Global Regülatör Mekanizmaları
Organizmalar çevrelerindeki
değişimlere cevap verebilmek için çok sayıda geni kontrol ederler.
E. coli
Katabolit represyon 300 gen, Oksijenli solunum 50 gen
Bir yada daha fazla regülon içeren böyle kontrol mekanizmalarına
global kontrol sistemleri denir.
1. Katabolit Represyon
• Glikozun bulunduğu ortamlarda
laktoz genleri çalışmaz, önce glikoz kullanılır.
• Glikoz cAMP (Siklik adenozin monofosfat) sentezini önler.
• cAMP, adenilat siklaz enzimi ile
ATP'den sentezlenir.
Glikoz bittiğinde laktoz genleri çalışır
cAMP sentezi artar.
cAMP, CAP (Katabolik aktivatör
protein) e bağlanıp RNA polimerazı etkiler
1. Katabolit Represyon
• Bakteri hücreleri ortamdaki besin maddelerinin ani artış yada azalmalarına karşı gen ekspresyonlarını düzenlerler.
• Amino asitlerin fazla olduğu ortamdan az olan ortama aktarılan bakteriler, rRNA ve tRNA sentezini durdururlar.
• Bu şekilde hücrede protein sentezi de geçici olarak durur. Yeni amino asitlerin biyosentezini yapmak zorunda kalan hücrenin büyüme hızı azalır.
2. Sınırlandırılmış (Stringent) Cevap
• Modifiye olmuş iki nükleotit (Guanozin tetrafosfat ppGpp ve Guanozin pentafosfat pppGpp) tetikler.
• E. coli de alarmonlar olarak adlandırılan bu nükleotidler amino asit yokluğunda hücrede hızla birikirler.
• Alarmonlar, RelA adında özel bir protein tarafından sentezlenir. RelA fosfat donörü olarak ATP’yi kullanır.
• Amino asit yokluğunda amino asit taşımayan yüksüz bir tRNA ribozoma bağlanır ve ribozom aktivitesi durur.
• Bu olay esnasında ribozomdan bir sinyalle aktifleşen RelA, ribozomun 50S alt ünitesine bağlanır ve alarmonlar sentezlenir.
2. Sınırlandırılmış (Stringent) Cevap
• Alarmonlar hücrede rRNA ve tRNA genlerinin transkripsiyonunu RNA polimeraza etki ederek engellerler.
• Aynı zamanda eksik olan amino asitlerin biyosentezi için ilgili genleri de aktifleştirirler.
• Yeterli miktarda olan amino asitleri kodlayan operonları ise durdururlar.
• Hücrede DNA sentezi ve bölünmenin önlenmesi bu kontrol mekanizmasının ikincil etkileri arasındadır.
2. Sınırlandırılmış (Stringent) Cevap
Global kontrol sistemlerinin çoğu alternatif sigma faktörleriyle (RNA polimeraz enziminin promotor bölgeyi tanıyan alt ünitesi) kontrol edilir.
Bakterilerde farklı sayıda sigma faktörü bulunur.
E coli de herbiri ayrı genleri tanıyan 7 sigma faktörü (σ70, σ54, σ38, σ32, σ28, σ24, σ19 sayılar
kilodalton olarak proteinin büyüklüğünü gösterir) tanımlanmıştır.
E coli σ32 (RpoH), sentezlendikten hemen sonra hücrede parçalanır. Eğer hücre önemli bir sıcaklık artışıyla karşılaşırsa, bu ısı şoku σ32 nin yıkımını önler.
Sonuçta hücrede bu sigma faktörünün miktarı artar. RpoH (σ32), ısı şok proteinlerini kodlayan genlerin transkripsiyonunu arttırır. Bu proteinler ısı şok cevabı esnasında hücrede üretilirler.
3. Isı Şok Cevabı
E coli de üç ana sınıf ısı şok proteini (Hsp70, Hsp60 ve Hsp10) belirlenmiştir.
Hsp70 proteini, yeni sentezlenen proteinlerin kümelenmesini önleyen ve katlanmamış
proteinleri kararlı yapan, DnaK proteinidir.
Normal sıcaklıklarda DnaK, RpoH‘a bağlanır.
Yüksek sıcaklıklarda DnaK, RpoH‘dan ayrılır ve bu sıcaklıkta katlanamayan proteinlere
bağlanır.
Hücrede RpoH miktarı artar, bunun sonucunda da ısı şok genleri traskribe olur. Sıcaklık
düştüğünde DnaK, RpoH‘yı hızlıca inaktive eder ve bunun sonucunda da ısı şok
proteinlerinin sentezi azalır.
3. Isı Şok Cevabı
Model Bakterilerde
Gelişmenin Regülasyonu
Farklılaşma çok hücreli organizmaların özelliğidir.
Prokaryot tek hücreli mikroorganizmaların sadece bir kısmı (örneğin: Bacillus spp. ve
Caulobacter spp.) gelişmelerinde iki farklı hücre tipi oluşturur.
Böyle bir farklılaşmanın yapılabilmesi için en az üç önemli aşamanın gerçekleştirilmesi
gerekmektedir.
1. Cevabın başlatılması,
2. İki farklı hücrenin oluşması
3. Bu hücrelerin birbiriyle iletişimi
Bacillus Sporulasyonu
Olumsuz çevre koşulları, sporulasyon faktörleri olarak adlandırılan bazı
sporulasyon proteinlerinin, fosfatlanarak aktive olmalarını sağlar.
Bu proteinlerden biri olan SpoOA
fosforile olunca sporulasyon başlar.
Fosforile olan SpoOA proteini SpoIIA proteininden fosfatı uzaklaştırır.
Şekilde SpoIIA sporulasyon
faktöründen fosfatın ayrılmasıyla
sporulasyonun başladığı görülmektedir.
