Transkripsiyon: RNA Sentezi

Giriş

DNA'da bulunan gen bilgisinin RNA molekülüne aktarılması, transkripsiyon denilen RNA sentezi ile gerçekleşir. RNA, organizmada gen bilgisinin depolanıp iletilmesinin yanı sıra kataliz de yapabilen tek makromoleküldür. Genomu RNA olan bazı virüslerin dışında, tüm RNA molekülleri DNA'da depolanmış bilgilere göre sentezlenir. RNA polimeraz enzim sistemi çift kollu DNA'nın bir kolundaki genetik bilgiyi kullanarak, bu kolun tamamlayıcısı olan baz dizisine sahip RNA zincirini oluşturur.

Başlıca üç tür RNA bilinmektedir. Proteinlerin amino asit dizisini belirleyen haberci RNA (mRNA), mRNA'daki bilgiye uygun olarak amino asitleri, protein sentezi için taşıyan transfer RNA (tRNA) ve ribozom yapısına katılan ribozomal RNA (rRNA). Bu üç tür RNA dışında denetleyici veya katalitik görevi olan birçok RNA molekülü de bulunmaktadır.

Transkripsiyon (RNA sentezi) ile replikasyon (DNA) sentezi arasında belirgin benzerlikler ve farklar vardır. Her iki süreçte de başlangıç, uzama ve bitiş aşamaları olmasına karşın, replikasyonda molekülün tümü, transkripsiyonda ise belli bir DNA bölgesi sentezlenir. Seçimli bir süreç olan transkripsiyonda başlangıç için öncül moleküller (primer) kullanılmaz.

Transkripsiyon, prokaryotta hücrenin belli bir bölgesinde bulunan DNA'nın üzerinde, ökaryotta ise nukleus veya mitokondri matriksinde gerçekleşir. rRNA nukleusta, mRNA ve tRNA ise nukleoplazmada sentezlenir. Transkripsiyon sırasında DNA'da oluşan yapısal değişikliklerle nükleozom yapısı bozulan kromatin, transkripsiyon faktörlerinin ve enzimlerin etkisine daha uygun hale gelir. Transkript edilecek gen bölgelerinde bulunan histonların asetillenmiş olmaları nükleozomların DNA'ya gevşek bağlanmasını sağlar. Histon asetil transferaz, asetil Koa'dan asetil grubunu, özellikle H3 ve H4 proteinlerinin N-ucuna aktararak bu reaksiyonu gerçekleştirir (bkz: Şekil 2). İnsan genomundaki DNA dizilerinin büyük bir bölümü asla transkripsiyona uğramamaktadır. Bakteride bile bazı genlerin transkripsiyonu enderdir. Bu nedenle RNA polimerazın genleri tanıması ve gerksiz bilgi dizileri ile uğraşmaması önemlidir. Transkripsiyon, DNA kalıbındaki promoter dizinin tanınması ile başlar. Promoterler, transkripsiyonun başlama noktasından belli bir mesafe uzakta olan ve komşu oldukları DNA bölümlerinin yani genlerin transkripsiyonunu yönlendiren özel dizilerdir. Bir organizmadaki farklı promoterler benzer dizilere sahiptir. Prokaryotlar ve ökaryotlardaki promoter dizilerinin nesiller boyu korunduğu bilinmektedir (bkz: Şekil 1).

Şekil 1: Bazı bakteriofaj ve escherichia coli promoterleri. Kalın harfle gösterilen nükleotid transkripsiyonun başlama nükleotididir. Başlama noktasından 10 baz öncesine"-10 bölgesi" denir.

Transkripsiyonu uyaran, başlama noktasından çok uzakta yerleşik olan DNA dizilerine ise hızlandırıcılar denir. Hızlandırıcılar, bazı prokaryot RNA'ların ve çoğu ökaryot mRNA'nın sentezini uyarır. Hızlandırıcının, genin başında, ortasında veya sonunda olması transkripsiyonu uyarmasında etkili değildir. Hızlandırıcı dizinin, transkript edilecek gen ile aynı DNA molekülünde bulunması gerekir. Hızlandırıcılar, aktivatör denilen özgün protein faktörlere bağlanarak çalışır. Aktivatörlerde iki bölge bulunur. Birinci bölge ile hızlandırıcının dizisine, ikinci bölge ile öteki protein faktörlere veya RNA polimeraza bağlanır. Aktivatörlerin hızlandırıcıya bağlanması sonucunda DNA kalıbında oluşan yapısal değişiklikler (genllikle eğilme, halkalaşma gibi), hızlandırıcı ve promoter bölgeyi birbirine yakınlaştırır. Böylece RNA polimerazın başlangıç kompleksini oluşturarak transkripsiyonu başlatması kolaylaşır (bkz: şekil 2).

Şekil 2: aktivatörün hızlandırıcı diziye bağlanması ile transkripsiyonun başlaması