Transkripsiyon (Özet)

Transkripsiyonda bir genin DNA dizisi transkript edilerek (kopyalanarak) RNA molekülü oluşturulur.

Önemli noktalar:

Transkripsiyon, gen ifadesinin ilk adımıdır. Genin DNA diziliminin, RNA molekülüne yazılma işlemi olarak düşünülebilir.
Transkripsiyon, RNA polimeraz adı verilen enzimler tarafından gerçekleştirilir. RNA polimeraz, DNA ipliğini şablon olarak kullanarak nükleotidleri birbirine bağlar ve bir RNA ipliği oluşturur.
Transkripsiyonun üç aşaması vardır: başlama, uzama ve sonlanma.
Ökaryotlarda, RNA moleküllerinin transkripsiyondan sonra işlem görmeleri gerekir: RNA molekülleri, uçbirleştirme (splicing) işlemini tabii tutulurlar, uçlarına bir 5' başlık ve poli-A kuyruğu eklenir.
Transkripsiyon genomumuzdaki her bir gen için ayrı olarak kontrol edilir.

Giriş

Daha için herhangi bir şeyin transkripsiyonunu yapmanız gerekti mi? Bu da ne demek derseniz? Birisi size sesli mesaj bırakmış ve siz de onu kağıda geçirmek zorunda kalmış olabilirsiniz. Ya da sınıfta hızlı hızlı aldığınız notları daha sonra temize çekmeniz gerekmiş de olabilir.

Örneklerin de gösterdiği gibi, transkripsiyon, bir bilginin yeniden yazıldığı süreçtir. Transkripsiyon, günlük hayatımızda sıklıkla yaptığımız bir şeydir ve aynı şey, hücrelerimiz için de geçerlidir. Hücrelerimiz de transkripsiyon yapmak zorundadırlar, bunu çok daha özelleşmiş ve sıkı bir şekilde tanımlanmış bir biçimde yaparlar. Biyolojideki transkripsiyon, bir genin DNA diziliminin, benzer RNA alfabesi ile kopyalanması işlemidir.

Transkripsiyona genel bakış

Transkripsiyon, gen ifadesinin ilk adımıdır. Transkripsiyon sırasında, bir genin bilgisi, protein gibi fonksiyonel bir ürünün sentezi için kullanılır. Transkripsiyonun amacı, bir genin DNA diziliminden bir RNA kopyası çıkarmaktır. Protein kodlayan bir gen söz konusu olduğunda, RNA kopyası ya da transkripti, polipeptit (protein ya da protein alt birimi) sentezi için gerekli bilgiyi taşır. Ökaryotik transkriptlerin, proteinlere translasyonundan önce ilave birkaç işlemden geçmesi gerekir.

RNA polimeraz

Transkripsiyonda önemli bir rol üstlenen enzim RNA polimerazdır. RNA polimeraz, tek iplikli bir DNA şablonunu kullanarak, tamamlayıcı bir RNA ipliği sentezler. Daha da net olmak gerekirse, RNA polimeraz, 5'-3' yönde bir RNA ipliği sentezler ve bunu yaparken her yeni nükleotidi, ipliğin 3' ucuna ekler.

Transkripsiyoun Aşamaları

Bir genin transkripsiyonu üç aşamada gerçekleşir: başlama, uzama ve sonlanma. Bu makalede bu aşamaların bakterilerde nasıl gerçekleştiği üzerinde duracağız. Her bir aşamanın ve ökaryotik transkripsiyonun farklarının detaylarına transkripsiyonun aşamaları makalesinden ulaşabilirsiniz.

Başlama. RNA polimeraz, promotör adı verilen DNA dizilimine bağlanır. Bu dizilim bir genin başlangıcına yakın bir yerde bulunmaktadır. Her genin (ya da bakterilerdeki transkripsiyonları birlikte yapılan gen gruplarının) kendisine ait bir promotörü vardır. RNA polimeraz promotöre bağlandıktan sonra, DNA ipliklerini ayırır ve böylelikle transkripsiyon için gerekli, tek iplikten oluşan bir şablon elde edilir.
Promotör bölge, transkipsiyonunu belirlediği transkripsiyonu gerçekleştirilmiş bölgeden önce gelir hatta bir miktar üst üste geldiklerini söylemek de mümkündür. RNA polimeraz ya da yardımcı proteinlerin bağlanması için tanıma bölgeleri içerir. DNA, promotör bölgeden açılır ve RNA polimeraz da böylelikle transkripsiyona başlar.
Uzama. DNA'nın, şablon iplik olarak adlandırılan ipliklerinden biri RNA polimeraz için şablon görevi görür. RNA polimeraz bu ipliği her defasında bir nükleotid olmak üzere okurken, aynı zamanda tamamlayıcı nükleotidleri kullanarak bir RNA molekülü sentezler. RNA molekülü, 5'- 3' yönünde uzar. RNA transkripti, şablon olmayan (kodlayan) DNA ipliği ile aynı bilgiyi taşır. Aralarındaki tek fark, RNA'nın, timin (T) bazı yerine uasil (U) bazı içermesidir.
Bir DNA ya da RNA ipliğinin iki ucu birbirinden farklıdır. Bu da DNA ya da RNA ipliklerinin, yönlülük özelliği olduğu anlamına gelir.
Zincirin 5' ucunda, zincirdeki ilk nükleotidin fosfat grubu açıktadır. Fosfat grubu, şeker halkasındaki 5' karbona bağlı olduğundan, bu uç, 5' uç olarak adlandırılır.
3' uç olarak adlandırılan diğer uçta, zincire eklenen son nükleotidin hidroksil grubu açıktadır. Hidroksil grubu, şeker halkasındaki 3' karbona bağlı olduğundan, bu uç, 3' uç olarak adlandırılır.
DNA replikasyonu ve transkripsiyonu gibi birçok süreç, DNA ya da RNA ipliğinin yönlülüğüne bağlı belirli bir yönde gerçekleştirilir.
Nükleik asitler makalesini okuyarak daha fazla bilgi edinebilirsiniz.
RNA polimeraz, RNA ipliğini, şablon DNA ipliğini tamamlayacak şekilde, 5'-3' yönde sentezler. Şablon DNA üzerinde 3'-5' yönünde ilerler ve bu esnada DNA ipliklerini birbirinden ayırır. Sentezlenmiş RNA, şablon ipliğe kısa bir süre bağlı kalır, polimerazdan çıkarken asılı kalır ve bu sırada da, DNA'nın çift sarmalı yeniden oluşturacak şekilde kapanmasına izin verir.
Bu örnekteki, kodlayan ipliğin, şablon ipliğin ve RNA transkriptinin dizilimleri şu şekildedir:
Kodlayan iplik: 5' - ATGATCTCGTAA-3'
Şablon iplik: 3'-TACTAGAGCATT-5'
RNA: 5'-AUGAUC...-3' (noktalar, RNA ipliğinin 3' ucuna hala nükleotid eklenmekte olduğu anlamına gelir)
Sonlanma. Sonlandırıcı olarak adlandırılan diziler, RNA transkriptinin tamamlandığı sinyalini verir. Transkripsiyon tamamlanınca, transkript RNA polimerazdan ayrılır. RNA'da bir firkete yapısı oluşumuna sebep olan bir sonlanma mekanizması aşağıda gösterilmektedir.
Sonlandırıcı DNA, RNA'da bir firkete yapısını takiben U nükleotidlerinden oluşan bir dizi bulunan bir bölge kodlar. Transkriptin firkete şekli alması RNA polimerazın durmasına sebep olur. Firkete yapısından sonra gelen U nükleotidleri, şablon DNA'nın A nükleotidleri ile zayıf bağlar kurarlar ve bu da transkriptin, şablondan ayrılarak transkripsiyonun sonlanmasını sağlar.

Ökaryotik RNA modifikasyonları

Bakterilerde, RNA transkripti mesajcı RNA (mRNA) gibi davranır. Ökaryotlarda ise, protein kodlayan bir genin transkripti pre-mRNA olarak adlandırılır ve translasyona başlamadan ilave işlemlerden geçmesi gerekir.

Ökaryotik pre-mRNA'ların uçlarının bazı modifikasyonlara ihtiyacı vardır. Bu modifikasyonlar, 5' başlık (başlangıca) ve 3' poli-A kuyruğu (sona) eklenmesi işlemleridir.
Birçok ökayotik pre-mRNA, uçbirleştirme (splicing) işlemine de tabii tutulur. Bu işlem sırasında, pre-mRNA'nın intron adı verilen kısımları çıkartılır, bundan sonra geriye kalan ve ekson olarak adlandırılan kısımları da birleştirilir.
Görselin üst kısmı: 5' başlık ve 3' poli-A kuyruğu olan bir pre-mRNA şeması. pre-mRNA'nın 5' ucunda bulunan 5' başlık, değişikliğe uğratılmış bir G nükleotidir. pre-mRNA'nın 3' ucunda bulunan poli-A kuyruğu ise A nükleotidlerinin oluşturduğu uzun bir dizidir (şemada bunların yalnızca bir kısmı gösterilmektedir).
pre-mRNA hala hem ekson hem de intronlara sahip. mRNA'nın uzunluğu boyunca, ekson ve intronlardan oluşan değişmeli bir örüntü göze çarpıyor: Ekson 1 - İntron 1 - Ekson 2 - İntron 2 - Ekson 3. Bunların her biri RNA nükleotidlerinden oluşan bir dizidir.
Üçbirleştirme (splicing) sırasında, intronlar pre-mRNA'dan çıkarılır ve eksonlar bir araya getirilerek olgun bir mRNA elde edilir.
Görselin alt kısmı: İntron dizilimine sahip olmayan (Ekson 1 - Ekson 2 - Ekson 3) olgun mRNA.

Uç modifikasyonları, mRNA'nın istikarını arttırırken, uçbirleştirme (splicing) işlemi de mRNA'yı doğru dizilimine kavuşturur. İntronların çıkarılmaması durumunda, eksonlarla birlikte translasyona girerler ve sonuç olarak da hesapta olmayan bir polipeptit elde edilmiş olur.

Ökaryotlardaki pre-mRNA modifikasyonları hakkında daha fazla bilgi edinmek istiyorsanız pre-mRNA işlenmesi isimli makaleye göz atabilirsiniz.

Tek genlerin de transkripsiyonu gerçekleşir

Genlerin tamamının sürekli olarak trankripsiyonu yapılmaz. Transkripsiyonun her gen (ya da bakteriler söz konusu olduğunda transkripsiyonu birlikte yapılan gen grupları) özelinde kontrol edildiğini söylemek mümkündür. Hücreler, transkripsiyonu regüle ederler ve yalnızca o an için ihtiyaç duyulan son ürüne sahip genlerin transkripsiyonunu yaparlar.

Örnek vermek gerekirse, aşağıdaki şema, hayal ürünü bir hücrenin belirli bir andaki RNA'sını göstermekte. Bu hücrede, 1, 2 ve 3 numaralı genlerin trankripsiyonu gerçekleşirken, 4 numaralı geninki gerçekleşmiyor. Ek olarak, 1, 2 ve 3 numaralı genlerin transkripsiyonlarının farklı seviyelerde gerçekleştiğini de söylemek mümkün: bu, her biri için arklı sayıda RNA molekülü sentezlendiği anlamına gelir.

Aşağıdaki makalelerde, RNA polimerazın, transkripsiyonun aşamalarının ve ökaryotlardaki RNA modifikasyonlarının detayına gireceğiz. Ek olarak, bakteriyel ve ökaryotik transkripsiyon arasındaki bazı önemli farkları da ele alacağız.

Bu makale CC BY-NC-SA 4,0 lisanslıdır.

Referanslar:

3'-end cleavage and polyadenylation. (2016). Nobelprize.org. Alıntı yapılan adres: http://www.nobelprize.org/educational/medicine/dna/a/splicing/splicing_endformation.html.

Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. ve Walter, P. (2002). Posttranscriptional controls. Molecular biology of the cell (4. baskı). New York, NY: Garland Science. Alıntı yapılan adres: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26890/.

Berger, Shanna. (2006). Eukaryotic transcription. Transcription and RNA polymerase II. Alıntı yapılan adres: http://www.chem.uwec.edu/Webpapers2006/sites/bergersl/pages/eukaryotic.html.

Boundless (8 Ocak 2016). Initiation of transcription in eukaryotes. Boundless biology. Alıntı yapılan adres: https://www.boundless.com/biology/textbooks/boundless-biology-textbook/genes-and-proteins-15/eukaryotic-transcription-108/initiation-of-transcription-in-eukaryotes-445-11670/.

Brown, T. A. (2002). Assembly of the transcription initiation complex. Genomes (2. baskı, 9. bölüm). Oxford, UK: Wiley-Liss. Alıntı yapılan adres: www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21115/.

Griffiths, A. J. F., Miller, J. H., Suzuki, D. T., Lewontin, R. C. ve Gelbart, W. M. (2000). Transcription and RNA polymerase. An introduction to genetic analysis (7. baskı). New York, NY: W. H. Freeman. Alıntı yapılan adres: http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22085/.

Inverted repeat. (13 Şubat 2016). Alıntı yapılan tarih ve adres: 13 Şubat 2016, Wikipedia: https://en.wikipedia.org/wiki/Inverted_repeat.

Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S. L., Matsudaira, P., Baltimore, D. ve Darnell, J. (2000). Bacterial transcription initiation. Molecular cell biology (4. baskı, bölüm 10,2). New York, NY: W. H. Freeman. Alıntı yapılan adres http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21612/.

Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S. L., Matsudaira, P., Baltimore, D. ve Darnell, J. (2000). RNA polymerase II transcription-initiation complex. Molecular cell biology (4. baskı, bölüm 10,6). New York, NY: W. H. Freeman. Alıntı yapılan adres http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21610/.

Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S. L., Matsudaira, P., Baltimore, D. ve Darnell, J. (2000). Transcription termination. Molecular cell biology (4. baskı, bölüm 11,1). New York, NY: W. H. Freeman. Alıntı yapılan adres http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21601/.

Moran, L. A. (16 Eylül 2008). How RNA polymerase binds to DNA [Web log post]. Sandwalk: Strolling with a skeptical biochemist. Alıntı yapılan adres: http://sandwalk.blogspot.com/2008/09/how-rna-polymerase-binds-to-dna.html

Polyadenylation. (24 Ocak 2016). 11 Şubat 2016'da Wikipedia'dan indirilmiştir: https://en.wikipedia.org/wiki/Polyadenylation.

Purves, W. K., Sadava, D. E., Orians, G. H. ve Heller, H.C. (2004). Transcription: DNA-directed RNA synthesis. Life: the science of biology (7. baskı, sayfa 237-239). Sunderland, MA: Sinauer Associates.

Raven, P. H., Johnson, G. B., Mason, K. A., Losos, J. B. ve Singer, S. R. (2014). Genes and how they work. Biology (10. baskı, AP edisyonu, sayfa 278-303). New York, NY: McGraw-Hill.

Reece, J. B., Urry, L. A., Cain, M. L., Wasserman, S. A., Minorsky, P. V. ve Jackson, R. B. (2011). Transcription is the DNA-directed synthesis of RNA: A closer look. Campbell biology (10. baskı, sayfa 340-342). San Francisco, CA: Pearson.

Saunders, A., Core, L. J. ve Lis, J. T. (2006). Nature Reviews Molecular Cell Biology, 7, 557-567. http://dx.doi.org/10,1038/nrm1981.

Webb, S. Witte, L., Wong, K., Woreta, T. ve Yoo, E. (2002, May 8). TFIIH. In RNA polymerase II in eukaryotes and prokaryotes. Alıntı yapılan adres: http://www.biochem.umd.edu/biochem/kahn/molmachines/newpolII/TFIIH.html.

Tartışmaya katılmak ister misiniz?

Giriş Yap

Sıralama ölçütü:

Henüz gönderi yok.

İngilizce biliyor musunuz? Khan Academy'nin İngilizce sitesinde neler olduğunu görmek için buraya tıklayın.