GEN EKSPRESYONUNUN DÜZENLENMESİ

(1)

GEN EKSPRESYONUNUN DÜZENLENMESİ

Hücrelerde bazı enzimlerin sentezleri ve aktiviteleri değişmez bunlara yapısal

(konstitütif) enzimler denir.

Bazı enzimler ise ortam şartlarından etkilenir.

Hücre enzimatik reaksiyonları başlıca iki şekilde kontrol eder.

1. Enzim aktivitesini düzenler 2. Enzim sentezini kontrol eder.

(2)

Enzim Aktivitesinin Düzenlenmesi (posttranslasyonel regülasyon)

• Enzim büyük inaktif bir öncü proteinin bir parçası olarak sentezlenir. Daha sonra enzim bu öncü proteinden ayrılır.

•Enzim parçalanarak aktivitesi azaltılır.

• Enzim aktivitesinin düzenlenmesinde geri dönüşümlü ve geçici düzenleme yapan Feedback inhibisyonu ve kovalent modifikasyon da hücre tarafından kullanılmaktadır.

(3)

Feedback İnhibisyonu

Enzimlerin bazı bileşiklerle inaktive edilmesi

Bu inhibisyonda metabolik yolda oluşan son ürün bu yoldaki ilk enzimi inaktive eder.

Bunun sonucunda son ürün daha fazla üretilmez.

Allosterik ve izoenzimler kullanılır.

(4)

(5)

Eğer arjinin amino asiti fazla

sentezlenirse N-asetil glutamat

sintaz (AGS) enzimi arjininle inhibe edilir,

prolin fazla ise prolin, glutamil

kinaz (GK) enzimini inaktive eder.

AGS    Arjinin

Glutamik asit

GK    Prolin

(6)

Kovalent modifikasyon

 Özel bir enzimi geçici olarak inaktive eden bir düzenleme mekanizmasıdır.

 Bazı küçük organik moleküllerin enzime ilavesi yada çıkarılmasıyla enzim

aktivitesi kontrol edilir.

 Allosterik enzimlere benzer şekilde,

enzime kovalent olarak bağlı bir bileşiğin enzimde yapısal bir değişiklik

oluşturması sonucu enzim aktivitesi engellenir. Bu bileşik uzaklaştığında

enzim normal aktivitesine devam eder.

 AMP, ADP, inorganik fosfat yada metil ilavesiyle bazı enzimlerin aktivitesi bu şekilde etkilenmektedir.

(7)

Bazı proteinlerin posttranslasyonal modifikasyonları geri

dönüşümsüzdür.

• mRNA splicing  intron

• Protein splicing  intein (bir peptid)

• Bu olay, arke, bakteri ve ökaryotların bazı proteinlerinde görülmektedir.

• DNA girazın (topoizomeraz II)

• Mycobacterium leprae (GyrA proteini)

(8)

Enzim Sentezinin Düzenlenmesi

Enzim sentezinin transkripsiyon düzeyinde kontrolünde;

bazı enzimlerin sentezinin azalması represyon,

bazı enzimlerin sentezlerinin artması ise indüksiyon olarak adlandırılmaktadır.

(9)

regülon

E. coli’de maltoz kullanımı için

birden fazla operon bulunmaktadır.

Bu operonları maltoz aktivatör protein kontrol etmektedir.

Birden fazla operonun aynı regülatör proteinle kontrol edildiği bu tip

operonlar regülon olarak adlandırılmaktadır.

Regülonlar negatif kontrolün olduğu operonlarda da (örneğin arjinin

regülonu) bulunmaktadır.

(10)

1. İki elemanlı regülatör sistemleri

Dış sinyaller hücreye giremez

Bir sensor tarafından algılanıp hücre aktive edilir. (sinyal transdüksiyon)

Sinyal transdüksiyon sistemleri iki

kısımdan oluşur (iki elamanlı sistem):

1. Hücre membranındaki sensor protein

2. Hücre içindeki regulator protein (response regulator protein)

Sensör kinaz  fosforilasyon  regulator protein

(11)

2. Quorum Sensing (Yeterli sayıda Algılama)

Quorum: Yeterli Sayı

Sensing: Algılama

Aynı türün hücre yoğunluğu ile kontrol edilen bir

düzenlenme sistemidir.

Yeterli hücre sayısı varsa özel bir biyolojik cevap oluşturulur.

(12)

Quorum Sensing

Aliivibrio fischeri  biyoluminesens

özellik lusiferaz  ışık  lux operonları

Otoindüktör Açillenmiş homoserin Laktonlar (AHLs) yeterli miktarda

olduğunda  Lux R aktive olur  lux operonları çalışır  ışık

Uzun zincirli alifatik bir aldehit (RCHO) + O2 + Flavin mononükleotit

(FMNH2) Lusiferaz  FMN + RCOOH + H2O + ışık

Lux R aktivatör proteini  lux operonlarını çalıştırır

(13)

Photobacterium spp. Aliivibrio fischeri, Vibrio spp. Fakültatif, Oksijenli ortamda ışık saçar

Pseudomonas aeruginosa, E. coli  biyofilm

Staphylococcus aureus  kısa peptit

Haloalkalifil arkeler Natronacoccus occutus  proteaz

Ökaryot Saccharomyces cerevisiae, Candida  aromatik alkoller  tek hücre yada filament

(14)

 Tüm organizmalar, genlerinin yorumlanmasını başlıca iki yolla kontrol ederler.

 Yaygın olarak Bakteri ve Arkeler tarafından kullanılan DNA bağlanma proteinlerinin yer aldığı enzim indüksiyonu ve represyonu

birinci yoldur.

 Diğer yol ise çoğunlukla ökaryotlar tarafından kullanılır. RNA polimeraz enziminin protein alt üniteleriyle sinyaller aktarılır.

 Replikasyon ve transkripsiyon mekanizmaları ökaryotlara benzeyen arkelerin,

transkripsiyon regülasyonları açısından bakterilere benzemesi oldukça ilginçtir.

4. Archaea transkripsiyon kontrolü