Kısa İçerik
advertisement
Kısa İçerik Ünite 1 Genomları Çalışmak Bölüm 1 Bölüm 2 Bölüm 3 Bölüm 4 Bölüm 5 Bölüm 6 Genom, Transkriptom ve Proteomlar DNA’yı Çalışmak Genomları Haritalamak Genomları Dizilemek Bir Genom Dizisini Anlamak Bir Genomun İşleyişini Anlamak Ünite 2 Genom Anatomileri Bölüm 7 Bölüm 8 Bölüm 9 Ökaryotik Çekirdek Genomları Prokaryotların ve Ökaryotik Organellerin Genomları Virüs Genomları ve Hareketli Genetik Elementler Ünite 3 Genomlar Nasıl İşlev Görür Bölüm 10 Bölüm 11 Bölüm 12 Bölüm 13 Bölüm 14 Genoma Erişim Transkripsiyon Başlama Kompleksinin Oluşumu RNA’nın Sentezi ve İşlenmesi Proteom Sentezi ve İşlenmesi Genom Aktivitesinin Düzenlenmesi Ünite 4 Genomlar Nasıl Replike Olur ve Evrimleşir Bölüm 15 Bölüm 16 Bölüm 17 Bölüm 18 Bölüm 19 Genom Replikasyonu Mutasyonlar ve DNA Tamiri Rekombinasyon Genomlar Nasıl Evrimleşir Moleküler Filogenetik 3 31 63 105 133 167 197 225 249 271 295 333 385 423 467 505 541 563 595 İçindekiler Ön Söz Çeviri Editörleri Ön Sözü Okuyucuya Bir Not Kısa İçerik Kısaltmalar v vii ix xiii xxi Ünite 1 Genomları Çalışmak 1 Bölüm 1 Genom, Transkriptom ve Proteomlar 3 1.1 DNA 1.1.1 Genler DNA’dan oluşmaktadır 1.1.2 DNA’nın Yapısı Nükleotitler ve polinükleotitler İkili sarmala götüren kanıtlar İkili sarmalın ana özellikleri İkili sarmal yapısal esnekliğe sahiptir 5 5 8 8 9 11 12 1.2 RNA ve Transkriptom 1.2.1 RNA’nın yapısı 1.2.2 Hücrenin RNA içeriği 1.2.3 RNA öncülünün işlenmesi 1.2.4 Transkriptom 14 15 15 17 17 1.3 Proteinler ve Proteom 18 1.3.1 Protein yapısı 18 Protein yapısının dört düzeyi 18 Protein çeşitliliği altında amino asit çeşitliliği yatar 19 1.3.2 Proteom 20 Transkriptom ve proteom arasındaki bağlantı 21 Genetik kod evrensel değildir 22 Hücre proteomu ve biyokimyası arasındaki bağlantı23 Yardımcı Kaynaklar26 Bölüm 2 DNA’yı Çalışmak 31 2.1 DNA Manipülasyonu İçin Enzimler 33 2.1.1 DNA Polimerazlar 34 Teknik Not 2.1 DNA işaretleme 34 Bir kalıba bağımlı DNA polimerazın etki şekli 35 Araştırmada kullanılan DNA polimeraz çeşitleri 36 2.1.2 Nükleazlar 37 Restriksiyon endonükleazlar DNA moleküllerinin belirli konumlarda kesilmesini sağlar 38 Teknik Not 2.2 Agaroz jel elektroforezi 40 Bir restriksiyon kesiminin sonuçlarının incelenmesi41 2.1.3 DNA ligazlar 42 2.1.4 Uç değiştirme enzimleri 42 2.2 DNA Klonlama 2.2.1 Klonlama vektörleri ve kullanım şekli E. coli plazmitlerine dayalı vektörler Teknik Not 2.3 DNA saflaştırma E. coli bakteriyofaj genomuna dayalı klonlama vektörleri Daha büyük DNA parçaları için vektörler E. coli dışındaki organizmalarda klonlama 43 44 45 46 2.3 Polimeraz Zincir Reaksiyonu (PCR) 2.3.1 Bir PCR yapma Teknik Not 2.4 Bir klon kütüphanesi ile çalışmak 2.3.2 PCR uygulamaları 55 55 56 57 Yardımcı Kaynaklar 59 48 51 53 Bölüm 3 Genomları Haritalamak 63 3.1 Genetik ve Fiziki Haritalar 65 3.2 Genetik Haritalama 65 3.2.1 Genler kullanılabilecek ilk belirteçlerdi 66 3.2.2 Genetik haritalamada kullanılan DNA belirteçleri 67 Restriksiyon parça uzunluk polimorfizmleri 67 Basit dizi uzunluk polimorfizmleri 68 Tek nükleotit polimorfizmleri 69 Teknik Not 3.1 DNA mikrodizinleri ve çipleri 71 3.2.3 Bağlantı analizi genetik haritalamanın temelidir 72 Kalıtımın prensipleri ve bağlantının bulunuşu 72 Kısmi bağlantı mayoz sırasında kromozomların davranışı ile açıklanmaktadır 74 Kısmi bağlantıdan genetik haritalamaya 77 3.2.4 Farklı tipteki organizmalarda bağlantı analizi 77 Planlı üretme deneylerinin mümkün olduğu durumlarda yapılan bağlantı analizleri 78 İnsan soyağacı analizleri ile gen haritalaması 80 Bakterilerde genetik haritalama 81 3.3 Fiziki Haritalama 3.3.1 Restriksiyon haritalama Restriksiyon haritalama için temel metodoloji Restriksiyon haritalamanın ölçeği restriksiyon parçalarının boyu ile sınırlıdır DNA moleküllerinin restriksiyon bölgeleri için doğrudan incelenmesi 3.3.2 Floresan in situ hibritleme Radyoaktif ya da floresan problarla in situ 82 84 84 86 87 89 İçindekiler XV hibritleme89 FISH iş başında90 3.3.3 Dizi etiketli bölge haritalaması 91 5.1.2 Herhangi bir benzeri olmayan DNA dizisi STS olarak kullanılabilir92 STS haritalama için DNA parçaları 93 Klon kütüphanesi STS analizinde de haritalama reaktifi olarak kullanılabilir 94 Yardımcı Kaynaklar97 Bölüm 4 Genomları Dizilemek 103 4.1 104 DNA Dizilemesi için Metodoloji Teknik Not 4.1 Poliakrilamit jel elektroforezi 104 4.1.1 Zincir sonlanma DNA dizlemesi 105 Zincir sonlanma dizlemesinin ana hatları 105 Zincir sonlanma dizilemesi tek iplikli bir DNA kalıbı gerektirir 107 Zincir sonlanma dizilemesi için DNA polimerazlar108 Primer dizilenecek kalıp DNA bölgesini belirler 108 Isı döngü dizelemesi geleneksel metodolojiye bir alternatif sunar 109 4.1.2 DNA dizileme için alternatif metotlar 109 Kimyasal yıkılım dizilemesi 110 Pirodizileme çok kısa dizilerin hızlı saptanması için kullanılır 111 4.2 Bir Bitişik DNA Dizisi Kurulumu 112 4.2.1 Atış yöntemiyle genom birleştirme 112 Haemophilus influenzae dizisiyle atış metodunun potansiyeli ispatlanmıştır 113 4.2.2 Klon kontig yöntemiyle dizi birleştirme 115 Klon kontigler kromozom yürümesi ile inşa edilebilir, ancak yöntem zahmetlidir 115 Klon kontig birleştirme için daha hızlı yöntemler 117 4.2.3 Tüm genom atış dizilemesi 119 Tüm genom atış dizilemesinin anahtar özellikleri 119 4.3 İnsan Genom Projeleri 121 4.3.1 İnsan Genom Projesinin haritalama aşaması 4.3.2 İnsan genom dizilemesi 4.3.3 İnsan genom projelerinin geleceği 121 122 123 Yardımcı Kaynaklar126 Bölüm 5 Bir Genom Dizisini Anlamak 5.1 Bir Genom Dizisinde Genleri Yerleştirme 5.1.1 133 134 Dizi incelemeyle gen yerleştirme 134 Genlerin kodlama bölgeleri açık okuma çerçeveleridir134 Basit ORF taramaları yüksek ökaryotların DNA’sı daha az etkilidir 135 Fonksiyonel RNA genlerini yerleştirme 137 Homoloji aramaları ve karşılaştırılmalı genomik dizi kontrolüne ekstra boyut kazandırır 138 Genom dizilerinin otomatik anotasyonu 140 5.2 Gen yerleştirmede deneysel teknikler Hibritleme testleri bir parçanın transkribe edilen dizileri içerip içermediğini belirleyebilir Teknik Not 5.1. RNA çalışmak için teknikler cDNA dizileme DNA parçaları içerisinde genlerin haritalanmasını sağlar Transkriptlerin son kısımlarının tam haritalanması için metotlar bulunmaktadır Münferit Genlerin Fonksiyonlarını Belirleme 5.2.1 Gen fonksiyonunun bilgisayar analizi Homoloji evrimsel akrabalıkları yansıtır Homoloji analizi bütün bir genin ya da gen içerisindeki segmentlerin fonksiyonu hakkında bilgi sağlar İnsan hastalık genlerinde fonksiyonları belirlemek için homoloji aramayı kullanma 5.2.2 Deneysel analizle gen fonksiyonunu belirleme Gen inaktivasyonu ile fonksiyonel analiz Münferit genler homolog rekombinasyonla inaktive edilebilir Homolog rekombinasyon olmadan gen inaktivasyonu Aşırı gen ifadesi fonksiyon belirlemek için de kullanılabilir Gen inaktivasyonu veya aşırı ifadesinin fenotipik etkisinin fark edilmesi zor olabilir 5.2.3 Bilinmeyen bir genin kodladığı protein aktivitesinin daha detaylı çalışmaları Yönlendirilmiş mutajenez gen fonksiyonunun daha detaylı araştırılması için kullanılabilir Rapörtör genler ve immünohistokimya genlerin nerede ve ne zaman ifade edildiğini tespit etmek için kullanılabilir Teknik Not 5.2. Bölge hedefli mutajenez 141 141 142 142 143 144 145 145 145 147 148 149 149 150 151 152 154 154 155 156 5.3 V aka Çalışması: Saccharomyces cerevisiae Genom Dizisinin Anotasyonu 158 5.3.1 Maya genom dizisinin anotasyonu 5.3.2 Maya genlerinin fonksiyonlarını belirleme 158 159 Yardımcı Kaynaklar162 Bölüm 6 Bir Genomun İşleyişini Anlamak 167 6.1 Transkriptom Çalışmaları 168 6.1.1 Dizi analizi ile transkriptom çalışmaları 6.1.2 Mikrodizin ya da çip analizi ile transkriptom çalışmaları Bir ya da birden fazla transkriptomla çalışmak için mikrodizin veya çip kullanma Maya transkriptom çalışmaları İnsan transkriptomu 168 6.2 Proteom Çalışmaları 175 169 169 172 173 XVI İçindekiler 6.2.1 P rotein profilleme - bir proteomdaki proteinleri belirleme yöntemi175 Bir proteomda proteinlerin ayrıştırılması 175 Bir proteomdaki proteinleri tespit etme 6.2.2 Birbirleriyle etkileşen proteinlerin belirlenmesi Etkileşen protein çiftlerinin faj görüntüleme ve ikili hibrit çalışmaları ile belirlenmesi 177 179 179 Çoklu protein komplekslerinin bileşenlerini belirleme181 Fonksiyonel etkileşimleri olan proteinleri tanımlama182 Protein etkileşim haritaları 6.3 Proteomun Ötesinde 6.3.1 6.3.2 183 184 Metabolom185 Biyolojik sistemleri anlamak 186 8.1.1 Prokaryotların kromozamları Geleneksel prokaryotik kromozom görünüşü Bazı bakteriler doğrusal veya çok parçalı genomlara sahiptir 8.2 Prokaryotik Genomların Genetik Özellikleri 8.2.1 Prokaryotik bir genomda genler nasıl organize edilmiştir? E. coli genomunda gen organizasyonu Operonlar prokaryotik genomların karakteristik bir özelliğidir 226 226 228 230 230 231 232 8.2.2 Ne kadar gen var ve bu genlerin işlevleri nelerdir? 234 8.2.3 Prokaryotik genomlar ve tür kavramı 236 8.3 Ökaryotik Organel Genomları 8.3.1 Organel genomlarının kökenleri 8.3.2 Organel genomlarının fiziksel özellikleri 8.3.3 Organel genomlarının genetik içeriği 238 238 239 239 Yardımcı Kaynaklar189 Yardımcı Kaynaklar244 Ünite 2 Genom Anatomileri 195 Bölüm 7 Ökaryotik Çekirdek Genomları 197 Bölüm 9 Virüs Genomları ve Hareketli Genetik Elementler 7.1 Çekirdek Genomları Kromozomlarda Bulunur 198 7.1.1 7.1.2 DNA’nın kromozomlara paketlenmesi 198 Metafaz kromozomlarının kendine has özellikleri 199 Sentromerler ve telomerlerde DNA-protein etkileşimleri202 7.2 7.2.1 7.2.2 karyotik Çekirdek Genomlarının Genetik Ö Özellikleri Bir çekirdek genomunda genler nerededir? Teknik Not 7.1 Ultrasantrifüjleme teknikleri 203 204 205 Genler bir çekirdek genomunda nasıl organize olur?205 Genler insan genomunun sadece küçük bir parçasını oluşturur 206 Maya genomu oldukça yoğundur 207 Diğer ökaryotlarda gen organizasyonu 210 7.2.3 Genomda kaç gen vardır ve işlevleri nelerdir 211 İnsan gen katologu 212 Gen katalogları farklı organizmaların kendine has özelliklerini ortaya koyar 212 Gen aileleri 215 Yalancı genler ve diğer evrimsel kalıntılar 216 7.2.4 Ökaryotik çekirdek genomlarının tekrar DNA içeriği 216 Ardışık tekrarlı DNA sentromerlerde ve ökaryotik kromozomda başka yerlerde bulunur217 Minisatellitler ve mikrosatellitler 217 Serpiştirilmiş tekrarlar 218 Yardımcı Kaynaklar220 Bölüm 8 Prokaryotların ve Ökaryotik Organellerin Genomları 225 8.1 Prokaryotik Genomların Fiziksel Özellikleri 226 9.1 B akteriyofajlar ve Ökaryotik Virüslerin Genomları 9.1.1 Bakteriyofaj genomları Bakteriyofaj genomları farklı yapı ve organizasyonlara sahiptir Bakteri genomlarının replikasyon stratejileri 9.1.2 Ökaryotik virüslerin genomları Ökaryotik viral genomların yapıları ve replikasyon stratejileri Yaşamın eşigindeki genomlar 9.2. Hareketli Genetik Elementler 9.2.1 Bir aracı RNA vasıtasıyla transpozisyon Uzun uç tekrarlı RNA transpozonlar viral retroelementlerle ilişkilidir LTR’leri olmayan RNA transpozonlar 9.2.2 DNA transpozonları Prokaryotik genomlarda DNA transpozonları yaygındır DNA transpozonları ökaryotik genomlarda daha az yaygındır 249 250 250 250 251 253 253 254 256 257 257 259 259 260 261 Yardımcı Kaynaklar264 Ünite 3 Genomlar Nasıl İşlev Görür 269 Bölüm 10 Genoma Erişim 271 10.1 Çekirdeğin İçi 10.1.1 Ökaryotik çekirdeğin iç yapısı Çekirdek oldukça iyi düzenlenmiş bir iç yapıya sahiptir 272 272 273 Teknik Not 10.1 Fotoağartma sonrası floresan geri kazanımı (FRAP) 274 Her kromozom çekirdek içinde kendi alanına sahiptir 274 XVII İçindekiler XVII 10.1.2 Kromatin domeyinleri 275 Fonksiyonel domeyinler izolatörler ile tanımlanır276 Bazı fonksiyonel domeyinler lokus kontrol bölgelerine sahiptir Histon deasetilasyonu genomun aktif bölgelerini baskılar 282 Asetilasyon histon modifikasyonunun tek çeşidi değildir 282 enom ifadesi üzerine nükleozom yeniden G şekillenmesinin etkisi 10.3 DNA Modifikasyonu ve Genom İfadesi 10.3.1 DNA metilasyonu ile genom susturulması DNA metiltransferazlar ve genom aktivitesinin baskılanması Metilasyon, genomik damgalama ve X inaktivasyonu ile ilgilidir 284 285 285 286 287 Yardımcı Kaynaklar290 Bölüm 11 Transkripsiyon Başlama Kompleksinin Oluşumu 11.1 D NA’ya Bağlanan Proteinler ve Bağlanma Yerleri 11.1.1 DNA’ya bağlanan proteinlerin özel yapıları Sarmal-dönüş-sarmal motifi prokaryotik ve ökaryotik proteinlerde vardır Teknik Not 11.1 X-Işını kristallografisi ve nükleer manyetik rezonans spektroskopisi 11.1.2 297 297 297 298 301 Diğer nükleik asit bağlanma motifleri 301 Koruma deneyleri bağlanma yerlerini çok büyük bir doğrulukla belirler Modifikasyon interferensi protein bağlanması için gerekli olan nükleotitleri belirler 11.1.3 295 Çinko parmak ökaryotik proteinlerde genel bir yapıdır enomda DNA üzerine proteinlerin G bağlanma yerlerinin konumun belirlenmesi Jel gecikme proteinlere bağlanan DNA parçalarını belirler NA ile DNA’ya bağlanan proteinler D arasındaki etkileşim Nükleotit dizisinin doğrudan okunması Ökaryotik promotorlar daha karmaşıktır 278 10.2 Kromatin Modifikasyonları ve Genom İfadesi 279 10.1.2 Histonların kimyasal modifikasyonu 280 Histonların asetillenmesi genom ifadesini de içine alan çok sayıda çekirdek aktivitesini etkiler 280 10.2.2 11.2.1 RNA polimerazlar 11.2.2 Transkripsiyonun başlaması için tanıma dizileri Bakteri RNA polimerazları promotor dizilerine bağlanır 302 303 303 304 305 306 11.2.3 308 309 309 310 T ranskripsiyon başlama kompleksinin oluşturulması312 E. coli’de transkripsiyonun başlaması 312 RNA polimeraz II ile transkripsiyonun başlaması 312 RNA polimeraz I ve III ile transkripsiyonun başlatılması315 11.3 Transkripsiyon Başlamasının Düzenlenmesi 11.3.1 Bakterilerde transkripsiyonun başlamasını kontrol eden stratejiler Promotor yapısı transkripsiyonun başlamasında bazal seviyeyi belirler Bakterilerde transkripsiyonun başlamasına düzenleyici kontrol 11.3.2 Ökaryotlarda transkripsiyonun başlamasının kontrolü Ökaryotik promotorlar düzenleyici modüller içerirler 315 316 316 317 320 321 Ökaryotlarda transkripsiyon başlamasında aktivatör ve koaktivatörler 322 Aracı RNA polimeraz II başlama öncesi kompleksi ile aktivatör arasında bağlantı sağlar 323 Ökaryotlarda transkripsiyon başlamasının baskılayıcıları324 Aktivatör ve baskılayıcıların aktivitelerinin kontrol edilmesi 325 Yardımcı Kaynaklar327 Bölüm 12 RNA’nın Sentezi ve İşlenmesi 333 12.1 Bakteri RNA’larının Sentezi ve İşlenmesi 12.1.1 Bakteri transkriptlerinin sentezi Bakteri RNA polimerazı tarafından bir transkriptin uzatılması 334 335 Bir bakteri transkriptinin sonlanması 12.1.2. Uzama ve sonlanma arasındaki tercih kontrolü Karşıt sonlanma göz ardı edilen sonlanma sinyalleriyle sonuçlanır 335 337 338 338 Attenüasyon (zayıflatma), erken sonlanmaya sebep olur 340 Transkript kesme proteinleri, geriye doğru giden bir polimerazın duraksamasına engel olabilir 341 12.1.3 Bakteri RNA’larının işlenmesi Kesme olayları, öncül moleküllerinden olgun rRNA’ları ve tRNA’ları salıverir 343 Nükleotit dizisi sarmal yapı üzerinde birçok dolaylı etkiye sahiptir 306 DNA ve proteinler arasındaki bağlantılar 307 Nükleotit modifikasyonları, tRNA’ların ve rRNA’ların kimyasal özelliklerini genişletir 346 308 12.1.4 Bakteri RNA’larının yıkılması Bakteri mRNA’ları 3´→5´ yönünde yıkılır 346 347 11.2 T ranskripsiyonun Başlaması Aşamasında DNA-Protein Etkileşimleri 343 XVIII İçindekiler 12.2 Ökaryotik RNA’nın Sentezi ve İşlenmesi 12.2.1 RNA polimeraz II tarafından ökaryotik mRNA’ların sentezi RNA polimeraz II transkriptlerine başlık takılması, transkript sentezinin başlangıcından hemen sonra gerçekleşir 12.2.2 348 348 348 Ökaryotik mRNA’ların uzaması 350 Çoğu mRNA’ların sentezinin sonlandırılması poliadenilasyonla birliktedir 351 Ökaryotlarda mRNA sentezinin düzenlenmesi 353 Çekirdek öncü-mRNA’dan intronların çıkarılması Korunmuş dizi motifleri, GU-AG intronlarındaki anahtar bölgeleri gösterir 354 355 GU-AG intronlarının splays yolağının ana hatları 356 snRNA’lar ve bağlı proteinleri, splays aparatının merkezi bileşenleridir 357 Alternatif splays birçok ökaryotta yaygındır 359 Trans-splays, farklı transkripsiyon birimlerinden ekzonları birbirine bağlar 362 AU-AC intronları, GU-AG intronlarına benzerdir fakat farklı bir splays aparatına ihtiyaç duyarlar 363 12.2.3 Ökaryotlarda fonksiyonel RNA’ların sentezi 363 12.2.4 Ökaryotik öncü-rRNA ve öncü-tRNA’nın splaysı 364 Ökaryotik öncü-rRNA’ların intronları otokatalitiktir 364 Ökaryotik öncü-tRNA’lardan intronların çıkarılması365 Diğer intron tipleri 12.2.5 Ökaryotik RNA’ların kimyasal modifikasyonu Küçük çekirdekcik RNA’lar, ökaryotik rRNA’ların kimyasal modifikasyonunda rehber olarak görev alırlar RNA düzeltme (editing) 12.2.6 Ökaryotik RNA’ların yıkılması Ökaryotlar, RNA yıkımı için farklı mekanimalara sahiptirler RNA susturma, işgalci viral RNA’yı imha etmenin bir yolu olarak ilk kez tanımlandı MikroRNA’lar spesifik hedef mRNA’ların yıkımına yol açarak gen ifadesini düzenler 367 368 369 369 371 371 373 13.2 Protein Sentezinde Ribozomun Rolü 13.2.1 Ribozom yapısı Ultra santrifüj ribozomların boyutlarını ve bunların bileşenlerini ölçmek için kullanılmıştır Ribozomunun detay yapısını irdeleme 13.2.2 Translasyonun başlaması Bakterilerde başlama bir ribozom iç bağlanma bölgesi gerektirir Ökaryotlarda başlamaya, başlık yapısı ve poli(A) kuyruğu tarafından aracılık edilir Ökaryotik translasyonun taramadan başlatılması Translasyonun başlamasının düzenlenmesi 13.2.3 Translasyonun uzama aşaması Bakteri ve ökaryotlarda uzama Peptidil transferaz bir ribozimdir Uzama sırasında çerçeve kayması ve diğer sıra dışı olaylar 13.2.4 Translasyonun sonlanması 13.2.5 Arkelerde translasyon 13.3 Proteinlerin Translasyon Sonrası İşlenmesi 13.3.1 Protein katlanması Proteinlerin tümü deney tüpü içinde kendiliğinden katlanmayabilir Hücre içinde katlanma moleküler şaperonlar tarafından desteklenir 13.3.2 Proteolitik kesilme ile işleme Polipeptitlerin uçlarının kesilmesi Poliproteinlerin proteolitik işlenmesi 13.3.3 Kimyasal değiştirme ile işleme 13.3.4 İnteyinler 392 393 393 393 395 395 397 398 399 400 400 402 403 405 405 406 407 407 409 410 410 411 410 413 13.4 Protein Yıkımı 414 Yardımcı Kaynaklar 417 Bölüm 14 Genom Aktivitesinin Düzenlenmesi 423 14.1 Genom Aktivitesindeki Geçici Değişiklikler 14.1.1 Hücre harici sinyalizasyon bileşiklerinin alımı ile sinyal iletimi Laktoferrin, transkripsiyon aktivatörü olarak görev alan bir hücre harici sinyalizasyon proteinidir 425 427 428 375 Alınan bazı sinyalizasyon bileşikleri önceden var olan düzenleyici proteinlerin aktivitesini doğrudan etkiler Yardımcı Kaynaklar 377 Alınan bazı sinyalizasyon bileşikleri genom Bölüm 13 Proteom Sentezi ve İşlenmesi 385 13.1 tRNA’nın Protein Sentezindeki Rolü 13.1.1 Aminoaçilasyon: amino asitlerin tRNA’lara eklenmesi Bütün tRNA’lar benzer yapıya sahiptir 386 14.1.2 Hücre yüzey reseptörleri aracılığıyla sinyal iletimi Reseptör ve genom arasında bir basamak olan sinyal iletimi 386 386 Reseptör ve genom arasında birçok basamak olan sinyal iletimi 434 İkinci haberciler yoluyla sinyal iletimi 435 Bir sinyal iletim yolağının çözülmesi 436 12.2.7 Ökaryotik hücre içinde RNA’nın taşınması Aminoaçil-tRNA sentetaz amino asitleri tRNA’lara bağlar 13.1.2 Kodon-antikodon etkileşimleri: tRNA’ların mRNA’ya bağlanması 374 388 390 aktivitesini dolaylı olarak etkiler 14.2 Genom Aktivitesindeki Kalıcı ve Yarıkalıcı Değişiklikler 428 429 432 433 437 XIX İçindekiler XIX 14.2.1 Genomun yeniden düzenlenmesi Maya eşleşme tipleri gen dönüşümü olaylarıyla belirlenir Genomun yeniden düzenlenmesi immunoglobulin ve T-hücre reseptör çeşitliliğinden sorumludur 14.2.2 Kromatin yapısındaki değişiklikler 14.2.3 Geri bildirim döngüleriyle genom düzenlenmesi 14.3 G elişim Sürecinde Genom Aktivitesinin Düzenlenmesi 14.3.1 Bakteriyofaj λ’nın lizojenik döngüsü Bakteriyofaj λ lizis ve lizojeni arasında bir seçim yapmalıdır 14.3.2 Bacillus’ta sporulasyon Sporulasyon, iki farklı hücre tipinde koordineli aktiviteler içerir Özel σ alt birimleri sporulasyon süresince genom aktivitesini kontrol eder 14.3.3 Caenorhabditis elegans’ta vulva gelişimi C. elegans çok hücreli ökaryotik gelişim için bir modeldir C. elegans vulvasının gelişimi sırasında hücre akıbetinin belirlenmesi 14.3.4 Drosophila melanogaster’de gelişim Anasal genler Drosophila embriyosunda protein kademesi oluşturur Bir gen ifadesi kaskadı konumsal bilgiyi segmentasyon kalıbına dönüştürür Segment kimliği homeyotik seçici genler tarafından belirlenir Homeyotik seçici genler daha yüksek ökaryotik gelişimin evrensel özellikleridir Homeyotik genler ayrıca bitki gelişiminin altında yatar 438 438 439 441 443 443 444 446 446 449 NA topoizomerazlar topolojik D sorun için çözüm sağlarlar 15.1.3 Yarıtutucu temada farklılıklar 15.2 Replikasyon Süreci 15.2.1 Genom replikasyonunun başlaması E. coli replikasyon orijininde başlama 15.3 15.3.1 449 449 451 452 453 454 455 456 Ünite 4 Genomlar Nasıl Replike Olur ve Evrimleşir 15.1.2 15.2.4 444 446 Yardımcı Kaynaklar459 Bölüm 15 Genom Replikasyonu 15.1 Topolojik Problem 15.1.1 W atson- Crick DNA replikasyonu tasarımı için deneysel kanıt Meselson- Stahl Deneyi 15.2.3 467 468 469 470 472 473 475 475 475 Mayalardaki replikasyon orijini açıkca tanımlanmıştır476 Yüksek yapılı ökaryotlarda replikasyon orijinini tanımlamak biraz daha zor olmuştur 477 15.2.2 Replikasyonun uzama evresi 478 Bakteri ve ökaryotların DNA polimerazları 479 Kesintili zincir sentezi ve başlandırma problemi 481 15.3.2 Bakteri replikasyon çatalındaki olaylar 482 Ökaryotik replikasyon çatalı: bakterilerden farklılıkları484 Arkelerde genom replikasyonu 486 Replikasyonun sonlanması 487 E. coli genomunda replikasyon tanımlanmış bir bölgede sonlanır 487 Ökaryotlarda replikasyonun sonlanması hakkında az şey bilinmektedir 488 Doğrusal bir DNA molekülünün uçlarının korunması489 Telomerik DNA telomeraz enzimi tarafından sentezlenir 489 Telomer uzunluğu hücre yaşlanması ve kanserle ilişkilidir 491 Drosophila’da telomerler 492 Ökaryotik Genom Replikasyonunun Düzenlenmesi493 Genom replikasyonu ve hücre bölünmesinin koordinasyonu 493 Replikasyon öncesi kompleksin oluşması, genom replikasyonunun başlamasını sağlar 493 Pre-RC birliğinin düzenlenmesi 494 S evresinde kontrol 495 Erken ve geç replikasyon orijinleri 495 S evresindeki kontrol noktaları 497 Yardımcı Kaynaklar 499 Bölüm 16 Mutasyonlar ve DNA Tamiri 16.1 Mutasyonlar 16.1.1 Mutasyonların nedenleri Teknik Not 16.1 Mutasyon Tayini Replikasyondaki hatalar nokta mutasyonlarının bir kaynağıdır Replikasyon hataları insersiyon ve delesyon mutasyonlarına da yol açabilir Mutasyonlara kimyasal ve fiziksel mutajenler de yol açabilir 16.1.2 Mutasyonların etkileri Mutasyonların genomlardaki etkileri Mutasyonların çok hücreli organizmalara etkileri Mutasyonların mikroorganizmalara etkileri 16.1.3. Hipermutasyon ve programlanmış mutasyonlar olasılığı Hipermutasyon anormal DNA tamir işleminden kaynaklanır Programlanmış mutasyonlar Lamarckçı evrim teorisini destekler görünmektedir 16.2 DNA Tamiri 16.2.1 Doğrudan tamir sistemleri çentikleri doldurur ve bazı nükleotit modifikasyon tiplerini düzeltir 16.2.2 Kesip çıkarma tamiri Baz kesip çıkarma birçok hasarlı nükleotit tipini tamir eder Nükleotit kesip çıkarma tamiri daha geniş çaplı hasar tiplerinin düzeltilmesinde kullanılır 505 506 506 508 509 510 512 515 516 518 519 521 521 522 524 525 525 526 527 XX İçindekiler 16.2.3 Yanlış eşleşme tamiri: replikasyon hatalarını düzeltme 16.2.4 DNA kırıklarının tamiri 16.2.5 Genom replikasyonu sırasında DNA hasarının pas geçilmesi SOS tepkisi hasarlı bir genomla baş etmek için bir acil durum önlemidir 16.2.6 Kanserleri de içeren insan hastalıklarının altında DNA tamirindeki hatalar yatar 529 530 Yeni genlerin diğer türlerden kazanım 581 582 583 583 531 18.3 Kodlamayan DNA ve Genom Evrimi 18.3.1 Hareketli elementler ve genomun evrimi 18.3.2 İntronların kökeni “İlkin intronlar” ve “geç intronlar”: iki yarışan hipotez Güncel kanıtlar her iki hipotezi de çürütmez 532 18.4 İnsan Genomu: Son 5 Milyon Yıl 586 531 Yardımcı Kaynaklar535 Bölüm 17 Rekombinasyon 541 17.1 Homolog Rekombinasyon 17.1.1 Homolog rekombinasyon modelleri Homolog rekombinasyon için Holliday ve Meselson–Radding modelleri Homolog rekombinasyon için çift-iplik kırılma modeli 17.1.2 Homolog rekombinasyonun biyokimyası Esherichia coli RecBCD yolağı E. coli’deki diğer homolog rekombinasyon yolakları Ökaryotlarda homolog rekombinasyon yolakları 17.1.3 Homolog rekombinasyon ve DNA onarımı 543 543 17.2 Bölgeye özel Rekombinasyon 17.2.1 E. coli genomuna λ DNA’sının entegrasyonu 17.2.2 Bölgeye özel rekombinasyon genetik mühendisliğe bir araçtır 18.2.2 543 545 546 546 547 548 549 550 550 551 17.3 Transpozisyon 552 17.3.1 D NA transpozonlarının replikatif ve tutucu transpozisyonu553 17.3.2 Retroelementlerinin transpozisyonu 553 17.3.3 H ücreler transpozisyonun zararlı etkisini nasıl en aza indirirler? 556 Yardımcı Kaynaklar558 Bölüm 18 Genomlar Nasıl Evrimleşir 563 18.1 Genomlar: İlk On Milyar Yıl 18.1.1 Genomların kökenleri İlk biyokimyasal sistemler RNA merkezlidir İlk DNA genomları Yaşam ne kadar eşsizdir 564 565 565 566 568 18.2 Yeni Genlerin Kazanımı 18.2.1 Duplikasyon olayları ile yeni genlerin kazanımı Genom dizileri geçmiş gen duplikasyonlarının ayrıntılı kanıtlarını sağlarlar Gen duplikasyonu ile sonuçlanabilen çeşitli süreçler Tam genom duplikasyonu da mümkündür Modern genomların analizi geçmiş genom duplikasyonları için kanıtlar sağlar Daha küçük duplikasyonlar da insan genomu ve diğer genomlarda tanımlanabilir Genom evrimi mevcut genlerin yeniden düzenlenmesini de kapsar 568 570 571 573 574 576 577 578 584 585 Yardımcı Kaynaklar589 Bölüm 19 Moleküler Filogenetik 595 19.1 Sınıflandırmadan Moleküler Filogenetiğe 19.1.1 Moleküler filogenetiğin kökeni Fenetik ve kladistik büyük veri setleri gerektirir Moleküler karakterlerin çalışılması ile büyük veri setleri elde edilebilir 596 596 596 597 19.2 DNA-tabanlı Filogenetik Ağaçların Oluşturulması 599 19.2.1 DNA tabanlı filogenetik ağaçların temel özellikleri 599 Gen ağaçları tür ağaçları ile aynı değildir 600 19.2.2 Ağaç oluşturma 602 DNA dizilerinin hizalanması ağaç oluşturmadaki ana ön aşamadır. 602 Hizalama verilerinin bir filogenetik ağaca dönüştürülmesi 603 Teknik Not 19.1 Filogenetik analizler 604 Oluşturulan bir ağacın doğruluğunun belirlenmesi606 Moleküler saatler atasal dizilerin farklılaşma zamanlarının tahmin edilmesini olası kılar 606 Standart ağaç oluşturma yaklaşımı DNA dizi veri setlerinin hepsi için uygun değildir 607 19.3 Moleküler Filogenetik Uygulamaları 609 19.3.1 Filogenetik ağaçların kullanılması ile ilgili örnekler 609 DNA tabanlı filogeniler insan ve diğer primatlar arasındaki evrimsel ilişkileri açıklığa kavuşturmuştur 609 AIDS’in kökeni 610 19.3.2 İnsanın tarih öncesini araştırmak için bir araç olarak moleküler filogeni 611 Populasyonlarda genlerin çalışılması 611 Modern insanların kökeniAfrika’dan dışarı mı? Yoksa değil mi? 612 Neandertaller Modern Avrupalıların Atası Değildir 614 Avrupa’ya yakın zamanda olan göçün örüntüsü de tartışmalıdır 616 Yeni Dünya’ya tarih öncesi insan göçleri 617 Yardımcı Kaynaklar621 Ek627 Sözlük653 Dizin685
