlanmasıda söz konusu olabilir. Bu yanlış baz bağlanmaları DNA polimeraz III ve I tarafından düzeltilir. DNA polimeraz III 5-3 yönünde (replikasyon yönü) polimeraz aktivitesi gösterirken, 3-5 yönündede (replikasyon yönünün tersi) ekzonükleaz aktivitesi gösterir.
Bu durumda, en son bağlanan ve 3-OH grubu serbest olan nükleotidlerin doğruluğu DNA polimeraz III tarafından kontrol edilerek düzeltilebilir.
DNA polimeraz I ise 5-3 yönünde (replikasyon yönü) polimeraz aktivitesi gösterirken aynı zamanda 5-3 ve 3-5 yönlerined ekzonükleaz aktiviteside gösterebilir. Yani DNA parçalarını 3-OH yönünden düzeltebileceği gibi 5-fosfat yönündende koparabilir . Ve böylece kalıp halinde nükleotid dizilerinin çıkarılmasını sağlayabilir.
Sentezin dışında DNA, nükleotid bazlarının değişimi veya ayrılmasına yol açacak çevresel etkiler altındadır da Bunlar kimyasal maddeler, radyasyon dur. Ayrıca memelilerde bir hücrede bulunan DNA’daki bazların binlercesi kendiliğinden ya değişir yada kaybedilir.
Eğer bu DNA hasarları onarılmazsa, kalıcı mutasyonlar ortaya çıkabilir. Örneğin ; mutasyona uğramış hücrede proliferasyonun kontrolü kaybolabilir ve hücre, bir kanser hücresi haline dönüşebilir. Ama hücrede çok etkin biçimde işleyen DNA onarım mekanizması vardır.
• UV ışığın yaptığı hasarın onarımı
UV ışığa maruz kalan bir hücrede, birbirine komşu 2 primidin (genellikle timinler) arasında kovalen bağlanma olabilir. Bunun sonucunda meydana gelen timin dimerleri replikasyonu bloke eder.
DNA polimeraz III, DNA zincirini ancak dimer bulunan yere kadar replike edebilir. Bu durumda bu dimerin tamir edilmesi gereklidir. Öncelikle özgün bir endonükleaz dimeri tanır. Sonra dimerin 5 fosfat ucunda yer alan fosfodiester bağını kırar bunu bu DNA parçasının çıkarılması takib eder DNA polimeraz I ekzokinaz bu işlemi yapar ve DNA polimeraz I polimeraz aktivitesini kullanarak çıkmış olan parça yerine sentez yapar ve en son olarak DNA ligaz bağlantıyı kurar (yeni sentez edilen doğru zincirle ana zincir arasındaki).
Baz değişikliklerinin düzeltilmesi
DNA daki bazlar değişime uğrayabilir. Değişim kendiliğinden meydana gelebilir. Örneğin: sitozin amino grubunu kaybederek urasil haline dönüşür. Bazende deaminasyon yapan maddelerin etkisiyle bu durum görülür (örnek nitroz amin, nitrit, nitrat gibi). Bazende spontan olarak kaybedilir. Örneğin bir günde 10000 tane pürin bazı spontan olarak kaybedilmektedir.
Baz değişimlerinin düzeltilmesi:
Normalde DNA da bulunmaması gereken bazlar DNA’da varsa veya sonradan oluşmuşsa bunlara anormal bazlar denir. Örneğin urasil ya sitozinin deaminasyonu yada DNA sentezi sırasında dTTP yerine dUTP bağlanmasıyla ortaya çıkar. Bu anormal bazları özgün glikozilazlar tanır ve sarmalın deoksiribozfosfat ana iskeletinden hidroliz ile ayırırlar bunun sonucunda bir aprimidinik (primidinsiz) veya apürik (pürinsiz) kısım oluşur buna AP-kısmı denir.
Özgün AP-endonükleazlar bir bazın eksik olduğunu anlar ve yukarıdada belirtiğimiz gibi çıkarma ve tamir işini yaparlar
Metilizasyon
DNA replike olurken eski zincir metillenir, yeni sentez edilen zincir ise metillenmez böylece replikasyon sırasında yeni zincir ve eski zincir tanınmış olur replikasyonun sonunda ise yeni zincirde metillenir.
RNA Yapısı ve Sentezi
Her ne kadar genetik bilgi DNA molekülünde depolanmış olsa da bu bilginin ifade edilmesi ribonükleik asitlerle (RNA) sağlanır. DNA’nın belli bölgelerinden genetik bilgi, kopyalanarak RNA molekülleri üzerine aktarılır bu olaya transkripsiyon denir. Transkripsiyonda DNA çift sarmalından birisi kalıp olarak kullanılır ve gene bu kalıbın belli bir bölgesi kopyalanır. Bu şekilde mRNA lar oluşur. Daha sonra mRNA ların içerdiği bilgi, polipeptid zincirlerinin aminoasit dizilerine tercüme edilir. Bu olaya translasyon (protein sentezi) denir.
Ribozomal RNA
Ribozomal RNA (rRNA), ribozomlarda bulunan RNA’dır. Değişik proteinlerle birlikte,rRNA’lar ribozomları oluştururlar. Ribozomlar protein biyosentezinin olduğu yerlerdir. Prokaryatik hücrelerde 3 cins rRNA vardır. (23s, 16s ve 5s), Eukaryotlarda ise 4 cins vardır (28s, 18s, 5.8s, 5s) (S Svedberg birimidir. Svedberg birimibileşiğin molekül ağırlığı ile ilişkili bir birimdir)
Transfer RNA
üç mayor RNA’dan transfer RNA en küçük (4S) moleküllerdir. Her tRNA kendine özgü aminoasidi taşır ve bunu protein sentezi olan yere götürür. Protein sentezi olan yerde m RNA lardaki genetik koda uygun olan tRNA buraya bağlanır ve taşıdığı aminoasitin uzamakta olan aminoasit zincirine bağlanmasını sağlar
Mesajcı RNA
Mesajcı RNA hücredeki RNA’ların yaklaşık olarak %5’ini oluşturur ama büyüklük açısından en heterojen RNA tipidir. Diğer değişle molekül ağırlılıkları farklı çok sayıda mRNA DNA’dan aldığı genetik bilgiyi sitozole taşır ve burada protein sentezi için mRNA kalıp olarak kullanılır. Eukaryotik mRNA yapısı bazı özellikler içerir. Örneğin: RNA zincirinin 3-ucunda çok sayıda adeninden oluşmuş bir poli-A kuyruğu bulunur. Ayrıca 5-ucunda bir şapka (7-metilguanozin) vardır.
Prokaryotik gen Transkripsiyonu
DNA’nın tek zincirinden RNA sentezinden RNA polimeraz ismi verilen bir enzim sorumludur. Bu enzim DNA replikasyonu için gerekli RNA primerleri ( hatırlarsanız bunları primaz sentez ediyordu) dışında diğer bütün RNA’ları sentez eder.
RNA polimeraz enzimi tarafından sentezlenen ürüne primer tarnskript adı verilir . Bu enzim, peptit yapısında olan 4 alt birim (2α, 1 ve 1‘)ki bunlara merkez (Core) enzimden ve ä alt birimin (sigma faktörü) birleşmesi sonucu oluşan bir holoenzimdir. Merkez enzim 5-3 yönünde polimeraz aktivitesinden sorumlu iken ä alt birim transripte edilecek genin promotör bölgesini tanımlar.
RNA sentezinin basamakları
transkripsiyon başlıca üç faza ayrılır.
1- Başlama: DNA’da transkripsiyonu yapılacak genin genellikle başında bulunan ve o genin özel bir bölgesine RNA polimeraz’ın bağlanmasıyla transkripsiyon başlar. Bu bölge genin promoter bölgesi olarak bilinir. Promoter bölgede karakteristik nükleotid dizileri bulunur.
Ribnow box: 6 nükleotid’den oluşur (TATAAT) transkripsiyona başlanan yerden sola doğru yerleşmiş 8-10 nükleotidin ortasında bulunur.Transkripsiyon yapısal gende olduğu için promotor bölge – ile ifade edilir. Ribnow box -10 bazının yakınındadır.
-35 dize: TTGACA nükleotid dizesinden oluşmuştur. Transkripsiyon başlangıç kısmından 35 baz sonra bulunur. Bu bölgeyi de RNA polimeraz tanır.
Uzama :DNA polimerazın yapısındaki sigma faktörü promotor bölgeyi bu iki özelliğinden dolayı tanır ve merkez enzim yapısal geni transkripte etmeye başlar. Merkez enzim aynı DNA polimerazda olduğu gibi zincir uzatma işlemini yapar yalnız bunun için bir primer’e ihtiyaç duymaz ve ekzonükleaz aktivitesine sahip olmadığı içinde meydana gelen hataları düzeltemez.
Sonlanma: uzama işlemi sonlanma sinyaline kadar devam eder Bazı durumlarda RNA polimeraz DNA kalıbı üzerindeki sonlanma bölgelerini tanımlayabilir (p-(Ro) ‘dan bağımsız sonlanma). Bazı durumlarda ise bir sonlanma faktörü (p:Ro) bu işi yapar.
p-den bağımsız sonlanma: Bu tip sonlanmanın olabilmesi için yeni sentez edilen RNA’da 2 yapısal özelliğin bulunması gerekir. Birincisi; RNA transkripti saç tokası şeklinde ve dayanıklı bir kıvrım oluşturmalıdır. Bu kıvrım RNA polimerazın ilerlemesini yavaşlatır ve geçici olarak durmasına neden olur. İkinci özellik ise saç tokası şeklindeki kıvrımı takip eden RNA kısmında bir dizi U bazı bulunur. Bu U bazları DNA kalıbındaki A bazları ile eşleşmişlerdir. A-U arası sadece iki hidrojen bağı olduğu için zayıftır. Bu yeni sentezlenen RNA’nın DNA kalıbından ayrılmasını kolaylaştırır.
p- Bağımlı sonlanma: Bu tip sonlanmada protein yapısında bir faktör p faktörü rol oynar. p faktöründe RNA’ya bağımlı ATPaz aktivitesi vardır.
EUKARYOTLARDA GENLERİN TRANSKRİPSİYONU
Eukaryotlarda genlerin transkripsiyonu prokaryotlarda çok daha karmaşıktır. RNA polimerazların promotor bölgeyi tanıyarak bağlanması ve RNA sentezinin başlamasına ek olarak başka trankripsiyon faktörleride gereklidir.
Eukaryotik hücrede RNA polimerazları
Eukaryotik hücre çekirdeklerinde bulunan RNA polimerazları başlıca 3 sınıfa ayrılır.
RNA polimeraz I: çekirdekçikte büyük ribozomal RNA ların ön maddelerini sentezler (28S, 18S ve 5.8S)
RNA polimeraz II: protein biyosentezinde kullanılacak olan mRNAların ön maddelerini sentezler. Ayrıca küçük nükleer RNA (snRNA)’ları sentezler.
Prokaryotlardaki ribnow box yerine transkripsiyon başlangıç noktasından 25 baz önce yerlşmiş (-25) bir konsensüs dizisi vardır buna TATA veya hogness box adı verilir. Transkripsiyon başlangıç noktasından 70-80 baz öncede (-70-80) bir başka konsensüs dizisi vardır. Bunada CAAT box adı verilir. Eukaryotik promoterlerde bu dizilerden biri veya ikisi birden tanıma bölgeleri olarak görev yapar. RNA polimerazlar başlangıç noktalarını bu şekilde tanımlayarak bağlanırlar. Bunun dışında Eukaryotlarda RNA polimeraz II’nin transkripsiyona başlama hızını artıran DNA dizileride vardır. Bu trankripsiyonu hızlandıran DNA dizileri de başlangıç noktasından önce veya sonlanma noktasında sonra olabilir.
RNA polimeraz III: Küçük RNA’ları sentezler. tRNA’lar, 5S ribozomal RNA ve bazı snRNA’lar bu enzimle sentez edilen RNA’lardır.
RNA’nın Post-Transkripsyionel Modifikasyonu
Primer transkript, DNA’daki özgün başlangıç ve sonlanma dizelerinin doğrusal yapıda bir kopyasıdır. Hem prokaryotik hem de eukaryotik tRNA’lar ve rRNA’lar transkripsiyondan sonra değişime uğrarlar. Ribonükleaz adı verilen enzimler primer transkripti bazı yerlerinden kopararak bu değişimleri gerçekleştirir.
Ribozomal RNA
prokaryotik ve eukaryotik hücrelerin her ikisinde de, ribozomal RNA’lar preribozamal RNA adı verileb uzun, öncül moleküllerden sentezlenirler. Prokaryotlarda 23S, 16S ve 5S’lik ribozomal RNA’lar tek bir öncül RNA molekülünden sentezlenirler. Eukaryotlarda 28S, 18S ve 5.8S’lik rRNA’lar tek öncülden sentez edilirken 5S rRNA polimeraz III tarafından sentez edilir.
Transfer RNA
Prokartot ve Eukaryotlarda da tRNA uzun öncül moleküllerden sentez edilirler buuzun öncül TRNA bazı bölümlerinden jkırılarak tRNA ları oluşturur.
Eukartotik mesajcı RNA
RNA polimeraz tarafından sentezlenen RNA molekülüne (primer transkript) aynı zamanda heterojen nükleer RNA (hnRNA) da denir. Bu primer transkript, transkripsiyondan sonra birçok değişikliğede uğrar.
1- 5-ucunda şapka oluşumu : bu hnRNA’da oluşan ilk değişim reaksiyonudur. Şapkayı 7-metilguanozin oluşturur. 7-metil guanozin mRNA’nın 5-ucuna trifosfat bağı ile bağlanır.
2- Poli-A kuyruğunun eklenmesi: Eukaaryotik m RNA’ların 3-ucunda 40-200 tane adenin nükleotinden oluşmuş bir zincir bulunur. Bu poli A kuyruğu DNA’dan gelmez.transkripsiyondan sonra poliA polimeraz tarafından oluşturulur.
3-İntronların uzaklaştırılması: HnRNA da intron (protein kodlamayan) ve ekson (protein kodlayan) diye bilinen iki kısım vardır.
Primer transkripten protein kodlamayan dizileri içeren intronlar çıkarılır
ve sonra exonlar birleştirilir ve olgun bir mRNA oluşur.
Protein Sentezi
Üç tane nükleotid bazı bir kodon oluşturur ve her bir kodon bir amino asiti gösterir. Kodonlar mRNA’da bulunan adenin (A), guanin (G), sitozin ©, ve Urasil (U) bazlarından oluşur. Bir kodonda bu bazlardan üçtanesi bulunur. Kodonları oluşturan nükleotid dizileri daima 5-3 yönünde yazılır. Toplam 4 baz bulunduğu ve bir kodonda da 3 baz olduğu için 64 değişik baz kombinasyonu olabilir.
64 kodondan 61’i protein yapısında bulunan 20 amino asidi kotlar, kodonlardan 3 tanesi (UAG, OGA,UAA)sonlanma kodonudur ve herhangi bir amino asidi kodlamaz. AUG ise başlangıç kodonudur ve sadece methionini kodlar.
mRNA zincirinde bir nükleotid bazının değişmesi sonucu (nokta mutasyon) aşağıdaki üç durumdan bir oluşur.
1- Sesiz mutasyon: Değişmiş bazı içeren kodon yine aynı amino asidi kodlayabilir.örneğin serin amino asidini UCA kodonu kotlar eğer bu kodonun son bazı U olursa UCU olur bu kodonda serin aminosidini kodlar.Bu nedenle buna sezis mutasyon adı verilmektedir.
2-Yanlış (missense) mutasyon: baz değişikliği sonucunda kodon başka amino asidi kotlaya bilir. Örneğin serin kodunda ilk baz değişirse UCA, CCA olursa, bu kodon prolin amino asidini kodlar. Yanlış bir amino asid kotlanmasına yanlış mutasyon denir.
3- Saçma (nonsense) mutasyon: Baz değişikliği sonucu amino asit kodlayan bir kodon, sonlanma kodonu haline gelebilir. Örneğin serin kodunda UCA ikinci baz değişir ve C yerine A gelirse UAA kodonu oluşur bu sonlanma kodonudur. Translasyon bu noktada durur.uygun olmayan bir sonlanma kodonu oluştuğu için buna saçma mutasyon denir.
Translasyon için gerekli bileşenler
amino asitler: Sentezlenecek olan proteinin yapısında olması gereken tüm amino asid ler. Protein sentezi sırasında ortamda hazır olarak bulunmalıdır.
tRNA: Her amino asit için en az bir tane özgün taşıyıcı RNA bulunması gerekir. Eukaryotlara en az 50 adet tRNA vardır. Fakat ortamda taşınacak 20 aminosit vardır. Buda göstermektedir ki bir aa birden fazla tRNA ile taşına bilir. Her tRNA’nın 3 ucunda özgün amino asid için tutunma kısmı bulunur.amino asit kovalan olarak bağlandığında bu tRNA’ya yüklü tRNA denir. Her tRNA molekülünde özel bir üçlü baz dizisi bulunur. Buna antikodon denir. Anti kodon mRNA üzerinde bulunan kendisine özgün kodonu tanır.
Mesajcı RNA: ortamda sentezlenmesi istenilen polipeptid zincirine özgün mRNA olması gereklidir.
Aminoasid taşıyıcı RNA sentetazlar:bu enzimler aa ların kendi tRNA’larına bağlanmalarını sağlarlar. Her aa ve tRNA için özgün bir amino asil-tRNA sentetaz enzimi vardır.
Fonksiyonel ribozomlar: ribozomlar rRNA ve proteinlerden oluşurlar. Prokaryot ribozomu toplamda 70S dir. Bunun 50S ve 30S diye iki alt birimi vardır. 50S, 5S,23S ve 32 tane proteinden, 30S ise 16S ve 21 tane proteinden oluşur.
Eukaryot ribozomu 80S dir. 60 ve 40S olmak üzere iki alt birimden oluşur. 60S; 5S, 28S, 5.8S ve 50 tane proteinden oluşurken 40S’lik kısım ise 18S ve 30 tane proteinden oluşur.
Protein faktörler: protein sentezinde başlangıç, uzama ve sonlanma faktörleri protein sentezinde gereklidir. Bu proteinlerin bir kısmı katalitik fonksiyon görürken diğerleri sentez mekanizmasında stabilize edici olarak görev yapar.
tRNA tarafından kodun tanınması
mRNA dizisindeki bir kodonu ancak tRNA’da bulunan ve bu kodona komplementer nükleotid dizesi içeren bir antikodon tanır.t RNA anti kodonu mRNA’daki komplamenter ve anti paralel olarak bağlanır. mRNA kodonu 5-3 yönünde okunur ve buna eşleşen antikodon ters yönden 3-5 buraya oturur.
tRNA’nın özgün bir amino aside ait birden fazla kodonu nasıl tanıdığını anlatan hipoteze Wobble hipotezi denir. Bir aa kodununun üçüncü bazı bu aa’nın uzysal yapısının belirlenmesine pek rol oynamaz. Bu nedenden dolayı tRNA ücüncü bazla geleneksel olan birleşmeye uygun bir birleşme yapmayabilir buna Wobble hipotezi denir. Böylece bir tRNA birden fazla kodonu tanıyabilir.Böylece 61 adet kodon daha az sayıda tRNA ile okunabilir.
Protein Biyosentezinin Basamakları
Protein sentezine aynı zamanda translasyon denir. Bunun nedeni protein sentezi sırasında nükleotid alfabesinin amino asid alfabesine çevrilmesidir.mRNA 5-ucundan 3- ucuna doğru tercüme edilirken,protein sentezi amino terminalden başlayarak, karboksi terminale doğru gider. Prokaryotlarda mRNA birçok geni içerdiğinden dolayı aynı anda birçok protein sentez edilebilir. Bu yüzden prokaryotik mRNA’ya polisistronik mRNA denir. Buna karşın eukartotik mRNA bir tek proteine sipesifiktir ve bu yüzden monusistronik mRNA adı verilir.
Protein sentezi üç ayrı aşama olarak gerçekleşir: başlangıç, uzama, sonlanma.
1-başlangıç: protein biyosentezinin başında translasyon oluşturan bileşenlerin bir araya gelmesi gerekir. Bu bileşenler başlıca şunlardır. 2 ribozomal alt birim, sentez edilecek proteinin mRNA’sı, mRNA’daki iki kodona uygun antikodonlu aminoasil-tRNA, GTP (enerji sağlar) ve başlangıç faktörleri (BF) başlangıç kompleksinin oluşmasını hızlandırır. Translasyonu başlatan nükleotid dizisini ribozomlar iki mekanizma ile tanır.
Shine-Dalgarno dizesi: mRNA molekülünde ilk amino asidi kodlayan, AUG kodonundan yaklaşık 6-10 baz önce, 5-ucuna yakın bir yerde bu dize yerleşmiştir. 30S’lik ribozomal alt birimin 16S’lik kısmının 3-ucuna yakın bir yerinde Shine-Dalgarno dizesine kısmen veya tamamen komplamenter bir nükleotid dizisi bulunur. Bu nedenle mRNA’nın 5 ucu ile 16S’lik rRNA’nın 3 ucu arasında komplomenter baz eşleşmesi olabilir. Böylece m RNA 30S’lik alt birimin doğru yerine oturmuş olur.
Başlangıç Kodonu: mRNA’nın başında bulunan ve ilk kodon olan AUG, özel bir başlangoç tRNA’sı tarafından tanınır. Formil grubu, tRNA’ya bağlanıdıktan sonra takılır. Diğer bir değişle önce methionin tRNA’sı ile birleşir ve metionin –tRNA oluşur. Sonra transformilaz enziminin yardımıyla N10-formil tetrahidrofolat’tan alınan formil grubu tRNA’ya bağlı metionin’in N-grubuna takılır.
Uzama: uzama aşamasında, polipeptit zincirinin karboksil ucuna amino asitler eklenir. Uzama esnasında ribozom mRNA’nın 5-ucundan 3-ucuna doğru hareket eder. Bu reaksiyon enerji gerektirir ve GTP enerjisi kullanılır. Peptit bağlarının oluşumunu peptidil transferaz enzimi katalize eder.
Sonlanma: Translasyon esnasında mRNA’daki 3 sonlanma kodonundan birisi A bölgesine gelince peptit zincirinin uzaması sonlanır. Bu sonlanma kodonları sonlanma faktörleri tarafından tanınır. Öeneğin SF1:UAA ve UAG’yi tanırken, SF2: UGA ve UAA’yı tanır.
Polizomlar: Translasyon mRNA’nın 5 uçundan başlar. Ribozom mRNA molekülü üzerinde kayarak ilerler ve böylece translasyon devam eder. Bazı mRNA’lar çok uzundur. Böylece mRNA’larda birden fazla ribozom aynı anda translasyon yapabilir. Bir m RNA ve birden fazla ribozom içeren komplekse polizom denir.
Polipeptit zincirinin post-translasyonel modifikasyonu
Polipiptid zincirlerin coğunda kovalan modifikasyonlar meydana gelir. Bu değişimler ya polipeptit zinciri ribozom uzerindeyken veya sentez tamamlanıp ribozomdan ayrıldıktan sonra olabilir. Değişimler translasyon başladıktan sonra ortya çıktığı için bunlara post-transyonel modifikasyonlar denmiştir. Polipeptid zincirinden bazı amino asitlerin uzaklaştırılması, proteinin aktif duruma gecmesi için bazı kimyasal grupların eklenmesi gibi değişimlerdir.
Linkback: http://www.gencveteriner.com/index.php?PHPSESSID=66eeb8a389cbb827e7d27f4357ea43b2&topic=1682.0