ÖKARYOTLARDA TRANSKRİPSİYON UZAMA

ÖKARYOTLARDA
TRANSKRİPSİYON
UZAMA
Yrd. Doç. Dr. İSMAİL BEZİRGANOĞLU
Bazik lösin fermuarı ( bZIP ) :
Bu motif HTH ve çinko parmak motifleri kadar yaygın degildir. İlk
olarak 1987 yılında tanımlanmış olup , ilk tanımlama CAAT /
ENHANSIR bağlanma proteini üzerinde olmuştur. Bu protein bir
çok viral ve memeli gen protomorları ve bir çok enhansırım Kor
homolojisi dizinsinde bulunan CAAT kutusunu tanır. bZIP motifi ;
transkripisyon faktörürünün DNA- Bağlanma domaini değildir, DNA ile direk
etkileşime geçmez.Bunun yerini birbirrine benzer iki transkripisyon faktörünün
dimerizisyonuna yardımcı olarak DNA ya bağlanmasında indirek bir yapısal
rol oynamaktadır. bZIP içeren iki transkripsiyon faktörünün birleşmesi dimerik
kompleksteki iki komşu DNA bağlanma domainin doğru bir pozisyona
gelmesine neden olur.
bZIP motifi ; her 7. pozizyondaki lösinleriyle α- heliks şeklinde katlanan bir
amino asit zinciridir. Çalışmlaar
sonuncunda
her bir proteinin bZIP
domainlerinin bağlanma içinde gerekli olduğu gösterildi.
Bazik heliks -loop –heliks motifi ( BHLH ) ;
Bu motif
iki tane amfipatik helis oluşturur. Bu heliksin bir kenarında
tamamiyle yüklü amino asitler bulunur. İki heliks birbirinden helils yapıda
olmayan bir loop ile ayrılır. BHLH motifide kendi başına bir transkripsiyon
faktörünün DNA bağlanma domaini değildir. DNA ile direk etkileşime girmez.
Bunun yerine iki benzer transkripsiyon faktörünün dimerisizyonuna yardımcı
olur. İki komşu DNA bağlanma domainin doğru bir pozisyona gelmesine neden
olur.
Transaktivatör Domain :
Transkripsiyon faktörünün , transaktivasyon domaini ; protein protein etkileşimi
ile transkripsiyonun aktive edilmesinde rol oynar.Transaktivasyon domainleri
genel transkripsiyon faktörlerinin promotorda toplanmasını veya birleşmesini
hızlandırır fakat bunların çalışma modları halen bilinmemektedir.
Transaktivasyon domainleri yapısal olarak DNA bağlanma domainlerine göre
çok daha karmaşıktır. Bunlar daha çok asidik aminoasitlerce zengin motiflerde
karakterize edilir.
Dimerizasyon domaini :
Transkripsiyon fakötlerinin büyük bir çoğunluğu , DNA ya bağlanmaksızın
homodimer vya heterodimer oarak bağlanırlar.Uygun olarak aynı yada benzer
proteinlerin dimerizazyonuna aracılık eden bir domaine sahiptir.
Lösün fermuar motifi
BHLH MOTİFİ
Çinko parmak motifi
Transkripsyonal Koaktivatörler ve Korepressörler
Koaktivatörler ve korepressörler ; direk olarak DNA ya bağlanmaksızın
transkripsiyonel aktiviteyi arttıran yada azaltan proteinlerdir. Bunlar direk
olarak transkripsiyon faktörlerine bağlanır veya enzimatik aktivetesi olan diğer
proteinlerin aktivitesini arttırırlar ya da kromatin yapısını değiştirici enzimatik
aktivite gösterirler.
Koaktivatörler ve korepressörleri incelemek Transkripisyon faktörlerini ile
karşılaştırıldığında daha zordur. Genel olarak protein - protein etkileşim
deneyleri yapmak protein – DNA etkileşim denylerini yapmaktan daha zordur.
Genelde koaktivatöler iki ana sınıfa ayrılır :
1=) Kromatini modifiye edici kompleksler : Post translasyonel olarak
histonları modifiye eden multiprotein kompleksleri sayesinde ; diğer
proteinlerin DNA ya ulaşılabilriliğini büyük oranda attrılır.
2=) Kromatini yeniden şekillendiren kompleksler : SWI/SNF ailerinin
multi protein kompleksleri ve ATP bağımlı DNA ‘yı açma aktivitesi olan
akraba ailelerdir.
Korepressörler ise kromatinin yapısında koaktivatörün tersi bir etkiye sahip
olup trankripisyon faktörlerinin DNA ya bağlanmasınını engeller ve kromatini
bu faktörlerin faliyetlerine karşı dirençli hale getirir.
KROMATİN
MODİFİKASYON
KOMPLEKSLERİ
Ökaryotik genomun kromatin hale getirilmesi ; DNA nın oldukça küçük olan
nükleusa sığabilmesi için gereklidir.Nukleozomlar : DNA dizilerine
transkripisyon faktörlerinin ulaşmasını engelleyen genel trasnkripisyon
repressörleridir.
Kromatini modifiye eden komplekslerin gen aktivasyonunda ve
baskılanmasında önemli bir rol oynadığı görüşü yapılan araştırmalar ışığında
ağır basmaktadır. H2A, H2B ,H3 ve H4 histonlarının N terminal kuyrukları kor
oktomerinden dışarı doğru uzanmakta ve büyük oranda post translasyonal
modifikasyonlara maruz kalmaktadırlar. Kovalent modifikasyonlar ; genel
taranskripsiyon araçlarının kromatine ulaşılabilirliğini etkilediğinden bunların
gen aktivitesini belirlemede etkili oldukları düşünülmektedir.
Histon kuyruklarının gen ekspresyonunun regülasyonunda rol oynayan 4 ana
tip modifikasyon bulunmaktadır:
1-Lizinlerin asetilasyonu
2- Arjinin ve lizinlerin metilasyonu
3- Lizinlerin übikitinasyonu
4- Serin ve troinin fosforillenmesi
Daha az görülen modifikasyonkar ise ; Glutamik asitin ADP ribosilasyonun ve
lizinlerin sumolasyonudur.
Spesifik histon modifikasyonlarının seviyesi ; modifiye veya demodifye edici
dengeli enzim aktiviteleri ile muhafaza edilir. Bu iki tip enzim takımının
aktiviteleri ; hücre içi dağılımın değiştirilmesi ile , kromatin hedeflenmeleri ve
inhibitörlerin faliyetleri ile değiştirilebilir.
Ayrıca histon modifikasyonları moleküler anahtar olarak iş görürler diğer
modifikasyonların olup yada olmamasına neden olurlar. Bu modifikasyonlar
kromatine bağlanan ve kromatinin yoğunlaştırılması veya transkripsiyonel
düzenlenmesi için gerekli işlemleri başlatan diğer proteinler için tanıma işareti
olarak kullanırlar.
Histon asetiltransferazlar :
Histon asetiltransferaz enzimi ( HAT ) Histonları direk olarak asetiller.
Hisatonlar; lizin amino asidinin amino grubuna bir veya birdek çok asetil
grubu ilave edilerek asetillenirler.Dolayısyla buradaki pozitif yük
uzaklaştırılır.Negatif yüklü asetil grupların ilavesi ile histonların toplam
pozitif yükü azalır. Böylelikle histon kuyruklarının DNA ‘ ya olan ilgisi
azalır.
Histon deasetilaz enzimi ( HDAC) ise ; histonların lizinlerinden asetil
gruplarının uzaklaştırılmasını katalizler.Asetillenmiş histon kuyruklarının
DNA ya olan ilgisi azaldığından hisaton asetilasyonu genel olarak gen
aktivasyonuyla ilgili olduğu düşünülmektedir.Tüm genom üzerinde yapılan
analizler spesifik lizinlerin asetilasyonun ve deasetilasyonunun gen aktivitesi
ile artıp azaldığını gösterdi. HDAC ile deastilasyonla ; spresifik genler aktive
edilir.
Son zamanlarda önerilen modele göre Lizinlerin asetilasyon durumu ;
şartlara bağlı olarak gen aktivasyonunun veya baskılanmasını
yönlendirecek spesifik bir bağlanma yüzeyi sağlar.
Histon metiltranferazlar :
HMT ( Histon metil transferaz ) histonları direk olarak metillerler.Histon
asetilasyonun sadece lizinlerde meydana gelmesine karşın metilasyon hem
lizin ( K) hem de arjinin( R) amino asitlerinde meydana gelir.Lizinlere ; 1 , 2,
3 metil grubu ilave edilir. Metil grubu ilavesi hacmi arttırmasına karşın
elektrik yükünü değiştirmez. Arjinin ise tek bir metil grubu ilavesiyle modifiye
edilir. Histon metilasyonu hem aktivasyon hem de baskılma ile bağlantılıdır.
Bazı lizin ve arjinilere bağlanan metil gruplarının sayısı kadar ; arjinin ve
lizindeki metilasyonun da traskripsiyon üzerinde farklı etkileri vardır. Örneğin
H3 nün 9. poziziyonundaki ( H3K9) dimetilasyon ve H3 nün 27.
pozizyonundaki lizin trimetilasyonu çoğunlukla gen susturma ve
heterokromatin oluşturma ile ilgilidir.
Histon asetilasyonun HAT ve HDAC lar tarafından dinamik bir şekilde
düzenlendiği bilinmektedir fakat histon metilasyonunun kalıcı bir
modifikasyon olduğu
düşünülmektedir. Bunun nedeni henüz histon
demetilazın izole edilememiş olmasıdır.
Ubikitine bağlı enzimler:
Poliubukitin zincirlerinin ilavesi genel olarak bir proteinin proteozom tarafından
degradasyonun hedefi haline getirir. Bununla birlikte tek bir ubikitn ilavesi
degradasyon sinyali oluşturmaz fakat proteinin foksiyonunu değiştirebilir.
Konjuge ( bağlayıcı ) edici bir enzim ; ubikitin ile hedef proteinin lizin amino
asidinin NH2 grubu arasında bir peptiti bağının oluşumunu katalizler.Örneğin
H2B histonunba bir ubikitin ilavesi traskripsiyonun uzaması , susturulması ve
aktivasyonu ile alakalıdır. Linker olan histon H1 e ubukitin eklenmesi onun DNA
dan ayrılmasına neden olur. Linker yokluğunda kromatin daha az yopğunlaşır
buda genin aktivasyonuna neden olur.
Kinazlar :
Histon spesifik bir hızla kinazla fosforillendiğinde bir veya daha fazla serin
veye treonin amino asidine fosfat grubu eklenir. Böylece negatif yük kazanmış
olur.H1 fosforillenmesi H1 i DNA dan ayırır yada daha zayıf bir bağla
bağlanmasına sebep olur. Bu durumda gen aktivasyonu ile ilgilidir.
Fosforilasyon dinamik bir süreç olup fosfataz tarafından düzenlenmektedir.
ADP-riboziltransferaz :
Mono- ADP- ribosilasyonu ; NAD ‘ dan alıcı bir proteinin spesifik bir amino
asitine bir ADP riboz monomerinin , ADP ribozil transferaz tarafından
enzimatik transferidir. Histonlar glutamil asit monomerlerinden modifiye edilir.
Bununla birlikte başka proteinlerin sistein asparajin ve arjinin amino asitleride
modifiye edilebilir. ADP riboz monomerlerinin uzaklaştırılması ADP
ribozilhidrolaz tarafından katalizlenir.
Son zamanlarda yapılan kristolografik çalışmalar , makro domainin
histonlarının ADP ribosilasyonunda etkili olabileceği önerilmektedir ve Histon
varyantlarının
kendine has bir enzimatik potansiyeli bulunabileceğini
önerdiğinden etkileyicidir.
SUMO bağlı enzimler :
Küçük ubikitin benzeri modifiye edicilerdir. Ubikitin ile % 20 oranında
benzerliği vardır.SUMO konjugasyonu ubikitin konjugasyonu ile benzer
ezimatik basamakları içerir. SUMO ; 97 amino asitlik bi protein olup
korboksil ucu aracılığı ile hedef proteinin lizinlerindeki foksiyonel bir gruba
bağlanır.
Dekonjugasyon ise SUMO spesifik proteazlar tarafından yapılır. Öncelerde
nadir görülen bir postranslasyonel modifikasyon olduğu düşünülen
sumolasyonun; şimdilerde protein taşımının düzenlenmesinde , mitoz bölünme
sırasında kromozomların ayrılmasında ve hasarlı DNA nın tamirinde rol
oynadığı bilinmektedir.
LİNKER HİSTON ÇEŞİTLERİ
Bazı durumlarda farklı bir histon linker proteinin seçilmesi gen
düzenlenmesi için önemlidir. Memelilerde 8 det H1 tipi vardır.H1a dan H1e
Kadar olanlar somatik hücrelerde bulunur. H1t ve H1oo ise üreme
hücrelerine özgüdür.
KROMATİNİ YENİDEN MODELLEYEN FAKTÖRLER
Son zamanlarda ATP bağımlı kromatin şekillendiren komplekslerin keşfi,
kromatin alanındaki heyecan verici bir gelişmedir. Bu yeni sınıf moleküler
motorlar ; ATP nin hidrolizinden üretilen enerjiyi histon ve DNA arasındaki
etkileşimi değiştirmek için kullanılır. Ve bu sayede Transkripsiyon
faktörlerinin DNA daki düzenleyici elementlere bağlanmasını sağlarlar.
Kromatin yeniden modelleyici kompleksler , kromatin yapısında en azından 4
farklı değişikliğin olmasına neden olurlar. Bunlar :
1- Nukleozom kayması: nukleozomun DNA üzerindeki pozisyonu değişmesidir.
2- Yeniden modelllenmiş nükleozom : DNA daha ulaşılabilir olur fakat histonlar
bağlı kalmaya devam eder.
3- Nukleozom ayrılması : DNA ve histonların tamamen ayrılmasıdır.
4-Nukleozomun değiştirilmesi
kor histonun diğer bir çeşit histonla
değişmesidir.
Karakterizazyonu yapılmış çok sayıda ve Faklı ATP bağımlı yeniden
şekillendirici kompleks ailesi mevcuttur. SWI/ SNF , ISWI ve SWR1 kompleks
aileleri de bunlardandır. Her bir ailenin kendine has bir alt ünite kompozisyonu
ve ayrı bir ATPazı vardır. Yeniden modellenmenin mekanızması, aile
üyelerinden birinden diğerine farklıdır.
SWI / SNF ‘ nin Çalışma mekanızması : Nükleozom Kayması ve
parçalarına Ayrılması :
Kromatini yeniden modelleyen bir kompleks olan SWI / SNF ; ilk olarak
tomurcuklanan bir mayadan elde edilmiştir.
SWI / SNF nin insanlardaki homoloğu BAF kromatini yeniden modelleyici
faktör olarak tanımlanmıştır.
SWI/ SNF ve ilişkili kromatin remodelling kompleksleri; nükleozom
kaymasına ve nükleozom yapısında önemli düzensizliklere neden olurlar.
Yeniden modelleyici kompleksin; histon oktomerinin etrafındaki, DNA ‘ nın
şeklini değiştirmesinin ardından transkripsiyon faktörleri ve genel
transkripsiyon araçları DNA ya kolay ulaşabilirler.
SWI/ SNF ve Histon asetil transferaz kromatinin yapısının yeniden
şekillenmesinde ortaklaşa çalışırlar.
Kromatini yeniden modelleyen ISWI kompleksleri Histon oktomerini
DNA üzerinde kaydırır .SWI/ SNF aksine ISWI ailesinin üyeleri histon
oktomerinin yapılarında herhangi bir düzensizlik yapmaksızınn DNA üzerinde
kaydırırak nukleozomları başka bir yere yerleştirir. Bu işlemde nukleozomların
yapısında bir bozulma meydana gelmez.
SWRI kromatini yeniden modelleyen kompleksi ; Histonu bir bir histon
varyantı ile yer değiştirir. SWRI kompleksi ATPaz alt ünitesi olan Swr1 den bu
adı almıştr.
SWR1 Kompleksi : H2A.Z-H2B dimerlerini nükleozomdaki H2A-H2B nin
yerine yerleştirebildiği ; ancak Kompleksin bu varyat dimerini çıplak DNAnın
yapısına sokamadığı görüldü. Histon varyantı olan H2A.Z ; telomerin
yakınlarında bulunan, transkripsiyonal olarak aktif olan bazı genlerin gücünü
arttırırlar.
Transkripsiyon komplekslerin oluşması ( assemblesi ) : Vur ve
Kaç modeli Enhansozom modeline karşı
Transkripsiyonu düzenleyen çeşitli proteinlerin bağlanma sırası : Bağlanmanın
sırası gen promotorunun kromatin yapısına , hücre döngüsünün evresine ve bir
çok diğer faktöre bağlıdır. Örneğin ;
SWI nın bağlanması mayanın endonükleaz HO geninin upstream düzenleyici
bölgesine bağlı bir aktivatör protein yardımı ile olur. SWI / SNF ; HO geninin
promotorunu yeniden modelledikten sonra HAT ( Histon asetil transferaz )
kompleksi çağrılır. SWI / SNF ve HAT ‘ ın birlikte çalışması ; gen spesifik
transkripsiyon faktörlerinin promotora bağlanmasını kolaylaştırır ve ardından
genel Transkripisyon faktörleri ve RNA pol II bağlanır. ( şekil 1)
Şekil 1
Transkripisyon faktörlerinin bağlanması ve transkripisyon komplekslerin
oluşumu ile ilgili iki model önerilmektedir. Bunlar enhansozom modeli ve vur
ve kaç modelidir.
Enhansozom Modeli :
Bu model transkripsiyon faktöleri arasındaki etkileşimlerin , onların DNA ya
kooperatif ve aşamalı bir şekilde bağlanmasını sağladığı ve bunun komplekse
aşırı bir kararlılık verdiğini önermektedir. Bu model IFN-β Geninin enhansırında
transkripisyonel komplekisn oluşumu ile uyumludur. IFN-β gen enhasırın
enhasozomu oluşturmak için doğru bir şekilde bükülmesi gerekir. İndüklenebilir
enhansırın , Transkripisyon faktörleri, IRF1 ( İNTERFERON DÜZENLEYİCİ
FAKTÖR ) ve C-jun bağlanma bölgeleri mevcuttur.
HMG ailesinin üyeleri mimari proteinlerdir. Bu proteinler memeli kromatinin
histon olmayan ana bileşenleridir. Bunlar DNA nın küçük oluğundaki AT zengin
bölgeye bağlanırlar ve çift zincirli DNA heliksinde multi protein komplekisinin
oluşumunu sağlayan yapısal değişimleri indüklerler.
Vur ve Kaç modeli :
İlk bakışta klasik enhansozom modeli bütün kromatin proteinlerinin ortak bir
özelliği olan ; kısa süreli dinamik bağlanma özelliği ile uyumlu değildir. Bu
özellik kor histon proteinlerinin haricindeki bütün kromatin proteinlerinde
mevcuttur.
FRAP deneylerinden elde edilen veriler incelendiğinde ; nükleer proteinlerinin
çoğunluğuun oldukça haraketli olduğu bunların
kromatin ve nükleusun
kompartmanları ile etkileşimimin oldukça dinamik olduğu görülmektedir
Vur ve Kaç modelinde transkripisyonel aktivite , transkripisyonel aktivasyon
iöin gereken tüm bileşenlerin belli bir kromatin bölgesinde karşılama ihtimalini
( vur ) ve geçici olarak bağlanmalarını ( kaç ) ifade eder .
Modellerin birleştirilmesi :
Bu İki model birbirinden ayrı olarak düşünülemez Komnplekteki her bir
protein partnerinin bağlanma kinetiğini etkiler.
Nükleozomlarda Transkrisyonun Uzaması
Ökaryotik RNA pol II tarafından mRNA öncülerinin sentezi 4 ana basamağı
olan çok basamaklı bir işlemdir. Bunlar; başlama, promotordan ayrılma, uzama
ve sonlanmadır. RNA pol II nin erken safhalarında durması gen
düzenlenmesinde önemli bir rol oynamaktadır. RNA pol II, ısı şoku öncesi
25-50 nükleotitid sentezler ve durur. Isı şokunun oluşmasıyla , polimerizayonu
başlatır ve hemen uzama safhasına geçer Isı şokuna hızlı cevabın başlatılmasına
ilaveten polimerazın durması promotor bölgesinde nükleozomun yeniden
oluşmasına engel olur.
RNA pol II başlangıç safhasından uzama safhasına geçiş; RNA pol II ile irtibatlı
faktörlerdeki bir değişme ile belirtilir.
Transkripsiyonun Uzaması :
Transkripsiyonun uzaması, promotor bölgesinde mRNA sentezin başlaması
ardından RNA Pol II nin genin kodlama bölgesi boyunca ileriye doğru taşındığı
bir işlemdir. RNA pol II nin önündeki DNA ; polimerazın aktif bölgesine
girmeden önce açılır polimerazın geçtiği bölgelerde ise kapanır.
Açık bölgelerde kalıp Kalıp DNA zinciri yeni sentezlenen mRNA ile dubleks
oluşturur. RNA Pol II kalıbın yönelendirİlmesine göre NTP leri seçer . Kalıp
DNA ya baz çiftleşmesi ile bağlı RNA pol II- Transkripsiyon kompleksine bir
NTP nin bağlanması X ışını kromatotografisi ile gözlemlenmiştir. Sonuçlar dört
basamaklı nükleotit seçimi ve eklenmesi ile uyumludur.
Öncelikle gelen nükleotit ters bir oryantasyonda aktif merkezin altındaki giriş
bölgesinde bağlanır. Ardından NTP Kalıp DNA ile doğru bir şekilde
eşleşebilmek için ve 2-OH taşımayan ribozları dNTP leri ayırabilmek için
nükleotit ekleme bölgesine döner. Sadece doğru bir şekilde eşleşmiş olan NTP
ler geçici olarak insersiyon bölgesine bağlanabilir. Üçüncü olarak fosfodiester
bağlarının oluştuğu ön translokasyon basamağı meydana gelir. Post
translokasyon komplesinde RNA ya henüz eklenmiş bir nükleotit bir sonraki
pozisyona geçerek A bölgesini açık bırakır.
Proofreading ve geri dönme :
DNA polimeraz tarafından gerçekleştiren polimerizasyon sırasında büyüyen
DNA birbirinden tamamen ayrılmış olan DNA sentezleyici aktif bölge
proofreading yapan kesici bölge arasında mekik dokur.
RNA Pol II ile yapılan polimerizasyonunda büyüyen RNA , RNA sentezini ve
kesilmesini gerçekleştiren tek bir aktif bölgede kalır. Uzama faktörü TFIIS li
RNA pol II nin X ışını kromotografisi analizi , polimerazın mRNA sentezi ve
kesilme arasında değiş tokuş yapan ayarlanabilir bir aktif bölgeye sahip olduğu
fikrini destekler.
Hem RNA polimerizasyonu hemde kesimi metal iyonu ‘’’ A ‘’ ( Mg+2) ihtiyaç
duyar. Fakat B gibi farklı metal iyonu RNA polimerazın aktivitesini
polimerizasyonundan kesme yönüne çevirir. Bu modelde RNA polimerizasyonun
olabilmesi için B metali NTP substratın fosfatlarına bağlanır. Proofreading
sırasında ise kesmenin olabilmesi için B metali aktif merkezdeki diğer eşleşme
yapmamış bir nükleotite bağlanır. Polimerazın ayarlanabilir aktif bölgesi yeterli
miktarda mRNA nın düzeltilmesine müsaade eder çünkü RNA kesilmesi , A
metalinde yeni bir 3’ uçlu RNA oluşturur.
İki tip düzeltme reaksiyonu meydana gelebilir. Zincire yanlış ilave edilen
nükleotitidin hemen uzaklaştırılması ve yanlış ilaveden sonra 2 nükleotidin
kesilmesi ve bir nükleotitle geri döndürme.
mRNA nın uzama sırasında RNA pol II nin karşılaştığı bazı DNA dizileri , onun
geriye doğru hareket etmesine neden olur veya enzimi geri döndürür. Geri
dönme sırasında RNA–DNA baz çiftleşmesine devam eder
fakat
transkripsiyonun 3’ ucu eşleşme yapmamıştır. Ve aktif merkezden bu bölge
çıkartılır. Bu durum transkripsiyonun durmasına neden olur. Tutukluktan
kurtulabilmek için TFIIS nin yardımıyla çıkartılan RNA nın kesilmesi
gereklidir.
Transkripsiyonun Nukleozomal Bariyer Boyunca
Uzaması
Transkripsiyonun başlaması ; kromatinin yeniden şekillenmesine rağmen DNA
transkribe edilen genleri kodlayan bölgelerindeki nükleozomlar içinde paketli
halde kalır
RNA pol II kodlanan gen bölgelerinde ilerlerken her iki yüz baz çiftinde bir
nükleozomla karşılaşır .son zamanlarda yapılan çalışmalar RNA Polimerazın
kromatin üzerine ilerliyişi ile ilgili 2 farklı mekanızmayı ortaya sürmüştür.Bu
mekanızmalar:
1- Nükleozom taşınması veya oktomer transferi
2- H2A ve H2B dimerlerinin uzaklaştırılması
Nükleozom Taşınması :
Bu hareket modunda; DNA nükleozomdan çıkartılır ve nükleozomlar RNA
polimeraz II tarfından daha önce Transkribe edilen DNA bölgesine transfer
edilir. Bu işlem uzama faktörü olan FACT tarafından gerçekleştiriliyormuş
gibidir.
H2A-H2B dimerlerinin uzaklaştırılması :
RNA polimeraz II tarafından transkribe edilen aktif genlerin üzerinden H2A
VE H2B dimerlerinin uzaklaştırılması ile nükleozomlar bozulabilir.
Nükleozom bariyerleri kaldırılırken çok sayıda yardımcı uzama faktörüne
ihtiyaç vardır. Bu faktörlerden iki FACT tir RNA polimerazın uzatma
yapabilmesi için gereklidir. Diğer kompleksler ise Elongator ve TFIIS dir.
RNA polimeraz II nin nükleozomlar tarafından engellendiği belirlendiğinden
nükelozomal bariyerlerin aşılmasında tanımlanamayan bazı faktörlerin gerekli
olduğu düşünülmektedir.
FACT ; İki alt üniteli bir proteindir. Nükleozomal değişimleri uyararak
nükleozomlar üzerinde transkriptlerin uzamasında rol alır. Yani
nükleozomların yer değiştirmesine yardım eder . FACT Domainlerinden biri
DNA bağlanma domaini iken diğer bir domaini H2A ve H2B İle etkileşim
yapmaktadır.
Elongator ; Transkriptin uzamasına yardım eder . İlk olarak mayada
keşfedilmiştir. Fakat Elongatorun Transkriptin uzamasındaki tam foksiyonu
bilinmemektedir.
TFIIS ; transkripsiyonun durma problemini ortadan kaldırır. Bu faktör RNA
Pol II nin durmasına neden olan DNA bölgelerinden geçişine yardım eder .
Transkripsiyonun durmasına
neden olan bölgelerden bazıları AT zengin
bölgelerdir.
Proteinlerin Nükleusa Giriş ve Çıkışları
Nükleus ve sitoplazma arasındaki giriş çıkışı trafiği ; nükleer por kompleksleri
( NPC) aracılığıyla olur. NPC ler nükleusu çevreleyen çift katlı nükleer mebrana
gömülü ; büyük multi protein komplekslerdir.
Proteinlerin nükleusa yönlendirilmeleri nükleer lokalizasyon dizisi (NLS )
olarak adlandırılan spesifik bir amino ait dizisi ile olur. Bazı durumlarda ise
NLS taşımayan proteinler ;NLS dizisine sahip proteinlerine bağlanırlar ve bu
şekilde dimer oluşturarak nükleusa taşınırlar.
Bazı Nükleer proteinler tekrarlı olarak nükleus ve sitoplazma arasında giriş
çıkış yaparlar .Bu tip proteinlerin nükleusdan çıkabilmeleri için nükleer çıkış
dizilerine ( NES) ihtiyacı vardır.
Nükleus proteinlerinin giriş çıkışına karyoferinler olarak adlandırılan importin
ve eksportinler aracılık ederler .
Nükleusa giriş yolakları :
Nükleusa girmesi hedeflenen proteinler nüklesua girdiklerinde bile NLS
dizilerini taşırlar. En iyi çalışılmış genellikle lizin ve arjinin gibi bazik
aminoasitlerden oluşmaktadır.
Kargonun tanınması ve yüklenmesi ; Lizin ve arjinince zengin NLS dizileri
nükleusa giriş resptörleri importin –α adaptörünü ve importin –β1 içeren bir
komplekstir. importin –α nın C terminal uçları ; NLS si proteinlere bağlanırlar .
importin –β1 ise hem importin –α ya hemde NPC ye bağlanır.
Kargonun tanınması ve yüklenmesi; ATP ve GTP hidrolizine gerek duymaz .
NPC ler yardımıyla gerçekleştirilen ; kargonun nükleus içerisine taşınmasının
moleküler mekanızması hala bilinmemektedir.Bununla iligili iki model
önerilmektedir.
1- Afinite gate Modeli
2- Seçici Faz modeli
Afitine Gate Modelinde ; FG ( Fenilalanin ve Glisin ) tekrarlarına sahip
nükleoporinler NPC lerin her iki ucunda da
dalgalanan bir çok flament
oluşturur ve difüzyona sebeb olur. Seçici Faz modelinde difüzyonla taşıma
görülmüştür.
Kargonun salınması ;Kargo Getirici reseptör kompleksleri NPC lerin nükleus
tarafına ulaştığında RanGTP İmportine bağlanır ve kargodan ayırır. Kargonun
ayrılması allosterik bir mekanızmadır.
Nükleustan çıkış yolu : Ökaryotlarda en iyi tanımlanan nükleus çıkış
sinyalleri ; küçük hidrofobik ve lösince zengin dizilere sahip olan NES
dizilerdirNES dizileri tahliye faktörü CRM1 ile etkileşime girerek foksiyon
gösterir