İçeriğe atla

Epigenetik

DNA molekülünün ikili sarmal yapısı

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.[1]

Etimoloji ve anlamları

Eski Yunanca; επί- (epi-) öneki; "üstü(nde)", "üzeri(nde)", "ötesi(nde)", "öncesi(nde)" anlamlarını taşır. Γένεσις (Genesis) ise; "doğuş", "köken", "yaratılış" veya "oluşum" demektir.[2]
Aristoteles, epigenesis "oluşum öncesi" sözcüğünü; biyolojide, o zaman en kabul gören teori olan preformasyona "önceden oluşum"a karşıt bir teori olarak kullanmıştır. Aristoteles'in epigenez teorisine göre, canlının şekli ve yapısı döllenme sırasında mevcut değildir. Bu yapı, doğuma kadar, başkalaşımlar yoluyla yavaş yavaş gelişmektedir.[3][4]

Epigenetik sözcüğü (επιγενετικός - epigenetikόs) işte ilk defa Aristoteles tarafından, epigenez'e (epigenesis'e) ait, ona dair anlamında bir sıfat olarak kullanılmıştır. Hayvanların "epigenetik oluşumlarından" ya da "epigenetik gelişimlerinden" bahsederken, onların - o günkü kanıya ters olarak - rahimde ya da yumurtada yavaş yavaş, aşama aşama gelişimlerini kastetmektedir. Böylelikle epigenetik, ilk anlamıyla, embriyolojik bir süreci anlatan bir sıfat olarak 1940'lara kadar kullanılmıştır.

Epigenetik sözcüğü 1942'de, ilk kez bir bilim dalı anlamıyla, Conrad Waddington tarafından kullanılmıştır. Onu bir isim olarak Epigenetic Genetics (Epigenez Genetiği) sözcüklerinden, "Epigenetics" (Epigenetik) kelimesini türetmiştir. Waddington'a göre epigenetik; gelişim esnasında genotipin fenotipi nasıl oluşturduğunu inceleyen bilim dalıdır.[5]

Waddington'un daha çok, embriyolojik bir anlam ile oluşturduğu "epigenetik" terimi, moleküler tekniklerin gelişmesiyle, daha moleküler seviyeye indirilmiş ve de kalıtımsal anlam eklenmiştir. Bu anlamda, bugün en çok kullanılan ve de kabul gören tanımı şöyledir: Epigenetik; DNA dizisindeki değişikliklerle açıklanamayan, mitoz veya mayoz yoluyla kalıtılan gen ekspresyonu (ifadesi) değişikliklerini inceleyen bilim dalıdır.

Gerçekte, gen ifadeleri, fenotipi belirlediğinden, Waddington'un tanımı da yanlış kabul edilmemektedir. Ancak ırsilik faktörü bulundurmadığından eksik görülmektedir.

Böylelikle; "Epigenetik" teriminin Türkçede beş anlamı vardır diyebiliriz. Bunlar;

  1. Epigenez teorisine dair anlamında sıfat, (Aristoteles)
  2. Irsi kavram içermeyen Epigenetik bilimi (Waddington)
  3. Bu bilime dair anlamında sıfat
  4. Irsi kavram içeren Epigenetik bilimi (çağdaş)
  5. Bu bilime dair anlamında sıfat

Her ne kadar, geçmişten bugüne bu beş anlama sahip olmuş olsa da, son ikisi, çağdaş bilim tarafından kabul edilen ve bundan sonra bu makalede yer verilecek olan anlamlardır.

Yanıtlamaya çalıştığı sorular

  1. Fenotipi belirleyen nedir?
  2. Çok hücreli bir organizmada; örneğin bir karaciğer hücresi ile bir kas hücresi, tamamen aynı genotipi paylaşırlarken, nasıl olur da, apayrı – yine de stabil – gen ifade profillerine ve de farklı ve bağımsız hücre fonksiyonlarına sahip olabilmektedirler?
  3. Fibroblastlar veya lenfositler gibi farklılaşmamış hücreler, nasıl hücre bölünmesi yoluyla fenotiplerini stabil bir şekilde korumaktadırlar?
  4. Nasıl, bir farklılaşmamış kök hücre, bazen bölündüğünde iki yeni kök hücre verirken, bazen de bir kök hücre ve de bir farklılaşmış hücre verebilmektedir?
  5. Memelilerin, bizim de dahil olduğumuz Placentalia infra sınıfına ait dişi bireylerinin her hücresinde; ayni nükleoplazma içinde bulunan ve de neredeyse özdeş DNA dizinlerine sahip iki X kromozomundan biri inaktive edilmektedir. İki X kromozomundan hangisinin inaktive edileceği nasıl belirlenmektedir ve de inaktivasyon hangi yolla/yollarla gerçekleşmektedir?
  6. Tamamen aynı genotipe sahip tek yumurta ikizlerinin, nasıl olur da hastalıklara genetik yatkınlıkları farklı olur?
  7. Çevremiz ve de yaşam tarzımız bizi (gen ifademizi dolayısıyla bizi) ne kadar, nasıl etkiler?
  8. Bu etkiler bizden sonraki kuşaklara da aktarılır mı?

Epigenetik mekanizmalar

Epigenetik mekanizmalar ikiye ayrılır:

  1. Doğrudan gen ifadesini kontrol eden veya etkileyen mekanizmalar
  2. Dolaylı yoldan gen ifadesini kontrol eden veya etkileyen mekanizmalar

Dolaylı yoldan etkiyen mekanizmalar

Dolaylı yoldan gen ifadesine etkiyen mekanizmalar post-transkripsyonel (transkripsiyon sonrası, yani ana DNA molekülünden RNA molekülü elde edildikten sonra) mekanizmaları özellikle de nonkoding RNA'nın (RNAi vb.) kodlayıcı RNA (mRNA) üzerine etkiyerek protein sentezini engellemesini içerir.

Doğrudan etkiyen mekanizmalar

Bu mekanizmalar da ikiye ayrılır:

  1. DNA düzeyindeki modifikasyonlar
  2. Kromatin düzeyindeki modifikasyonlar
  • Bu modifikasyonlar hem kovalent hem de nonkovalent olabilirler.
  • Genlerin sessizleşmesine neden olurlar. Bu da geni inaktive edici bir mütasyon veya delesyon gibi genetik bir mekanizmayla eşdeğerdir.

DNA düzeyindeki modifikasyonlar

DNA düzeyindeki modifikasyonları üçe ayırabiliriz:

  1. DNA metilasyonu (Kovalent DNA modifikasyonları)
  2. Nonkovalent DNA modifikasyonlar
  3. Transkripsiyon faktörleri tarafından feed-forward otoregülasyon (Kovalent ve nonkovalent)

Bu modifikasyonların arasından DNA metilasyonu en bilinen ve en işlevsel olanıdır.

Kromatin düzeyindeki modifikasyonlar

RNAi'nin işleme mekanizması ve de diğer epigenetik mekanizmalarla etkileşimi

Kromatin düzeyindeki modifikasyonları da kovalent ve nonkovalent olmak üzere ikiye ayırabiliriz:

  1. Kovalent modifikasyonlar histon modifikasyonlarıdır. Bunlar:
    • Asetilasyon,
    • Metilasyon,
    • Fosforilasyon,
    • Übikitinasyon ve de
    • Sümoylasyondur.
  2. Nonkovalent modifikasyonları ise şunlardır:
    • Histon takasları
    • Histon katımları
    • Kromatin tadilatı
    • Nonkoding RNA ile etkileşim
    • Diğer ajanlarla etkileşim (virüsler, farklı protein grupları)
    • Uzun-mesafe kromozom etkileşimleri (hem kromozom-içi hem kromozomlar-arası)

Epigenetik olgular

Çok çeşitli ve birbirleriyle alakasız görünen onlarca biyolojik olgu (hadise), aslında epigenetik mekanizmalarca meydana gelmektedir. Epigenetik temelli bu olguları ortaya çıkarmak aslında hiç kolay değildir, çünkü hem birçok biyolojik olgunun moleküler temeli bilinmemektedir, hem de halen keşfedilmemiş muhtelif epigenetik mekanizma mevcuttur.

Bu olguların başlıcaları şunlardır:

  • X kromozomu inaktivasyonu,
  • Genomik imprinting,
  • Paramütasyon,
  • Floral simetri,
  • Farelerde agouti lokusunun aktarılması,
  • Polycomb sessizleştirmesi,
  • Konum-etki çeşitliliği,
  • Drosophila'da Hox genlerinin modellenmesi,
  • Hücre farklılaşması,
  • Nöronal gelişim

Epigenetik mekanizmaların kalıtımı

Hücreye kimliğini kazandıran, yani fenotipini ortaya çıkartan epigenetik mekanizmaların, mitoz sırasında bir sonraki hücre soyuna nasıl aktarıldığı, halen bir merak konusudur. Aynı şekilde, bu bilginin, organizmalarda, sonraki nesillere nasıl aktarıldığı da pek anlaşılamamıştır.

Ancak, bu epigenetik işaretlerin ya da bu epigenetik regülasyonun dölden döle aktarıldığına dair sayısız kanıt mevcuttur:

  • Erişkin sirke sineklerinin (Drosophila melanogaster L.) oluşumundan sorumlu embriyonik hücreler, ortamlarından çıkarıldıklarında, bölünmeye devam ederler. Gelişmekte olan embriyoya geri konduklarında da, bacak veya kanat gibi, ilişkili oldukları yapıyı oluşturmaktadırlar. Hücreler sadece kendi kimliklerini hatırlamakla yetinmemekte, aynı zamanda bu bilgiyi hücre bölünmesinde diğer hücrelere de aktarmaktadırlar.
  • Geniş çaplı bir araştırma, annenin davranışlarının, bebeğin DNA'sını etkileyebildiğini göstermektedir. Bu etkinin potansiyel mekanizması; anne sütü ile beslenen farelerin, glükokortikoid reseptör kodlayan geninin DNA metilasyonundaki değişimi ile açıklanmaktadır. Embriyonik farelerin, antiandrojenik bir bileşik olan vinklozin'e maruz kalmaları; spermatogenesisin azalmasına neden olmuştur. Ve de, bu fizyolojik etki, sonraki birçok nesilde de gözlenmiştir.

Bitkilerle yapılan bir çalışma aşağıdaki sonuçları ortaya koymuştur:

  • Strese maruz kalan bitkiler, gen ifadelerini değiştirerek, değişen ortama adaptasyon sağlamışlardır. Bunun için gerekirse genomlarını destabilize bile etmişlerdir. Böylelikle yeni bir fenotip ortaya çıkarmışlardır.
  • Yeni fenotipe sahip bitkiler, stres ortamından uzaklaştırılmalarına rağmen, dört nesil boyunca bu adaptasyonu korumuşlardır. Yani stresten ortaya çıkan adaptif fenotipik değişiklikler 4 sonraki nesile kadar aktarılmıştır.
  • Strese maruz kalmanın hafızası mevcuttur ve de bu hafıza dölden döle aktarılabilmektedir.

Döllenmeden hemen sonra, erken embriyonun genomu büyük çapta ve muazzam bir demetilasyon sürecine girer. Bu ‘silinme’den kurtulan spesifik bölgeler dışında, implantasyon öncesi embriyonun genomu tamamen hipometiledir (az metillenmiş). Bu da embriyonun pluripotensisiyle mantıken bağdaşır. İmplantasyon sonrası, DNA yeniden metillenmeye başlar.

Mitoz sırasında da benzeri bir durum yaşanır ve genom demetile olur.

Genomun demetilasyona uğramasının ardından, nasıl tekrar aynı bölgelerin metilasyona uğradıkları, yani epigenetik bilginin nasıl korunup aktarıldığını açıklamaya çalışan muhtelif modeller mevcuttur.

Epigenetik mekanizmaların bilgisinin, genellikle, mitoz veya mayoz sırasında, ‘silinmeyen’ kromatin modifikasyonları ve de bazı siRNA’larla aktarıldığı düşünülmektedir.

Epigenetik etkileşimler

Bilinen bütün epigenetik mekanizmalar, kendi aralarında mükemmel bir şekilde etkileşim içindedirler.

Hemen hemen bütün mekanizmalar birbirlerini iki-yönlü olarak etkilemektedirler ve de kontrol etmektedir.

Ana mekanizmalar kromatin seviyesinde gerçekleşen mekanizmalardır. (Çok kısa süre öncesine kadar ana mekanizmanın DNA metilasyonu olduğu düşünülüyordu.)

Epigenetik çalışmalar

Farklı DNA metilasyonuna sahip klon agouti fareleri

Epigenetik bilimi bugün; ontoloji, embriyoloji, sağlık bilimi, metabolizma, kompleks hastalıklar, biyopsikoloji, antropoloji, osteoarkeoloji vb. ile ilgilenen bilim insanları tarafından, bu konularla iç içe çalışılmaktadır.

En büyük çalışmalar;

  • Agouti fareleriyle,
  • İnsanda tek yumurta ikizleriyle,
  • Sirke sineğiyle (Drosophila melanogaster L.),
  • İnsanda lösemi hastalarıyla deneysel olarak,
  • Nöronal gelişim incelemeleriyle,
  • Embriyolojik gelişimlerle ve
  • Bitkilerle yapılmaktadır.

Löseminin bir türü olarak bilinen ve ölümcül bir ilik kanseri olan MDS (MiyeloDisplastik Sendrom) hastalarıyla 2006 ve 2007’de yapılan deneysel epigenetik tedavi çalışmalarında hastaların %50’si tamamen iyileşmiş, hiçbir yan etki görülmemiştir. 2008 yılının başlarında FDA tarafından kabul edilen desitabin adlı epigenetik etkili kimyasal, Amerika'da ve Avrupa'da "dacogen" ticari ismiyle piyasaya sürülmüştür. Türkiye'de ise halen Sağlık Bakanlığı'nın iznini beklemektedir.

Dipnotlar

  1. ^ Adrian Bird (2007). "Perceptions of epigenetics". Nature. Cilt 447. ss. 396-398. doi:10.1038/nature05913.  PMID 17522671
  2. ^ Dr. S. Sinanoğlu, 1953. Yunanca – Türkçe Sözlük
  3. ^ Hayvanların Oluşumu Üzerine (Περὶ ζῴων γενέσεως De Generatione Animalium), Aristoteles
  4. ^ "Universalis, Epigénèse". 26 Mayıs 2009 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 7 Ağustos 2008. 
  5. ^ Aaron D. Goldberg (2007). "Epigenetics: A Landscape Takes Shape". Cell. Cilt 134. ss. 635-638. doi:10.1016/j.cell.2007.02.006.  PMID 17320500

Kaynakça

  1. Mechanisms of epigenetic inheritance, April 2007, C. Martin and Y. Zhang, Review, Cell Biology
  2. Epigenetics, A Historical Review, June 2006, Robin Holliday, Review, Landes Bioscience
  3. Epigenetic Epidemiology of the Developmental Origins Hypothesis, April 2007, R.A. Waterland and K.B. Michels, Annual Review of Nutrition
  4. Passing the message on: inheritance of epigenetic traits, April 2007, D.M. Bond and E.J. Finnegan, TRENDS in Plant Science
  5. Epigenetic tête – à – tête: the bilateral relationship between chromatin modifications and DNA methylation, August 2006, A.C. D'Alessio and M. Szyf, Minireview, Biochem. Cell Biology
  6. Epigenetics in Development, February 2007, Julie C. Kiefer, Developmental Dynamics
  7. Epigenetic variation and inheritance in mammals, September 2006, V.K. Rakyan and S. Beck, Review, Current Opinion in Genetics & Development
  8. Epigenetic mechanisms in the context of complex diseases, March 2007, J. Van Vliet, N.A. Oates and E. Whitelaw, Review, Cellular and Molecular Life Sciences
  9. Epigenetic transitions in plants not associated with changes in DNA or histone modifications, March 2007, T. Nishimura and J. Paszkowski, Review, Biochimica et Biophysica Acta
  10. Epigenetic inheritance in plants, May 2007, I.R. Henderson and S.E. Jacobsen, Review, Nature Vol 447
  11. Silence of the nucleosomes, November 2007, Lin, J. C. et al., Nature Reviews Cancer
  12. Immortal Strands? Give Me a Break, June 2007, Peter M. Lansdorp, Cell
  13. Polycomb/Trithorax response elements and epigenetic memory of cell identity, 2007, L. Ringrose and R. Paro, Review, Development
  14. Unfinished Symphony, May 2006, Jane Qiu, Nature Vol 441
  15. The Epigenome Network of Excellence, 2005, A. Akhtar, G. Cavalli, PLoS Biology

Dış bağlantılar

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">Genetik</span> biyolojinin organizmalardaki kalıtım ve çeşitliliği inceleyen bir dalı

Genetik ya da kalıtım bilimi, biyolojinin organizmalardaki kalıtım ve genetik varyasyonu inceleyen bir dalıdır. Türkçeye Almancadan geçen genetik sözcüğü 1831 yılında Yunanca γενετικός - genetikos ("genitif") sözcüğünden türetildi. Bu sözcüğün kökeni ise γένεσις - genesis ("köken") sözcüğüne dayanmaktadır.

<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.

Mutasyon ya da değişinim, bir canlının genomu içindeki DNA ya da RNA diziliminde meydana gelen kalıcı değişmelerdir. Mutasyona sahip bir organizma ise mutant olarak adlandırılır.

<span class="mw-page-title-main">Hücre çekirdeği</span> ökaryot hücrelerin çoğunda bulunan zarla kaplı bir organel

Hücre çekirdeği ya da nükleus, ökaryot hücrelerin hepsinde bulunan zarla kaplı bir organeldir. Hücrenin genetik bilgilerinin çoğu, hücre çekirdeğinin içinde katlı uzun doğrusal DNA molekülleri ile histon gibi birçok proteinin bir araya gelerek oluşturduğu kromozomlarda bulunur. Bu kromozomların içindeki genler hücrenin çekirdek genomunu oluşturur. Hücre çekirdeğinin işlevi bu genlerin bütünlüğünü devam ettirmek ve gen ekspresyonunu düzenleyerek hücre işlevlerini kontrol altında tutmaktır. Çekirdeği çıkarılan her hücre bir süre sonra ölür.

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

Transpozonlar bir hücrenin genomunda farklı yerlere, transpozisyon olarak adlandırılan bir süreçle hareket edebilen DNA dizileridir. Bu süreç ile mutasyonlara ve genomdaki DNA miktarının değişmesine neden olurlar. Çeşitli hareketli genetik elemanlar mevcuttur, bunlar transpozisyon mekanizmalarına göre sınıflandırılırlar. Retrotranspozonlar bir RNA ara ürün aracılığıyla kendilerini kopyalayarak hareket ederler. DNA transpozonları bir RNA ara ürün kullanmaz. Tranpozonların kimi kendini kopyalayarak, kimi kendini çevreleyen DNA'dan kesip çıkarıp başka bir yere taşıyarak hareket eder. Bu özelliklerinden dolayı, bilim insanları transpozonları canlılardaki DNA'yı değiştirmek için bir araç olarak kullanırlar.

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.

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. Metilasyon tüm virüslerde görülen, öz ile öz-başka ayrımına yarayan bir yetenek olduğu için epigenetik kodun, kadim viral enfeksiyon olaylarından kalma bir mekanizma olabileceği öne sürülmüştür.

<span class="mw-page-title-main">Edinilmiş özelliklerin kalıtımı</span>

Edinilmiş özelliklerin kalıtımı bir canlının yaşamı boyunca meydana gelen değişikliklerin döllerine aktarıldığına dair bir kalıtım teorisidir. Bu fikir eski Yunanlar zamanından beri mevcut olmakla beraber, genelde Fransız tabiatçısı Jean Baptiste Lamarck'a atfen, Lamarkizm olarak değinilir.

<span class="mw-page-title-main">Çevrim sonrası değişim</span> Biyolojik süreç

Çevrim sonrası değişim, bir proteinin çevriminden (translasyonundan) sonra kimyasal değişime uğramasıdır. Çoğu protein için bu değişimler, protein biyosentezinin son adımlarındandır.

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">Hızlandırıcı</span>

Hızlandırıcı, genetikte, bir gen kümesindeki genlerin transkripsiyon hızının artmasını sağlayan, transkripsiyon faktörlerinin bağlandığı kısa bir DNA bölgesidir. Bir hızlandırıcının üzerine etki ettiği genlere özellikle yakın olması, hatta aynı kromozom üzerinde dahi olması gerekmez. Ökaryotik hücrelerde DNA'nın içinde bulunduğu kromatin kompleksi süpersarımlı bir haldedir ve bunun sonucu olarak yapısında burkulmalar vardır; öyle bir şekilde katlanmıştır ki, aralarındaki nükleotit sayısı bakımından uzak olan promotör ve onların hızlandırıcıları, geometrik anlamda birbirlerine yakın olabilirler. Bu sayede hızlandırıcı, genel transkripsiyon faktörleri ve RNA polimeraz II ile etkileşime girebilir. Bazı hızlandırıcıların kontrol ettikleri genin promotöründen birkaç yüz-bin baz çifti uzakta olduğu bulunmuştur. Hızlandırıcılar doğrudan promotöre bağlanmazlar, aktivatör proteinler tarafından bağlanırlar. Aktivatör proteinler, aracı kompleksi ile ile etkileşir, bu da polimeraz II ve genel transkripsiyon faktörlerini seferber edip transkripsiyonun başlamasını sağlar.

<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.

<span class="mw-page-title-main">Gen düzenleyici ağ</span>

Gen düzenleyici ağ veya genetik düzenleyici ağ (GRN), bir hücre içinde (RNA ve protein ifadesinin ürünleri yoluyla) dolaylı olarak birbirleri ile etkileşim gösteren DNA bölümlerinin ve hücre içindeki diğer maddelerin bir koleksiyonu veya derlemesi olup ağlardaki hangi genlerin transkripsiyon sonucu mRNA'ya dönüştürüleceğini belirler. Genel olarak, her mRNA molekülü, belirli bir protein (veya protein dizilerinin) oluşturmak için yola çıkar. Bazı durumlarda bu protein, yapısal proteine dönüşür ve belirli yapısal özellikler oluşturmak için hücre zarında veya hücre içerisinde birikmeye başlar. Başka durumlarda protein bir enzim olacaktır ve bir besin kaynağını veya toksini parçalayarak yıkıma uğratmak gibi belirli bir tepki için kataliz görevini gören bir mikro-makineye dönüşecektir. Bazı proteinler ise sadece diğer genleri uyararak onları aktive etmek görevine sahip olup transkripsiyon faktörleri olarak düzenleyici ağlarda veya ardışık bağlantılardaki ana aktivatörlerdir. Diğer genlerin başlangıç uçlarındaki promotör bölgeye bağlanma ve böylece başka bir proteinin üretimini başlatma suretiyle onları etkinleştirirler ve bu, bu şekilde devam eder. Bazı transkripsiyon faktörleri önleyici olup inhibitör'dür.

Eşcinsellikle ilgili epigenetik teoriler DNA dizilimindeki değişmelerle ilgili değil, başka mekanizmaların neden olduğu genlerin ifade edilmesindeki ya da hücresel fenotipteki değişmelerle ilgilidir. Epigenetik, organizmanın hayat döngüsündeki uygun zaman ve yerlerde genomun içinde ve dışında değişen bir takım kimyasal reaksiyonları inceler. Organizmanın DNA dizilimi değil, genetik olmayan faktörler genlerin farklı ifade edilmesine neden olur. Epigenetiğin ve genlerin ifade edilmesinin insanlardaki eşcinsellikle bağlantılı olabileceği üstüne teori kurulmuştur. Bir takım araştırmacı androjen hormonun XX ve XY fetüsleri üstündeki etkisini azaltan epi-işaretleyicileri incelemiştir. Ortalamadan daha güçlü epi-işaretleyicilerin kişinin genital organını ve cinsel kimliğini değiştirmeden cinsel yönelimini değiştirdiğini bulmuşlardır. Bu araştırma eşcinselliğin nedeninin DNA dizilimindeki genlerin ifade edilmesiyle bağlantılı olduğunu desteklemektedir. Bu teori epi-işaretleyicileri, ikiz çalışmalarını ve fetal androjen sinyalini kapsamaktadır.

Piwi etkileşimli RNA (piRNA), hayvan hücrelerinde eksprese edilen küçük kodlamayan RNA moleküllerinin en büyük sınıfıdır. piRNA, piwi proteinleri ile etkileşerek RNA-protein komplekleri oluştururlar. Bu kompleksler, germ çizgi hücrelerinde, özellikle de spermatogenezdeki retrotranspozonların ve diğer genetik elementlerin epigenetik ve transkripsiyon sonrası gen sessizleştirilmesiyle bağlantılıdır. microRNA'lardan büyüklük, dizi koruma eksikliği ve artan karmaşık yapı bakımından farklıdırlar. piRNA'ların nasıl üretildiği belirsizliğini korumaktadır, ancak biyogenez yolağı miRNA ve siRNA'dan farklıdır. rasiRNA'lar piRNA'ların alt türleridir.

Doğal antisens transkriptler (NAT) hücrede kodlanan, diğer RNA transkriptlerine tamamlayıcı RNA grubudur. Bunlar insanlarda, farelerde ve mayalarda dahil olmak üzere birçok ökaryot hücrede tespit edilmiştir. Bu grup hem protein kodlayan, hem de kodlamayan RNA'ları içerir. Mevcut kanıtlar NAT'ların; RNA interferaz (RNAi), alternatif bölünme, genomik baskı ve X-kromozomu inaktivasyonu gibi çeşitli rolleri olduğunu ortaya koyar. Nat'lar cis ve trans hareketlerine göre iki kategoriye ayrılırlar. Trans-NAT'lar hedeflerinden farklı bir konumda yazılır ve genellikle bazı uyumsuzluklara rağmen birçok transkripte karşı tamamlayıcıdır. MikroRNAlar daha az hata ile birden fazla transkripti hedef alan Trans-NAT'lara örnektir. Cis-natural antisense transkriptler (cis-NAT'lar) hedefleri ile aynı genomik bölgede yazılırlar. Karşı DNA ipliğinden çıkarlar ve kusursuz çiftleri oluştururlar.

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">Santral dogma (moleküler biyoloji)</span> Biyolojik bir sistem içindeki genetik bilgi akışının açıklanması

Moleküler biyolojinin santral (merkezi) dogması, biyolojik bir sistem içindeki genetik bilgi akışının bir açıklamasıdır. Orijinal anlamı bu olmasa da, genellikle "DNA RNA'yı, RNA proteini yapar" şeklinde ifade edilir İlk olarak 1957'de Francis Crick tarafından ifade edilmiş, 1958'de ise yayınlanmıştır.

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

Viral uyku, patojenik bir virüsün, viral yaşam döngüsünün lizojenik kısmı olarak belirtilen, bir hücre içinde uykuda kalma yeteneğidir. Gizli bir viral enfeksiyon, kronik bir viral enfeksiyondan ayrılan bir tür kalıcı viral enfeksiyondur. Gecikme, belirli virüslerin yaşam döngülerinde, ilk enfeksiyondan sonra virüs parçacıklarının çoğalmasının durduğu aşamadır. Bununla birlikte, viral genom ortadan kaldırılmamıştır. Virüs, konakçının dışarıdan yeni bir virüs ile tekrar enfekte olmasına gerek duymadan yeniden aktifleşebilir ve büyük miktarlarda viral nesil üretmeye başlayabilir ve süresiz olarak konakçı içinde kalabilir.


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.