Transkripsiyon Sonrası ve Translasyon Sonrası Kontrol
Gen ifadesi, RNA transkribe edildikten ve protein sentezlendikten sonra da düzenlenmeye devam etmektedir. Transkripsiyon sonrası kontrol, RNA'nın işlenmesini, taşınmasını ve akıbetini şekillendirirken; translasyon sonrası kontrol, sentezlenmiş proteini modifiye etmekte, lokalize etmekte ve degrade etmektedir. Bu iki kontrol mekanizması birlikte, işlevsel gen ürünlerinin kimliğini ve miktarını, yalnızca transkripsiyonun belirlediğinin ötesinde hassas bir şekilde ayarlamaktadır.
Tanım
Transkripsiyon sonrası ve translasyon sonrası kontrol, aktif gen ürünlerinin nihai tamamlayıcısını belirlemek amacıyla, transkripsiyon sonrası RNA üzerinde (işleme, modifikasyon, stabilite ve translasyon) ve sentez sonrası proteinler üzerinde (kovalent modifikasyon, lokalizasyon ve yıkım) etki eden düzenleyici süreçleri içermektedir.
Kapsam
Bu konu, alternatif ekleme (alternative splicing), RNA düzenlemesi (RNA editing), RNA bağlayıcı proteinlerin ve küçük düzenleyici RNA'ların etkisi gibi transkripsiyon sonrası olayları ve kovalent protein modifikasyonu (özellikle fosforilasyon) ile ubikuitin-proteazom sistemi aracılığıyla düzenlenen protein yıkımı dahil olmak üzere translasyon sonrası olayları kapsamaktadır. Bu, mekanistik moleküler bir konudur ve klinik bir rehberlik niteliği taşımamaktadır.
Temel sorular
- Tek bir gen, nasıl birkaç farklı protein ürününe yol açar?
- Bir protein sentezlendikten sonra aktivitesi nasıl açılıp kapatılır?
- Hücre, artık ihtiyaç duyulmayan proteinleri hızla nasıl uzaklaştırır?
- RNA bağlayıcı proteinler ve küçük RNA'lar, transkriptlerin akıbetini nasıl şekillendirir?
Anahtar kavramlar
- Alternatif ekleme (Alternative splicing)
- RNA düzenlemesi (RNA editing) ve RNA'nın kimyasal modifikasyonu
- RNA bağlayıcı proteinler
- mikroRNA'lar ile düzenleme
- Protein fosforilasyonu ve diğer kovalent modifikasyonlar
- Ubikuitin-proteazom aracılı yıkım
- Düzenlenmiş protein lokalizasyonu
Mekanizmalar
Transkripsiyon sonrası, birincil transkript işlenmekte ve alternatif yollarla eklenerek (splicing) farklı haberci RNA'lar (mRNA'lar) üretebilmekte, böylece tek bir genden elde edilen protein repertuvarı genişlemektedir; RNA düzenlemesi (RNA editing) ve modifikasyonu transkriptleri daha da çeşitlendirmektedir. Modüler alanlar aracılığıyla dizi ve yapısal özellikleri tanıyan RNA bağlayıcı proteinler, eklemeyi (splicing), taşınmayı, lokalizasyonu, stabiliteyi ve translasyonu yönetmekte; mikroRNA'lar gibi küçük RNA'lar ise hedeflenen transkriptleri baskılamaktadır. Bir protein sentezlendikten sonra, işlevi translasyon sonrası düzenlenmektedir: geniş protein kinaz ailesi tarafından gerçekleştirilen fosforilasyonun en yaygın olduğu geri dönüşümlü kovalent modifikasyonlar, aktiviteyi, etkileşimleri veya lokalizasyonu değiştirmektedir. Protein bolluğu ayrıca düzenlenmiş yıkım ile de kontrol edilmektedir — proteinleri ubikuitin ile etiketlemek, onları proteazom tarafından yıkım için işaretlemekte, böylece bir proteinin etkisini sonlandırmak için hızlı ve seçici bir yol sağlamaktadır. Bu mekanizmalar birlikte, hangi gen ürünlerinin hangi formda ve ne kadar süreyle mevcut olduğunu belirlemektedir.
Klinik önem
Ekleme (splicing), protein modifikasyonu ve ubikuitin-proteazom sistemindeki kusurlar çok sayıda hastalıkla ilişkilendirilmektedir ve bu mekanizmalar, hücrelerin sinyalizasyonu ve protein kalitesini nasıl kontrol ettiğinin merkezinde yer almaktadır. Bu madde, eğitici bir arka plan bilgisi olup, bireysel tanı veya tedavi kararları için bir temel oluşturmamaktadır.
Tarihçe
Yirminci yüzyılın sonlarına doğru, gen ifadesinin transkripsiyonun çok ötesinde kontrol edildiği gösterilmiştir: alternatif eklemenin (alternative splicing) tek genlerden proteinleri çeşitlendirdiği bulunmuş, ubikuitin-proteazom sistemi (2004 Nobel Kimya Ödülü ile tanınan çalışma) Hershko ve Ciechanover tarafından karakterize edilmiş ve protein fosforilasyonu baskın bir düzenleyici modifikasyon olarak ortaya çıkmıştır. Manning ve arkadaşlarının insan kinomunun kataloğu (2002) gibi genom ölçekli araştırmalar, RNA bağlayıcı proteinlerin derlemeleri ve mikroRNA düzenlemesinin keşfi, transkripsiyon sonrası ve translasyon sonrası tabloyu genişletmiştir.
Öne çıkan isimler
- Aaron Ciechanover
- Avram Hershko
- Tony Hunter
- David Bartel
İlgili konular
Temel eserler
- hershko-ciechanover-1998
- manning-2002
- bartel-2009
Sıkça sorulan sorular
- Tek bir gen birden fazla protein nasıl üretebilir?
- Alternatif ekleme (alternative splicing), genin ekzonlarını farklı kombinasyonlarda birleştirebilir ve RNA düzenlemesi (RNA editing) ile modifikasyonu ek çeşitlilik katabilir, böylece tek bir gen birkaç farklı haberci RNA ve protein ürünü verebilir.
- Bir proteinin aktivitesi sentezlendikten sonra nasıl kontrol edilir?
- Geri dönüşümlü kovalent modifikasyon (örneğin fosforilasyon), lokalizasyondaki değişiklikler ve ubikuitin-proteazom sistemi tarafından düzenlenen yıkım gibi translasyon sonrası mekanizmalar aracılığıyla.