Biyoteknoloji ve Genetik I Hafta 9 Prokaryotlarda Gen

Biyoteknoloji ve Genetik I Hafta 9 Prokaryotlarda Gen İfadesinin Düzenlenmesi Prof. Dr. Hilal Özdağ A. Ü Biyoteknoloji Enstitüsü Merkez Laboratuvarı Tel: 2225826/125 Eposta: hilalozdag@gmail. com

Gen İfadesi DNA Transkripsiyon RNA Translasyon PROTEİN

Prokaryotik Hücre Nükleoid Bölge Ribozom Besin Granülü Flagellum Kapsül Hücre duvarı Plazmid DNA Sitoplazma Plazma membranı

Gen İfadesi • 20. yy’ın başından beri organizmaların metabolizmalarının nasıl düzenlediğine dair araştırmalar sürmektedir. • Sınırlı bilgi ve teknolojinin varlığında başlayan bu araştırmalarda bakteriler en baştan beri (ve bugüne kadar) en iyi model organizmalar olmuştur. • Gen ifadesine dair veriler öncelikle biyokimyasal analizlerden elde edilmiştir.

Gen İfadesi • 1900’lerin başında bakterilerin ortamda laktoz varken gerekli enzimleri sentezlediğini, ortamda laktoz yokken bu enzimlerin sentezlenmediği tespit edilmiş ve bu durum adaptif (fakültatif) enzim kavramını ortaya çıkarmıştır. • Bu enzimlere daha sonraları durumu daha iyi açıkladığı düşünülen indüklenebilir enzimler denmiştir. • Sürekli sentezlenen enzimlere ise konstitütif denmektedir.

Gen İfadesi • Araştırmalar en önemli sonuçlarını 1946’da Jacques Monod’nun çalışmaları ile vermeye başlıyor. • Ardından Joshua Lederberg, François Jacob ve Andre L’woff’un katkıları sürecin deşifre edilmesinde önemli rol oynuyor. • Bu araştırmalarla şekillenen operon modelinde aynı süreçte beraber çalışan enzimleri kodlayan genler (poli sistronik) kümeler halinde organize olur.

Gen İfadesi • Bu genler tek bir düzenleyici birim tarafından koordine edilir. • Bu düzenleyici bölge düzenledikleri genlerin üst kısımlarında yer alır (cis-acting bölge). • Bu bölgenin regülatör işlevi bu bölgeye bağlanan moleküllerin etkisi (trans-acting elements) ile devreye girer.

Operon www. nature. com

Operon

Operon

Gen İfadesi • 1900’lerin başında bakterilerin ortamda laktoz varken gerekli enzimleri sentezlediğini, ortamda laktoz yokken bu enzimlerin sentezlenmediği tespit edilmiş ve bu durum adaptif (fakültatif) enzim kavramını ortaya çıkarmıştır. • Bu enzimlere daha sonraları durumu daha iyi açıkladığı düşünülen indüklenebilir enzimler denmiştir. • Sürekli sentezlenen enzimlere ise konstitütif denmektedir.

PCR ve DNA Dizi Analiz Öncesi Dönemde Araştırma Yaklaşımları • Biyokimyasal bulgular • Haritalama çalışmaları • Mutant suşların oluşturulması ve fonksiyonel sonuçların irdelenmesi • Sahte uyarıcıların bulunuşu (laktozun kükürtlü analoğu izopropiltiyogalaktozit_IPTG) ile substrat olmaksızın uyarılma mekanizmasının çalışılmasını sağlamıştır.

PCR ve DNA Dizi Analiz Öncesi Dönemde Araştırma Yaklaşımları • Regülatör bölgeler tanımlanırken yine mutantlardan ve haritalamadan yararlanılmıştır. • Laktoz ortamda olmasa da enzimlerin sentezlenmesine yol açan mutasyonların bulunduğu bölgelerin (lac. I-) yapısal genlerin yakınında ancak farklı bir bölgede olduğu tanımlanmıştır. • lac. I geni baskılayıcı gen olarak adlandırılır.

PCR ve DNA Dizi Analiz Öncesi Dönemde Araştırma Yaklaşımları • Benzer etki gösteren diğer konstitütif mutasyonların yine yapısal genlerin hemen yakınındaki operatör bölgede yer aldığı tespit edilmiştir (lac. Oc). • E. coli hücresinde 10 kopyadan fazla bulunmayan baskılayıcı molekülün izolasyonu kolay olmamıştır. 1966’da Gilbert ve Müller-Hill bu molekülü kısmen saflaştırmış ve dansite gradient çalışması ile DNA’ya bağlandığını da göstermişlerdir. • 1996 yılında Lewis, Lu ve ark, baskılayıcı komplekslerin kristal yapılarını açıklayarak operon modelini yapısal olarak doğrulamışlardır.

Lac Operonu Yüksek ve konstitütif ifade Düşük glukoz Laktoz + Yüksek glukoz Laktoz Düşük glukoz Laktoz - Düşük bazal seviyede ifade wikimedia. org Yüksek glukoz Laktoz +

Lac Operonu www. nature. com

Klonlamada Pratik Bir Belirteç Mavi Beyaz Seçimi

Klonlamada Pratik Bir Belirteç Mavi Beyaz Seçimi TA Klonlama lac. Z geni içinde çoklu klonlama bölgesi ve antibiyotik direnç geni içeren plazmid + PCR Ürünü Plazmidin ligasyon sonrası bakteri hücresine transformasyonu

Triptofan Operonu

Triptofan Operonu http: //pathmicro. med. sc. edu/mayer/genreg 7. jpg

Triptofan Operonu www. nature. com