Genetik Aktivitenin Denetimi

Giriş

Binlerce proteine ait genetik bilgiye sahip olan organizmada gerekmeyen enzimlerin sentezi veya moleküllerin gerekenden fazla sentezlenmesi organizmaya ciddi bir yük getireceği için hücrelerde genetik aktivitenin kontrol edilebilmesi önemlidir. Prokaryotlarda genetik aktivitenin denetimi hücrenin çevreye hızla uyabilmesi amacıyla gerçekleşir. Bakteri hücresi değişen koşullara uyum sağlayabilmek için seçimli olarak gen aktivitesini başlatır veya durdurur. Ökaryotlarda ise genetik aktivite denetimi homeostazın korunması için gerçekleşir. Çok hücreli organizmalarda gelişim ve büyümenin çeşitli aşamalarında farklı dokularda değişik genlere ihtiyaç duyulur. Belli bir aşamada görevini tamamlayan birçok gen bir daha fonksiyon yapmaz. Bu nedenle ökaryot gen denetimi farklı dokularda genlerin seçimli davranabilmesini sağlayan çok karmaşık bir süreçtir.

Gen denetimi; DNA, RNA ve/veya polipeptid zincirleri ile reaksiyonlaşan molekülleri etkileyerek ya da bir enzimin sentezini veya aktivitesini kontrol ederek gerçekleşir. Bu süreç genetik aktiviteyi uyardığında pozitif denetim, baskıladığında ise negatif denetim adını alır.

Ökaryotlarda Gen Denetimi

Ökaryotlarda  genin ifade edilmesi (ekspresyonu), transkripsiyonla başlayıp kimyasal bir reaksiyonu katalizleyen bir enzimin veya yapısal veya metabolik bir proteinin varlığı ile sonlanır. Genin ifade edilmesi aktivite gösterdiği herhangi bir düzeyde kontrol edilebilir. Bu düzeyler şöyle sıralanabilir:

► DNA düzeyinde

►Transkripsiyon düzeyinde

►mRNA'nın işlenmesi düzeyinde

►Translasyon düzeyinde

►Protein yapısındaki değişikliklerle

►Enzim aktivitesi düzeyinde

Bir gen hücrede fonksiyon yapan veya hücre yapısına katılan bir proteinin şifresini taşıdığında yapısal gen adını alır. Bir polipeptidin ne kadar üretileceğini ve ne zaman oluşması gerektiğini kontrol eden genlere ise denetleyici gen denir. Denetleyici genlerin bir kısmı, öteki genlerin ifade edilmesini kontrol eden ve transkripsiyon faktörü denilen ufak polipeptidlerin şifresini taşır. Bir kısmı ise, transkripsiyon faktörlerinin bağlandığı DNA bölümüdür. Denetleyici bölge denilen bu kısımlar herhangi bir protein için şifre içermemektedir. Transkripsiyon faktörleri ve denetleyici genlerin yanı sıra hormon ve enzimler de genin ifade edilmesini ve enzim aktivitesini etkiler.

DNA Düzeyinde Denetim

DNA düzeyinde denetim DNA'nın yapısal özelliklerinde meydana gelen çeşitli değişikliklerle mümkün olur.

DNA'nın metillenmesi: İnaktif olan DNA'da bazı bazlara, özellikle sitozine metil grupları takılıdır (bkz: şekil). Metillenmiş DNA hücre farklılaşması ve bölünmesi sırasında inaktif olarak kalır. Sürekli kapalı kalması istenen genlerin transkripsiyonunu engellemek için metilasyon en önemli süreçtir. Metil gruplarının uzaklaştırılması ile genin aktiflendiği gözlemlenmiştir.

                                                Şekil: Sitozinin metillenmesi