İçeriğe atla

DNA metilasyonu

DNA metilasyonu DNA'nın bir kimyasal değişimdir, kalıtsal olup sonradan ilk dizi geri gelecek şekilde çıkartılabilir. Bu özelliği nedeniyle epigenetik koda aittir ve en iyi karakterize edilmiş epigenetik mekanizmadır.[1] Metilasyon tüm virüslerde görülen, öz ile öz-başka (İng. self/non-self) ayrımına yarayan bir yetenek olduğu için epigenetik kodun, kadim viral enfeksiyon olaylarından kalma bir mekanizma olabileceği öne sürülmüştür.[2]

DNA metilasyonu, DNA'ya bir metil grubunun eklenmesidir; örneğin sitozindeki pirimidin halkasının 5 numaralı karbonuna eklenmesi durumunda gen ifadesinin azalır. Sitozinin C-5 pozisyonunda DNA metillenmesi her omurgalı hayvanda gözlemlenmiştir. Erişkin somatik dokularda DNA metilasyonu tipik olarak CG dinükleotit dizilerinde meydana gelir. CpG dışı metilasyon embriyonik kök hücrelerde hakimdir.[3][4]

Bitkilerde sitozinler hem simetrik (CpG veya CpNpG; N, guanin haricinde herhangi bir nükleotittir) hem de asimetrik (CpNpNp) olarak metillenebilir. Bazı organizmalarda, örneğin meyve sineklerinde, hemen hiç DNA metilasyonu görülmez.

İnsanlarda uzun vadeli hafıza depolaması DNA metilasyonu ile düzenlenmektedir.[5][6]

Memelilerde

DNA metilasyonu normal gelişim için gereklidir ve imprinting, X-kromozomu inaktivasyonu, tekrar elemanlarının baskılanması ve karsinogenez ile ilişkilidir.

Memelilerde CpG'lerin %60-90'ı metillenmiştir.[7] Metillenmemiş CpG'ler CpG adaları olarak adlandırılan kümeler halinde gruplanırlar, bunlar çoğu genin 5' düzenleyici bölgelerinde bulunurlar. Kanser gibi çoğu hastalık sürecinde gen promotöründeki CpG adaları anormal aşırı metilasyona (hipermetilasyona) uğrarlar, bunun sonucu kalıtlanabilen transkripsiyon susturması olur. DNA metilasyonu gen transkripsiyonunu iki şekilde etkileyebilir. Birincisi, DNA'nın metillenmesi transkripsiyon faktörlerinin bağlanmasını engelleyebilir, ikincisi metillenmiş DNA metil-CpG'ye-bağlanıcı bölge proteinleri (İng. methyl-CpG-binding domain proteins; MBD) tarafından beğlanır. MBD proteinleri, diğer proteinler de (histon deasetilazlar ve histonları modifiye edebilen başka kromatin şekillendirici proteinler gibi) seferber ederek, sessiz kromatin olarak adlandırılan, kompakt ve inaktif bir kromatin yapısı oluşmasını sağlar. DNA metilasyonu ile kromatin yapısı arasındaki bu ilişki çok önemlidir. Özellikle, metil-CpG-bağlayıcı protein 2 (MeCP2) yokluğu Rett sendromu ile ilişkilidir, MBD2 proteini de kanserde hipermetillenmiş (aşırı metillenmiş) genlerin transkripsiyonlarının susturulmasına aracılık eder.

DNA metiltransferazlar

Memeli hücrelerde, DNA metilasyonu başlıca CpG dinükleotitlerinin sitozinin C5 pozisyonunda gerçekleşir. Bu kimyasal değişime neden olan enzim etkinlikleri iki sınıfa ayrılır: sürdürme metilasyonu ve baştan metilasyon (İng. maintenance methylation ve de novo methylation)

Sürdürme metilasyonu, her DNA ikileşme döngüsünün ardından DNA metilasyon durumunu korumak için gereklidir. DNA metiltransferaz (DNMT) olmazsa, ikilenme mekanizmasının oluşturacağı yavru iplikler metillenmemiş olur ve zaman içinde bu, pasif demetilasyona yol açar. DNMT1, DNA ikilenmesi sırasında DNA metilasyon örüntüsünün yavru DNA ipliklerine kopyalanmasından sorumlu olan sürdürücü metiltransferaz enzimidir. Gelişimde DNMT'ye gereksinim vardır, farelerde DNMT1'in her iki kopyası da silindiği zaman, gelişimin 9. gününde embriyo ölür.

DNMT3a ve DNMT3b enzimlerinin gelişim sırasında DNA metilasyon örüntülerini oluşturan de novo (yeni baştan) metiltransferazlar olduğu düşünülmektedir. DNMT3L, diğer DNMT3 enzimlerine homolog olan ama katalitik etkinliği olmayan bir proteindir. Bunun yerine, DNMT3L de novo metiltransferazların DNA'ya bağlanma yeteneğini artırarak ve onların aktivitesini güçlendirerek onlara yardım eder. Ayrıca, DNMT2 (TTRDMT1) bir DNA metiltransferaz homoloğu (benzeri) olarak teşhis edilmiştir, çünkü tüm DNA metiltransferazlarda ortak olan 10 dizi motifine sahiptir; ancak DNMT2 (TRDMT1) DNA'yı metillemek yerine aspartik asit tRNA'sının antikodon ilmiğindeki sitozin-38'i metillendirir.[8]

Karsinogenez sırasında çoğu tümör baskılayıcı gen DNA metilasyonu ile susturulduğu için bu genlerin tekrar etkinleştirilmesi için DNMT'leri inhibe edilmesi denenmiştir. 5-aza-2'-deoksisitidin (desitabin) bir nükleozit analoğudur, katalizdeki bir β-eliminasyon adımını engelleyerek DNMT'leri DNA ile bir kovalent kompleks olarak kilitler ve onları çalışmaz hale getirir; bunun sonucu bu enzimler yıkıma uğrar. Ancak, desitabin'in etkin olabilmesi için onun hücre genomuna dahil edilmesi gerekmektedir. Bunun sonucu mutasyonlar meydana gelir. Üstelik desitabin kemik iliği için toksiktir, bu yüzden tedavi amaçlı kullanımını sınırlıdır. Bu sorunlar yüzünden DNMT'leri hadefleyen anti-anlam terapilerilerinin geliştirilmesine yönelinmiştir, bu yöntemle mRNA yıkımı ve dolayısıyla protein üretiminin engellenmesi amaçlanmıştır. Ancak, DNMT1'in tek başına hedeflenmesinin, DNA metilasyonu ile susturulmuş olan tümör baskılayıcı genleri tekrar etkinleştirmeye yeterli olduğu halen kesinleşmemiştir.

Hastalıkları

  • Rett sendromu: Metilasyon bağımlı DNA bağlayıcı proteinleri kodlayan b'r gen olan MECP2'nin mutasyonuyla meydana gelir.
  • ICF sendromu: Kromozom 1, 9 ve 16'nın satellit bölgelerinin hipometilasyonuyla karakterize edilmesi ve kromozom kararsızlığı sonucu oluşur. Son zamanlarda, de novo DNA metiltransferaz geni DNMT3B'deki mutasyonların bu sendromla bağlantısı olduğu bulunmuştur.
  • X-bağımlı Alfa Talasemi / Zeka Geriliği Sendromu: ATRX geni alfa talasemi, çeşitli zeka gerilikleri, fasiyal dimorfizm ve üregenital anomalileri içeren bir hastalıkla ilişkilidir. ATRX'deki mutasyonlar, rDNA dizileri ve subtelomerik tekrarlar gibi fazla miktarda tekrarlanan dizilerin metilasyon örüntülerinde değişikliklere neden olur. Bu nedenle ATRX'in görevini kaybetmesi gen ifadesinin düzenlenmesinin de kaybını içerebilir.

Bitkilerde

Bitkilerde, özellikle model organizma Arabidopsis thaliana 'da, DNA metilasyonunun anlaşılmasında önemli ilerleme kaydedilmiştir. Memelilerde metilasyonun CpG dizilerindeki sitozinde metillenmesine karşın, bitkilerde sitozin CpG, CpNpG ve CpNpN dizilerinde de metillenir (burada N, guanin dışında her nükleotit anlamına gelir).

Arabidopsis 'teki esas DNA metiltransferaz enzimleri DRM2, MET1 ve CMT3'dür. DRM2 ve MET1 proteinleri, memeli metiltransferazları olan, sırasıyla, DNMT3 ve DNMT1 ile önemli derecede homoloji gösterirler, CMT3 ise bitki âlemine hastır. DNA metiltransferazların iki sınıfı vardır: 1) de novo sınıfı, yani DNA'da yeni metil grupları ekleyen enzimler ve 2) sürdürücü (ing. maintenance) sınıfı, DNA ikilenmesi sırasında ana moleküldeki metil gruplarını tanıyıp yavru ipliklerde aynı konumlarda metil grupları ekleyen enzimler. DRM2, de novo DNA metiltransferaz olduğu gösterilmiş tek enzimdir. DRM2 ayrıca, MET1 ve CMT3 ile birlikte, DNA ikilenmesi sırasında metilasyonun korunmasını sağladığı da gösterilmiştir.[9] Bitkilerde başka DNA metiltransferazlar da ifade edilmektedir ama işlevleri bilinmemektedir (bkz Kromatin Veritabanı).

Halen de novo metilasyon yerlerinin nasıl belirlendiği bilinmemektedir. Çoğu (ama her değil) konumda RNA yönlendirmeli DNA metilasyonu (İng. RNA-directed DNA methylation; RdDM) olduğuna dair bulgular vardır. RdDM'de, spesifik RNA transkriptleri çift iplikli yapılar oluştururlar.[10] İki iplikli RNA'lar, ya küçük enterferans RNA (siRNA) ya da mikroRNA (miRNA) yolakları aracılığıyla, RNA'yı üreten orijinal genom bölgesi için de novo DNA metilasyonunu yönlendirirler.[10] Bu mekanizmanın RNA virüslerine ve/veya transpozonlara karşı hücresel savunmada önemli olduğu düşünülmektedir, çünkü bunların her ikisi de konak genomda mutasyonlara yol açabilecek çift iplikli RNA oluştururlar. Henüz iyi anlaşılmayan bir mekanizmayla bu zararlı bölgelerin metillenmesi sonucu, bunların ifadesi sonlandırılır ve mutagenik etkilerinden korunulmuş olur.

Mantarlarda

Çoğu mantarda düşük düzeyde (% 0,1 ila 0,5 arası) sitozin metillenmesi olmasına karşın, bazı mantarların genomları %5 oranında metillenir.[11] Bu oran, hem türler arasında hem de aynı türün farklı izolatları arasında, çeşitlilik gösterir.[12] Mantarlarda belli fizyolojik şartlarda gen ifadesinin kontrolünde de DNA metilasyonun rol oynadığına dair belirtiler vardır.

Ekmek mayası (Saccharomyces cerevisiae) ve fisyon mayasında (Schizosaccharomyces pombe) çok az DNA metilasyonu olsa da, ipliksi mantar Neurospora crassa'nın iyi karakterize edilmiş bir metilasyon sistemi vardır.[13] Neurospora'da metilasyonu kontrol eden birkaç gen vardır ve DNA metiltransferaz dim-2 'nin mutasyonu Nörospora'da tüm DNA metilasyonu yok eder ama büyüme veya üremeye etki etmez. Neurospora genomunda çok az tekrarlıyan DNA'bulunmasına karşın, metilasyonun yarısı tekrar eden DNA dizilerinde (transpozon kalıntıları ve sentromer DNA'sı dahil olmak üzere) gürülür. DNA metilasyonunun olmadığı bir genetik geriplanda (İng. genetic background) diğer önemli süreçlerin değerlendirilebilmesinin mümkün olması Neurospora'yı DNA metilasyonun araştırılması için değerli bir sistem kılar.

Bakterilerde

Adenin ve sitozin metilasyonu çoğu bakteride restriksiyon modifikasyon sisteminin parçasıdır. Bu sistemde çalışan bir metilaz belli bir DNA dizisini tanır ve bu dizi içinde veya yakınındaki bir bazı metiller. Bu şekilde metillenmemiş olan yabancı DNA'lar hücre içine girdiklerinde diziye spesifik restriksiyon enzimleri tarafından parçalanır. Bakterinin kendi DNA'sı metillenmiş olduğu için bu restriksiyon enzimleri tarafından tanınmaz. İçsel DNA'nın metilasyonu ilkel bir bağışıklık sistemi olarak çalışır, onun sayesinde bakteriler bakteriyofaj enfeksiyonundan kendilerini korurlar.

E. coli DNA adenin metiltransferaz (Dam), yaklaşık 32 kDa büyüklüğünde bir enzimdir ve bir restriksiyon/modifikasyon sistemine ait değildir. E. coli Dam'ın hedef dizisi GATC'dir. Bu dizinin iki yanındaki üçer baz çifti de DNA-Dam bağlanmasına etki eder. Dam, çeşitli süreçlerde rol oynar, bunlar arasından yanlış eşleşme tamiri, DNA ikileşmesinin zamanlaması ve gen ifadesi vardır. DNA ikilenmesinden evvel GATC konumlarındaki iki ipliğin her biri adenin bazında metillenmişken, ikileşmenin ardından bunlardan sadece biri metillenmiş durumda kalır. Bunun nedeni, yeni ipliğe dahil olan adenin bazının metillenmemiş olmasıdır. Tekrar metillenme, ikileşmeden 2-4 saniye sonra olur, bu arada ikileşme sırasında yeni iplikteki meydana gelen dizi hataları onarılır. DNA ipliklerinden birinin metillenmemiş olması, hücrenin tamir sisteminin o ipliği yeni sentezlenmiş iplik olarak tanımasını sağlar. Bakterilerde Dam sistemin bozulması, kendiliğinden olan (spontan) mutasyon oranının artmasına neden olur. Başka DNA tamir enzimleri de olmayan dam mutantlarında yaşayabilirliğin tehlikeye düşmesi, Dam sisteminin hayatiyetini gösterir.

Bakteri kromozomundaki ikileşme orijininde çok sayıda GATC konumu olduğu için orası ikileşme sonrası yarı-metillenmiş durumunu daha uzun süre korur. DNA ikileşmesinin zamanlamasında bunun merkezî bir önemi vardır. SeqA proteini ikilenme orijinine bağlanarak onu tecrit eder ve metillenmesini engeller. Yarı metillenmiş ikilenme orijinleri inaktif olduklarından bu mekanizma hücre döngüsü sırasında DNA ikileşmesinin tek bir kere olmasını sağlar.

Bazı genlerin ifadesi, örneğin E. coli 'de pilus proteinlerini kodlayanların ifadesi, gen operonunun promotör bölgesindeki GATC konumlarının metillenmesi ile düzenlenir. DNA ikileşmesinin hemen sonrasındaki çevresel şartlar, bu promotör bölgesinin yakınındaki ve uzağındaki iki bölgeden birinin metilasyonu bloke edebilir. Metilasyon şekli oluştuktan sonra pilus gen transkripsiyonu DNA tekrar ikilenene kadar ya etkin ya da inhibe durumda kitli kalır. E. coli 'de pilus operonlarının idrar yolu enfeksiyonlarındaki virülansı belirlemekte önemli bir rol oynar. Bu yüzden Dam inhibitörlerinin antibiyotik olarak çalışabileceği önerilmiştir.

DNA metilasyonunu saptamakta kullanılan ölçüm testleri

DNA metilasyonu bilimsel araştırmalarda aşağıdaki yöntemlerle saptanabilir:

  • Metilasyon spesifik PCR, sodyum bisülfitin DNA ile kimyasal tepkimesi sonucu metillenmemiş sitozinin urasile dönüşmesi reaksiyonu ve bunun ardından geleneksel PCR yapılması esasına dayalıdır. Metillenmiş sitozinler bu tepkimede urasile dönüşmezler, durumu merak edilen CpG konumu ile örtüşen primerler kullanılarak orasının metillenip metillenmediği anlaşılır.
  • HELP testi, restriksiyon enzimlerinin metilenmiş ve metillenmemiş konumlar için farklı olan tanıma ve kesme yeteneğini dayalıdır.
  • Çip üzerine kromatin immün çöktürme yöntemi, metillenmiş DNA'ya spesifik proteinlere (MCP2 gibi) bağlanan antikorlarlar kullanılarak çökeltilen DNA'nın DNA dizilimlerine bağlanması esasına dayalıdır.
  • Restriksiyon tespit noktası genom taraması Karmaşık olmasından dolayı artık ender kullanılan bir testtir, restriksiyon enzimlerinin metillenmiş ve metilenmemiş CpG konumlarını farklı derecede tanıyıp kesme esasına dayaslı olması bakımından, HELP testine benzer.
  • Metillenmiş DNA immün çöktürmesi (İng. Methylated DNA immunoprecipitation; MeDIP), kromatin immün çöktürmesine benzer, metillenmiş DNA parçaları immün çöktürme ile saflaştırılır, ardından DNA mikrodizilim veya DNA dizilemesi gibi DNA saptama yöntemlerine girdi olarak kullanılır.

Ayrıca bakınız

  • Tekrar programlama
  • Epigenetik (DNA metilasyonu başlıca katkıda bulunur)
  • Genomik imprinting (bir alelin, DNA metilasyonu aracılığıyla kalıtılmış baskılanması)

Kaynakça

  1. ^ Jaenisch, R., & Bird, A. (2003, March 2). Epigenetic regulation of gene expression: how the genome integrates intrinsic and environmental signals. Nature Genetics, 33, 245.
  2. ^ Villarreal, LP. (2005). Viruses and the Evolution of Life. Washington, ASM Press.
  3. ^ J. E. Dodge, B. H. Ramsahoye, Z. G. Wo, M. Okano and E. Li (2002). "De novo methylation of MMLV provirus in embryonic stem cells: CpG versus non-CpG methylation". Gene. 289 (1-2). ss. 41-48. doi:10.1016/S0378-1119(02)00469-9. 
  4. ^ T. R. Haines, D. I. Rodenhiser and P. J. Ainsworth (2001). "Allele-Specific Non-CpG Methylation of the Nf1 Gene during Early Mouse Development". Developmental Biology. 240 (2). ss. 585-598. doi:10.1006/dbio.2001.0504. 
  5. ^ Miller C, Sweatt J (15 Mart 2007). "Covalent modification of DNA regulates memory formation". Neuron. 53 (6). ss. 857-869. doi:10.1016/j.neuron.2007.02.022. PMID 17359920. 
  6. ^ Powell, Devin (2 Aralık 2008). "Memories may be stored on your DNA". New Scientist. 5 Haziran 2015 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2 Aralık 2008. 
  7. ^ Tucker KL. (2001) "Methylated cytosine and the brain: a new base for neuroscience". Neuron. 30(3): 649-52. DOI:10.1016/S0896-6273(01)00325-7. PMID 11430798
  8. ^ Goll, M. G.; Kirpekar, F.; Maggert, K. A.; Yoder, J. A.; Hsieh, C.-L.; Zhang, X.; Golic, K. G.; Jacobsen, S. E.; Bestor, T. H. : Methylation of tRNA(Asp) by the DNA methyltransferase homolog Dnmt2. Science 311: 395-397, 2006. PubMed ID : 16424344
  9. ^ X. Cao and S. E. Jacobsen (2002). "Locus-specific control of asymmetric and CpNpG methylation by the DRM and CMT3 methyltransferase genes". PNAS. 99 (90004). ss. 16491-16498. doi:10.1073/pnas.162371599. PMID 12151602. 
  10. ^ a b W. Aufsatz, M. F. Mette, J. van der Winden, A. J. M. Matzke and M. Matzke (2002). "RNA-directed DNA methylation in Arabidopsis". PNAS. 99 (90004). ss. 16499-16506. doi:10.1073/pnas.162371499. PMID 12169664. 
  11. ^ F Antequera, M Tamame, JR Villanueva and T Santos (1984). "DNA methylation in the fungi". J. Biol. Chem. 259 (13). ss. 8033-8036. 
  12. ^ Thomas Binz, Nisha D'Mello, Paul A. Horgen (1998). "A Comparison of DNA Methylation Levels in Selected Isolates of Higher Fungi". Mycologia. 90 (5). ss. 785-790. doi:10.2307/3761319. 
  13. ^ Eric U. Selker, Nikolaos A. Tountas, Sally H. Cross, Brian S. Margolin, Jonathan G. Murphy, Adrian P. Bird and Michael Freitag (2003). "The methylated component of the Neurospora crassa genome". Nature. 422 (6934). ss. 893-897. doi:10.1038/nature01564. 

Konuyla ilgili yayınlar

  • Patra SK (2008). "Ras regulation of DNA-methylation and cancer". Exp Cell Res. 314 (6). ss. 1193-1201. doi:10.1016/j.yexcr.2008.01.012. 
  • Patra SK, Patra A, Ghosh TC; ve diğerleri. (2008). "Demethylation of (cytosine-5-C-methyl) DNA and regulation of transcription in the epigenetic pathways of cancer development". Cancer Metast. Rev. 27 (2). ss. 315-334. doi:10.1007/s10555-008-9118-y. 

Dış bağlantılar

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">DNA</span> Canlıların genetik bilgilerini barındıran molekül

Deoksiriboz nükleik asit veya kısaca DNA, tüm organizmaların ve bazı virüslerin canlılık işlevleri ve biyolojik gelişmeleri için gerekli olan genetik talimatları taşıyan bir nükleik asittir. DNA'nın başlıca rolü bilgiyi uzun süre saklamasıdır. Protein ve RNA gibi hücrenin diğer bileşenlerinin inşası için gerekli olan bilgileri içermesinden dolayı DNA; bir kalıp, şablon veya reçeteye benzetilir. Bu genetik bilgileri içeren DNA parçaları gen olarak adlandırılır. Bazı DNA dizilerinin yapısal işlevleri vardır, diğerleri ise bu genetik bilginin ne şekilde kullanılacağının düzenlenmesine yararlar.

<span class="mw-page-title-main">RNA</span> nükleotitlerden oluşan polimer

Ribonükleik asid (RNA), bir nükleik asittir, nükleotitlerden oluşan bir polimerdir. Her nükleotit bir azotlu baz, bir riboz şeker ve bir fosfattan oluşur. RNA pek çok önemli biyolojik rol oynar, DNA'da taşınan genetik bilginin proteine çevirisi (translasyon) ile ilişkili çeşitli süreçlerde de yer alır. RNA tiplerinden olan mesajcı RNA, DNA'daki bilgiyi protein sentez yeri olan ribozomlara taşır, ribozomal RNA ribozomun en önemli kısımlarını oluşturur, taşıyıcı RNA ise protein sentezinde kullanılmak üzere kullanılacak aminoasitlerin taşınmasında gereklidir. Ayrıca çeşitli RNA tipleri genlerin ne derece aktif olduğunu düzenlemeye yarar.

Restriksiyon enzimi veya restriksiyon endonükleazı, çift zincirli DNA moleküllerindeki belli nükleotit dizilerini tanıyan ve her iki zinciri birlikte kesen bir enzim türüdür. Bu özel enzimler, bakteri ve arkelerde bulunurlar ve virüslere karşı bir savunma mekanizmasına aittirler. Konak bakteri hücresinde restriksiyon enzimleri seçici olarak yabancı DNA'ları keserler; konak DNA'yı restriksiyon enziminin etkinliğinden korunmak için bir değiştirme (modifikasyon) enzimi tarafından metillenir. Bu iki süreç toplu olarak restriksiyon modifikasyon sistemi olarak adlandırılır. Bir restriksiyon enzimi DNA'yı kesmek için DNA çift sarmalının her şeker-fosfat omurgasından birer kere olmak üzere iki kesme yapar.

<span class="mw-page-title-main">Transkripsiyon (genetik)</span> bir DNA parçasının RNAya kopyalanması süreci

Transkripsiyon, yazılma veya yazılım, DNA'yı oluşturan nükleotit dizisinin RNA polimeraz enzimi tarafından bir RNA dizisi olarak kopyalanması sürecidir. Başka bir deyişle, DNA'dan RNA'ya genetik bilginin aktarımıdır. Protein kodlayan DNA durumunda, transkripsiyon, DNA'da bulunan genetik bilginin bir protein veya peptit dizisine çevirisinin ilk aşamasıdır. RNA'ya yazılan bir DNA parçasına "transkripsiyon birimi" denir. Transkripsiyonda hata kontrol mekanizmaları vardır, ama bunlar DNA çoğalmasındakinden daha az sayıda ve etkindirler; dolayısıyla transkripsiyon DNA çoğalması kadar aslına sadık değildir.

Moleküler biyolojide bir transkripsiyon faktörü genlerin transkripsiyonunu düzenlemek için DNA üzerinde belli bir diziye bağlanabilen bir proteindir. Bunlar diziye-özgün DNA bağlanma proteini olarak da adlandırılır. Transkripsiyon faktörleri tek başına veya bir komplekste yer alan başka proteinlerle beraber, RNA polimeraz tarafından bir genin transkripsiyonunu ya kolaylaştırırlar veya engeller.

Moleküler biyolojide bir baz çifti, birbirine ters doğrultuda iki DNA veya RNA zinciri üzerinde bulunan, biribirine hidrojen bağları ile bağlanmış iki nükleobazdır. Standart Watson-Crick baz eşleşmesinde, adenin (A), timin (T) ile, guanin de sitozin ile bir baz çifti oluşturur. RNA içinde olan baz çiftlerinde timin'in yerini urasil (U) alır. Watson-Crick tipi olmayan ve alternatif hidrojen bağlarıyla meydana gelmiş baz çiftleri de oluşabilir, özellikle RNA'da; bunlara Hoogsteen baz çiftlerinde de rastlanır.

Epigenetik, biyolojide, DNA dizisindeki değişikliklerden kaynaklanmayan ama aynı zamanda ırsi olan gen ifadesi değişikliklerini inceleyen bilim dalıdır. Diğer bir deyişle, ırsi (kalıtımsal) olup genetik olmayan fenotipik varyasyonları incelemektedir. Bu değişiklikler hücreyi ya da organizmayı doğrudan etkilemektedir ancak, DNA dizisinde hiçbir değişiklik gerçekleşmemektedir.

<span class="mw-page-title-main">MikroRNA</span> yaklaşık 21-23 nükleotit uzunluğunda tek iplikli RNA molekülü türü

Genetikte, mikroRNA (miRNA) yaklaşık 21-23 nükleotit uzunluğunda tek iplikli RNA molekülü türüdür, gen ifadesinin düzenlenmesinde rol oynar. miRNA'lar kodlamayan RNA'lardandır, yani DNA'dan transkripsiyonu yapılan ama proteine çevirisi yapılmayan genler tarafından kodlanırlar. Pri-miRNA olarak adlandırılan primer transkriptler işlenerek, önce pre-miRNA adlı kısa sap-ilmik yapılarına, sonra da fonksiyonel miRNA'ya dönüşürler. Olgun miRNA moleküller bir veya daha çok mesajcı RNA (mRNA) ile kısmî tamamlayıcıdır ve başlıca işlevleri gen ifadesini aşağı ayarlamaktır. 1993'te Lee ve çalışma arkadaşları tarafından Victor Ambros laboratuvarında keşfedilmişlerdir, ancak mikroRNA terimi ilk 2001'de kullanıma girimiştir.

<span class="mw-page-title-main">DNA polimeraz</span>

DNA polimeraz, DNA replikasyonunu sağlayan bir enzimdir. Bu enzimler bir DNA ipliğini kalıp olarak kullanır, onu okuyup, onun boyunca deoksiribonükleotitlerin polimerizasyonunu katalizler. Yeni polimerleşmiş molekül kalıp ipliği tamamlayıcıdır ve kalıp ipliğin eski eşi ile aynı yapıya sahiptir.

<span class="mw-page-title-main">Nükleaz</span>

Nükleaz, nükleik asitleri kısmen veya tamamen parçalayan bir enzim tipidir. Bu enzimler gerek sindirim sisteminde, gerek de hücre içinde, örneğin hata tamiri, gen regülasyonu, viral savunma gibi önemli işlevlerin gerçekleşmesinde rol oynarlar. Nükleazlar, tiplerine bağlı olarak, DNA ve RNA zincirlerini çeşitli biçimlerde kesebilirler. Gen mühendisliğinde farklı nükleazlar DNA moleküllerinin arzu edilen biçime sokulmasında, ayrıca DNA ve RNA moleküllerinin yapılarının anlaşılmasında birer araç olarak kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Ters transkriptaz</span> RNA şablonundan DNA üreten bir enzim

Biyokimyada bir ters transkriptaz veya RNA'ya bağımlı DNA polimeraz, tek iplikli bir RNA molekülü okuyup tek iplikli DNA üreten bir DNA polimeraz enzimidir. Bu enzim, ayrıca, RNA tek iplikli cDNA şeklinde okunduktan sonra çift iplikli DNA oluşmasında da görev alır. Normal transkripsiyon DNA'dan RNA sentezidir; dolayısıyla ters transkripsiyon bu sürecin tersidir.

Kimyada metilasyon veya metillenme, bir kimyasal bileşiğe bir metil grubunun bağlanması veya sübstitüsyonudur. Bu terim kimyada, biyokimyada, toprak bilimlerinde ve hayat bilimlerinde yaygınca kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">5-metilsitozin</span> Sitozinin 5 Numaralı Karbonuna Bir Metil Grubun Eklenmiş Hali

5-Metilsitozin sitozin'in 5 numaralı karbonuna bir metil grubunun eklenmiş halidir. Sitozinin bu metillenmiş hali onun baz eşleşme özelliklerini etkilemez.

<span class="mw-page-title-main">Gen ifadesinin düzenlenmesi</span>

Gen ifadesinin düzenlenmesi ya da gen ifadesinin denetimi, hücrelerin ve virüslerin genlerindeki bilgiyi gen ürünlerine çevirmesini kapsayan süreçler için kullanılan bir terimdir. İşlevsel bir genin ürünleri RNA veya protein olabilir; bilinen mekanizmaların en temeli protein kodlayan genlerin düzenlenmesidir. Gen ifadesinin, DNA-RNA transkripsiyonundan, proteinin translasyon sonrası değişimlerine kadar olan herhangi bir adımı değiştirilip, ayarlanabilmektedir.

Restriksiyon modifikasyon sistemi bakterilerin kendilerini yabancı DNA'dan korumak için kullandığı bir sistemdir. RM sistemleri iki unsurdan oluşur: 1) yabancı DNA'yı belli noktalarında kesen restriksiyon enzimleri ve 2) konak hücrenin DNAsının kesilmemesi için ona metil grupları ekleyen metilaz enzimlerinden oluşur. Bir RM sistemindeki restriksiyon enzimi ve metilaz aynı DNA dizi motifini tanır, eğer o dizi metillenmişse DNA kesilmez. RM sistemlerinin tanıdığı DNA dizisi bakteri türleri arasında farklılık gösterdiği için, yabancı DNA eğer başka türden bir bakteriden kayanklanıyorsa muhtemelen farklı bir metilasyon gösterir ve yabancı olarak algılanır. Hücreye dışarıdan gelen DNA eğer uygun yerlerde metil grupları taşımıyorsa hücreye zarar veremeden parçalanır. Bilinen bakterilerin yaklaşık yarısının RM sistemi vardır ve bunların yarısında birden fazla RM sistemi bulunur.

Deaminasyon bir molekülden bir amino grubunun çıkarılması. Bu reaksiyonu katalizleyen enzimler deaminaz olarak adlandırılır.

<span class="mw-page-title-main">Histon metilasyonu</span>

Histon metilasyonu, histon proteinlerinde bulunan amino asitlere histon metiltransferaz enzimleri tarafından 1, 2 veya 3 tane metil grubu eklenmesi. Bir genin ifade edilip edilmeyeceğini o geni açık veya kapalı duruma getiren bu ve benzeri modifikasyonlar belirler ve açık/kapalı gen setleri hücre tipine göre farklılık gösterir.

Ökaryotik transkripsiyon, ökaryotik hücrelerin DNA'da depolanan genetik bilgiyi RNA replika birimlerine kopyalamak için kullandıkları ayrıntılı bir işlemdir. Gen transkripsiyonu hem ökaryotik hem de prokaryotik hücrelerde görülür. Tüm farklı RNA tiplerinin transkripsiyonunu başlatan prokaryotik RNA polimerazının aksine, ökaryotlardaki RNA polimerazlar, her biri farklı bir gen tipini kodlayan üç varyasyona sahiptir. Bir ökaryotik hücre, transkripsiyon ve translasyon işlemlerini ayıran bir çekirdeğe sahiptir. Ökaryotik transkripsiyon, DNA'nın nükleozomlara ve daha yüksek dereceli kromatin yapılarına paketlendiği çekirdeğin içinde meydana gelir. Ökaryotik genomun karmaşık oluşu, kompleks ve çok çeşitli bir gen anlatım kontrol mekanizmasının varlığını gerektirir.

<span class="mw-page-title-main">DNA adenin metilaz</span>

DNA adenin metilaz, (Dam metilaz) yeni sentezlenen DNA'da 5'-GATC-3 'dizisinin adeninine bir adet metil grubu ekleyen bir enzimdir. DNA sentezinden hemen sonra, yeni oluşan iplik kısa bir süre boyunca metillenmemiş olarak kalır. Bir kısıtlama modifikasyon sisteminin parçası olmayan ve gen ekspresyonunu düzenleyen yetim bir metiltransferazdır. Dam metilaz, prokaryotlara ve bakteriyofajlara özgüdür.

Genellikle kansere giden yolda yüzlerce gen susturulur veya aktive edilir. Kanserlerde bazı genlerin susturulması mutasyonla meydana gelmesine rağmen, kanser bağlantılı gen susturulmasının büyük bir kısmı DNA metilasyonunun değişmesinin bir sonucudur. Kanserde gen susturulmasına neden olan DNA metilasyonu, tipik olarak, protein kodlayan genlerin promotörlerinde bulunan CpG adalarındaki birden çok CpG bölgesinde meydana gelir.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.