Gen tanm Fonksiyonel bir protein ya da RNA

Gen tanımı • Fonksiyonel bir protein ya da RNA sentezi için gerekli tüm bilgiyi taşıyan DNA segmentidir. • Sadece kodlayan dizileri içermez, genin transkripsiyonundan sorumlu regülatör (kontrol) bölgeleri de içerir.

Prokaryotik gen yapısı • Prokaryotlarda genler genellikle operon adı verilen yapılar halinde gözlenir. • Operon yapısında temel elemanlar – Promoter – Operatör – Transkripsiyon başlama noktası – Kodlayan dizi – Transkripsiyon sonlanma bölgesi (terminatör dizi)

Promoter Genin 5’ ucunda yer alan ve RNA polimerazın transkripsiyonun başlangıcında bağlandığı bölgedir. Promoter, transkripsiyonun nerede başlayacağını gösterir

Promoter yapısı • -10 bölgesi (Pribnow box): TATAAT – DNA çift sarmalının açıldığı bölgedir (unwinding domain) • -35 bölgesi: TTGACA – RNA polimerazın tanıma bölgesidir (recognition domain) Bu iki bölge arasında 16 -19 baz çifti kadar uzaklık bulunmaktadır

Transkripsiyon başlama noktası • Transkripsiyon başlama noktası – 10 bölgesine 5 -9 baz çifti uzaklıkta yer alır • Genellikle (>%90) pürin nükleotidir (CAT üçlü nükleotidi arasında yer alan A nükleotidi)

Kodlayan dizi: genellikle birden fazla protein kodlanır (polisistroniktir)

Sonlanma bölgesi: G-C nükleotidlerinden zengin bir bölge ve sonrasında 4 -8 nükleotidlik U dizisi içerir

Regülatör diziler • Operatör • Upstream elemanlar (UP elements) • Enhancer’lar

Operatör: -5/+20 arasında yer alan, represör molekülün bağlandığı bölgedir.

Ökaryotlarda gen yapısı Prokaryotlarda tek bir RNA polimeraz bulunurken ökaryotlarda 3 farklı RNA polimeraz enzimi bulunmaktadır ve her birinin transkripsiyonundan sorumlu olduğu genlerin yapısı birbirinden farklıdır.

• RNA polimeraz I Class I genler 5. 8 S, 18 S ve 28 S’lik r. RNA kodlayan genlerdir • RNA polimeraz II Class II genler m. RNA kodlayan genlerdir • RNA polimeraz III Class III genler t. RNA, 5 S r. RNA kodlayan genlerdir

Class II genler • Promoter yapısı: – TATA box (TATAAA): -25’de yer alır. Çoğu promoterun yapısında gözlenen bir yapıdır. – CAAT box: -75’de yer alır – GC box (GGGCGG): -90’da yer alır – Octamer (ATTTGCAT) – İnitiator (Py. AN(T/A)Py. Py)

Kodlayan dizi, prokaryotlardakinden farklı olarak, kodlama yapmayan diziler tarafından yer kesintiye uğramaktadır.

Transkripsiyonun sonlanma yeri poliadenilasyon (poli. A) sinyali ile belirlenir.

Regülatör diziler • Promoter proximal element (PPE) -100/-200 arasında yer alan 15 -30 bç uzunluğunda dizilerdir • Enhancer 100 -200 bç uzunluğunda kısa nükleotid tekrarlarından oluşan dizilerdir

• Transkripsiyon sonrasında oluşan ilk ürün primer transkript olarak adlandırılır (hn. RNA) • Daha sonra bazı modifikasyonlar yapılarak olgun m. RNA haline gelir

Posttranskripsiyonel modifikasyonlar • Başlık takılması (5’ capping) • Ayıklanma (splicing) • Poliadenilasyon

m. RNA sentezi

Prokaryotik RNA Polimeraz • alt birim – alt birimlerin bir araya getirilmesi – promotera bağlanma • ve ’ alt birimleri – katalitik merkez • (sigma) faktörü – promotera özgü bağlanma

Prokaryotik RNA Polimeraz

Prokaryotik RNA Polimeraz Holo enzim ( 2 ’ ) • Kor enzim ( 2 ’) – RNA sentezi yapabilir ancak promoter dizi ile diğer diziler arasında ayırım yapamaz • Sigma faktörü ( ) – Promotera özgü bağlanmayı sağlar

gevşek bağlanma (loose binding) kapalı kompleks (closed binary complex) açık kompleks (open binary complex) ternary complex abortif başlangıç promoter clearance

Sonlanma • Bağımsız sonlanma (independent termination) • rho ( ) bağımlı sonlanma (rho dependent termination)

Bağımsız sonlanma (terminatör dizi)

Rho ( ) bağımlı sonlanma

• Ökaryotlarda 3 farklı RNA polimeraz enzimi bulunmaktadır – RNA Pol I, Pol II ve Pol III • Her biri 12 -15 alt üniteden oluşur. Hepsinde de prokaryotlardaki alfa ve beta alt ünitelerine homoloji gösteren alt birimler vardır. Diğer ortak alt birimlerin yanısıra birbirinden farklılık gösteren 4 -7 alt ünite içerirler

Klas II Gen Yapısı

• Prokaryotlardaki gibi kendi başlarına promoter bölgelerine bağlanamazlar, bunun için çok sayıda faktöre gereksinim gösterirler. Bu faktörlere genel transkripsiyon faktörleri denmektedir • RNA polimeraz ve transkripsiyon faktörleri biraraya gelerek başlangıç kompleksini oluşturur (preinitiation complex)

TFIID TBP (TATA Binding Protein) TAFs (TBP Associated Factors)

Posttranskripsiyonel modifikasyonlar • Başlık takılması (5’ capping) • Ayıklanma (splicing) • Poliadenilasyon

Başlık takılması • m. RNA’ nın 5’ ucundaki ilk nükleotide guanilil transferaz enzimi aracılığı GMP eklenir • Guanin 7 metiltransferaz enzimi tarafından metillenir

Ayıklanma (splicing)

Poliadenilasyon (Poli. A kuyruğu) • Poli A sinyali olarak adlandırılan AAUAAA dizisinin 11 -30 nükleotid alt bölgesinden; – CPSF (cleavage/poliadenilasyon specificity factor) – Cst. F (cleavage stimulation factor) – CFI ve CFII (cleavage factors) proteinleri tarafından m. RNA kesilir ve, • Poli. A polimeraz enzimi tarafından Adenin nükleotidleri eklenir