S. Q. Həsənova, A. Q. Qarayeva, Ə. H. Qədimov, M. R.Şəfiyeva genet I k a
Yüklə 5,01 Kb. Pdf görüntüsü
|
|
m-RNT molekulunun prosessinqi İrsi informasiyaların ötürülməsində baş verən proseslərdən biri də “prosessinq” adlanan, transkripsiyadan sonra RNT molekulunun yetişməsidir. Məlumdur ki, transkripsiya zamanı DNT-nin bir zəncirinin surəti olan mRNT sintez olunur. Həmin RNT pro-mRNT adlanır və onun daxilində genetik informasiya daşıyan ekzonlarla bərabər kodlaşmada iştirak etməyən intronlar da olur. mRNT nüvədə yetişir, yəni intron hissələri xüsusi fermentlər (restriktazalar) vasitəsi ilə kəsilib götürülür, EKZON-1 EKZON-2 EKZON-3 EKZON-4 INTRON-1 INTRON-2 INTRON-3 INTRON-2 INTRON-1 INTRON-3 EKZON-1 EKZON-2 EKZON-3 EKZON-4 A B QU QU QU AQ AQ AQ ~ 26 ~ ekzonlar bir-birinə digər fermentlərin liqazaların vasitəsilə birləşir (bu proses “splaysinq” adlanır) və tamamilə genetik informasiya daşıyan mRNT sitoplazmaya daxil olur. Şəkil 10. İnformasiyanın DNT-dən zülala ötürülmə prosesi (Lewin, 1994) Müəyyən genlər kodlaşdırılan RNT sintezi genin ekspressiyası adlanır. Genlərin ekspressiyasının transkripsiya səviyyəsində tənzim olunması ən geniş yayılmış və ən mühüm mexanizmlərdən biridir. Son tədqiqatlar göstərmişdir ki, sintez zamanı və onun tamamlanmasından sonra ilkin transkript bir çox posttranskripsion modifikasiyalara və prosessinqə məruz qalır. Genlərin tərkibində olan intronların çoxsaylı olması və onların kənar edilıməsi son nəticə olaraq RNT transkriptlərinin ekspressiyasında müxtəliflik əmələ gətirir. Beləliklə, eukariotik genlərin ekspressiyasında alternativ splaysinq adlanan RNT-nin posttranskripsion modifikasiyası baş verir. Alternativ splaysinqin əsas mahiyyəti heterogen mRNT-nin daxilindəki kodlaşmayan intronların kəsilməsi ilə onun ilkin quruluşundan fərqli olan yetişmiş mRNT molekulunun əmələ gəlməsidir. Nəticə olaraq müxtəlif hüceyrə və toxumalarda eyni başlanğıc formadan transkripsiya olunan genlərin ekzonları müxtəlif kombinasiyalarda birləşərək yetişmiş mRNT molekullarını əmələ gətirir. Beləliklə, bir genin məhsulu olan başlanğıc mRNT-nin alternativ splaysinq nəticəsində müxtəlif zülalları, ~ 27 ~ hətta bir zülal ailəsini kodlaşdıran mRNT molekulları əmələ gəlir. Şəkil 11. Alternativ splaysinqin mümkün variantlarının sxemi (Lewin, 1994) Bu cür bioloji mexanizm eyni genə funksiyalarına görə fərqlərini bir neçə polipeptidi kodlaşdırmağa və onların biosintezinə nəzarət etməyə imkan yaradır. Eukariotların genomunun quruluşu Genom termini ilk dəfə 1920-ci ildə Homs Vinkler tərəfindən təklif olunub, eyni bioloji növün haploid xromosom dəstində olan genlərin cəmi nəzərdə tutulur. Haploid xromosom sayı əsas say adlanır və n hərfi ilə işarə edilir. Haploid xromosom dəstində yerləşən genlərin cəmi genom adlanır. Molekulyar-genetik üsullarla eukariot genomunun quruluşu təyin olunmuşdur. Müəyyən olunmuşdur ki, eukariotların genomu aşağıda göstərilən fraksiyalardan ibarətdir: 1. Unikal genlər – bir və ya bir neçə dəfə genomda təkrar olunur. 2. Aralıq, orta təkrar olunan nukleotid ardıcıllıqları genomda onlarla, yüzlərlə təkrar olunur. 3. Yüksək təkrar olunan nukleotid ardıcıllıqları onların genomda sayı 10 6 və daha artıq olur. ~ 28 ~ Unikal sahələr, yəni yalnız bir dəfə təkrar olunan sahələr müxtəlif orqanizmlərdə genomun təqribən 50%-ni təşkil edir. Unikal sahələrə zülalları (histonlardan başqa) kodlaşdıran quruluş genlərinin əksəriyyəti daxildir. Bir neçə milyon nukleotid cütündən ibarət olan bakterial genomda genlərin əksəriyyəti (həm quruluş, həm də tənzimləyici genlər) unikaldır, yəni tək sayda olur. Bu cür təkrarlar iki tipə ayrılır. Orta dərəcədə təkrar olunan (onlarla, yüzlərlə) sahələr və yüksək dərəcədə təkrar olunan (on minlərlə və milyonlarla) sahələr. Orta təkrar olunan fraksiyalara ilk növbədə ribosomal RNT-ni (r- RNT) kodlaşdıran genlər daxildir. Orta təkrar olunan fraksiyalara nəqliyyat RNT genləri də daxildir. Sitoplazmada 2-yə yaxın ixtisaslaşmış nRNT-si vardır. Hər bir nRNT-si öz xüsusiyyətinə uyğun müəyyən amin turşusunu birləşdirərək onu ribosomlarda sintez olunan zülal molekuluna daxil edir. Ksenopusda onların sayı 8000, drozofildə 780-ə yaxındır. nRNT genləri genomun müxtəlif sahələrində yerləşir və onlardan bəziləri klasterlər əmələ gətirir. Eukariotlarda əlavə olaraq müxtəlif ölçüdə və sayda orta təkrarlar genomun xeyli hissəsini tutur. Cədvəldən göründüyü kimi, genomun orta təkrar olunan sahəsinə daxil olan genlərin onlarla, hətta minlərlə surəti vardır. Eukariot orqanizmlərdə bəzi genlərin funksional cəhətdən daha fəal olan və üzərinə daha çox yük düşən, məs., rRNT, nRNT və histonları kodlaşdıran genlərin surətinin çoxluğu, çoxhüceyrəli orqanizmlərdə metabolik proseslərin gedişini təmin edir. Qeyd olunduğu kimi, genomda çox yüksək sıxlıqda təkrar olunan fraksiyalar da məlumdur. Əsasən bunlar satellit DNT-dir. Satellit DNT 150-300 dəfə təkrar olunan qısa bir neçə cüt nukleotid ardıcıllığından ibarət klasterlər əmələ gətirir. Genomda bu cür təkrarların sayı milyondan on milyonlara qədərdir və genomun xeyli hissəsini tutur. Satellit DNT ibtidailərdən başlayaraq bütün eukariotlarda aşkar olunmuşdur. Satellit DNT transkripsiya olunmur, hüceyrədə onlara komplementar nə RNT molekulları, nə də onlarla kodlaşdırılan amin turşularından ibarət polipeptidlər vardır. Beləliklə, satellit DNT heç bir genetik informasiya daşımır. Eukariotların xromosomlarında DNT-nin artıqlığını izah edən başqa faktlar da toplanmışdır. mRNT-nin sintezi zamanı baş verən proseslərin tədqiqi göstərmişdir ki, eukariotların nüvəsində DNT üzərində sintez olunan mRNT sitoplazmaya daxil olan və transkripsiyada iştirak edən mRNT-dən ölçücə xeyli iridir. DNT-dən transkripsiya olunan mRNT-pro- ~ 29 ~ mRNT və ya başlanğıc RNT adlanır. Cədvəl 3 Eukariotların genomunda orta təkrar olunan fraksiyanın xüsusiyyətləri (Qerşenzon, 1983) Genlər Orqanizm Haploid genomda surətlərin sayı Lokallaşma Ölçüsü (nukleotid cütlərinin sayı) Genin Speyserin 28SrRNT (o qədər də 5,8SrRNT və 18SrRNT- nin genləri) Maya göbələyi Drozofil Ksenopus İnsan Bərk buğda (müxtəlif sortları) 140 210-282 600-1000 300-600 2308-6457 12-ci xromosomda X və Y xromo- somlarında Bir xromosomda 13,14,15,21,28-ci xromosomlarda – 3900 4100-9600 3900 3900 – 1400-dən artıq deyil 3860-59500 6300-1250 3000-5000 – 5SrRNT nRNT-si (ümumi cəmi) Histonlar (5 tipdən hər birisi) Maya göbələyi Drozofil Ksenopus Maya göbələyi Drozofil Ksenopus İnsan Maya göbələyi Dəniz kirpisi (müxtəlif növləri) Drozofil Ksenopus İnsan 160-230 160 24000 300-400 780 8000 1310 2 200-1200 110 30-50 30-40 12-ci xromosomda 2-ci xromosomda 15-ci xromosomda Müxtəlif xromo- somlarda 2-ci və 3-cü xromo- somlarda – – – – 2-ci xromosomda 7-ci xromosomda 120 120 120 140 140 140 140 380-740 400-680 365-950 300-650 300-650 – 162-166 630 – 1000-1500 740 – 800 450-690 200-1350 – – Son illərin çox mühüm kəşflərindən biri, quruluş genlərin (struktur genlərin) daxilində olan ekzon və intron sahələrinin aşkar olunmasıdır. Kodlaşdırıcı sahələr ekzon, genetik informasiya daşımayan sahələr isə intron adlanır. Bəzi genlər bir-iki intron, bəziləri daha çox intron daşıyır. Məs., toyuğun ovalbumin genində -13, toyuğun kollagen genində hətta 51 intron vardır. Bəzən genlərdə intronların ümumi uzunluğu ekzonların uzunluğundan artıq olur. İntronlar ekzonlarla birlikdə transkripsiya olunur, beləliklə, pro-mRNT-də həm spesifik gen məhsulunu kodlaşdıran, yəni ekzonlardan transkripsiya olunan, yəni həmin məhsulu kodlaşdırmayan ~ 30 ~ sahələr vardır. Sonra prosessinq zamanı intronlar kəsilir, ekzon hissələr birləşir və “yetkin” mRNT molekulu əmələ gəlir. Həmin proses splaysinq adlanır. Genomda dəfələrlə təkrar olunan, lakin funksional rolu aşkar olunmamış nukleotid təkrarları haqqında müəyyən fərziyyələr irəli sürülür. Hesab olunur ki, çox təkrar olunan nukleotid ardıcıllıqları əsas unikal genləri zədələnmədən qoruyur, bufer rolu oynayır, quruluş genləri birləşdirici sahələr (speyserlər) əmələ gətirir, mitoz və meyozda xromosomların qütblərə çəkilməsində rol oynayır və s. Genomun ölçüsü Prokariotlarda və eukariotlarda genomun quruluşu və ölçüsü müəyyən qədər fərqlidir. Virusların, bakteriyaların və məməlilərin genomunda genlərin sayı və DNT-nin miqdarını müqayisəli analiz etdikdə bəzi qanunauyğunluqlar müəyyən edilmişdir. Eukariotların genetik materialının əsas kəmiyyət xüsusiyyəti DNT-nin artıqlığıdır. Virusların nuklein turşuları demək olar ki, bütövlükdə quruluş genlərindən ibarətdir. Ən kiçik RNT daşıyan virusun xromosomu 1200 nukleotiddən ibarət bir quruluş genindən təşkil olunmuşdur. Daha mürəkkəb virusların DNT-si 200 min nukleotid cütündən ibarətdir. Quruluş genlərinin sayı isə onlarca və hətta yüzlərcəyə qədər çatır. Daha iri, bir neçə milyon nukleotid cütündən ibarət olan bakterial genomda genlərin əksəriyyəti (həm quruluş, həm də tənzimedici genlər) unikaldır, yəni hər iki növ gen xromosomda tək sayda olur. Müstəsnalıq təşkil edən ribosomal RNT-ni və nəqliyyat RNT-ni kodlaşdıran genlərdir, onlar bakterial genomda bir neçə dəfə təkrar olunur. Bakteriyalarda DNT molekulunun uzunluğu 1,1 mkm, genin orta ölçüsü 1500 n.c. olduqda həmin xromosomda 3000-ə qədər gen yerləşmiş olur. Bakteriyalarda təxminən o qədər də m-RNT tipləri əmələ gəlir. Deməli, bakteriya genomlarının 95%-i kodlaşdırıcı gen sahələri, 5%-i isə tənzimedici genlərdir. Eukariotların genomlarında isə kodlaşdırıcı hissə DNT-nin yalnız 10-15%-ni təşkil edir. İnsanda həmin fərq daha kəskin təzahür edir. İnsanın genomunda nukleotid cütlərinin sayı 2 mln quruluş genlərinin əmələ gəlməsinə kifayət edir, lakin burada quruluş genlərinin maksimal sayı 35 minə qədərdir. Müxtəlif ədəbiyyat mənbələrinə görə genlərin sayı 35-80 mindir, yəni genomla kodlaşa bilən saydan 20-40 dəfə azdır. ~ 31 ~ Cədvəl 4 Bəzi orqanizmlərin genomunun ölçüsü (Singer, Berq, 1998) Orqanizm Haploid genomun ölçüsü, n.c. Xromosomların haploid sayı Maya göbələyi (Saccharomeces cerevisiae) 1,35 10 7 16 Miksomisetlər (Dutyostelium discoides) 7 10 7 7 Tripanosoma (Trypanosoma bruli) 8 10 7 Məlum deyil Nematod (Caenorhabditis elegans) 8 10 7 11/12 İpəkqurdu (Bombyx mori) 5 10 8 28 Meyvə milçəyi (Drosorhila melanogaster) 1,65 10 8 4 Dəniz kirpisi (Stronqylocentrotus purpuratus) 8 10 8 21 Mahmızlı qurbağa (Xenopus laevis) 3 10 9 18 Protey (Necturus maculosis) 5 10 10 19 Toyuq (Galhus domesticus) 1,2 10 9 39 Siçan (Mus musculus) 3 10 9 20 İnək (Bovis domesticus) 3,1 10 9 60 İnsan (Homo sapiens) 2,9 10 9 23 Qarğıdalı (Zea mays) 5 10 9 10 Soğan (Allium cepa) 1, 10 10 8 Arabidopsis (arabidopsis thaliana) 7 10 7 5 İnsan genomu layihəsinin yerinə yetirilməsinin nəticələrinə görə insan genomunun yalnız 1%-i kodlaşdırıcı, 75%-i isə genlərarası sahələrdən ibarətdir. (Venter et al, 2001) Eukariot xromosomlarinda genlərin yerləşməsi Eukariotlarda genlərin yerləşməsinin operon tipi daha doğrusu ümumi nəzarətdə olan genlər bloku halında birləşməsi yayılmamışdır. Ardıcıl biokimyəvi reaksiyalara nəzarət edən genlər xromosomun ayrı-ayrı sahələrində, hətta müxtəlif xromosomlarda yerləşir. Bununla yanaşı genlərin klaster təşkilinə aid bəzi nümunələr məlumdur. İnsanda hemoqlobinin bir neçə tipi məlumdur. Onların hər biri müəyyən orqanda və inkişafın müəyyən mərhələsində sintez olunur. Məs., və hemoqlobin inkişafın ilkin mərhələsində embrionun sarı kisəsinin hüceyrələrində sintez olunur. Bu zaman zülal molekulu iki zəncirdən ibarət – oxşar hemoqlobin və iki zəncirli hemoqlobin. Üçüncü ayın sonunda hemoqlobinin bu tipinin sintezi başa çatır. Bundan sonra qara ciyər hüceyrələrində Hb-F sintez olunmağa başlayır. Postembrional inkişaf zamanı hemoqlobin sümük iliyində sintez olunur və , polipeptidlərdən və az bir miqdarda bənzər ~ 32 ~ polipeptidlərdən ibarətdir. Yaşlı insanın qanında hemoqlobinin böyük hissəsi tetramer 2 2 (Hb-A) təşkil edir. İnsan genomunda hemoqlobin genləri iki klasterdə 16-cı xromosomda bütün -bənzər genlər, 11-ci xromosomda isə bütün - bənzər genlər yerləşmişdir. Hər bir klasterdə psevdogenlər vardır. Maraqlıdır ki, genlərin xromosomlarda bu cür yerləşməsinə baxmayaraq, onlar hansı ardıcıllıqla ontogenezin gedişində işə düşürlər. Bu genlər ayrı-ayrı toxumalarda və ontogenezin müxtəlif mərhələlərində fəaliyyətə başlayır. Bu fakt isə bu genlərin ekspressiyasına sərbəst nəzarət olunduğunu göstərir. Bütün bu deyilənlər eukariotlarda operon prinsipi ilə ümumi nəzarətin olmadığını göstərir. Drozofildə nRNT genləri hər birində 1-2 gen olmaqla xromosomun müxtəlif sahələrində yerləşir. Yalnız sahələrdən birində 16 gen 50 n.c. uzunluğunda kiçik bir sahəni tutur, baxmayaraq ki, onların transkripsiyası eyni promotorla nəzarət olunur. Transkripsiya olunan sahələr DNT-nin transkripsiya olunmayan speyserlər adlanan sahələri ilə ayrılır. Bu sahələrin uzunluğu məs., 1750 n.c. maya göbələyində, 3750-6450 n.c. drozofildə və s. Transkripsiya olunmayan sahələr, təkrarlanır və hər bir təkrar vahidi digərindən asılı olmadan fəaliyyət göstərir. Genin quruluş və tənzimləyici hissəsi Hər bir gen quruluş və tənzimləyici hissələrdən ibarətdir. Tənzimləyici hissə transkripsiya başlayan sahədən promotordan transkripsiya qurtaran sahəyə – terminasiya sahəsinə qədər əhatə edir. DNT-nin ikiqat spiralı promotor sahəsində promotorlara RNT- polimerazanın təsiri ilə denaturasiya olunur, eukariotlarda isə transkripsiya kompleksi əmələ gəlir. Promotorlar RNT-polimerazanı tanıyan nukleotid ardıcıllığına malikdir. Transkripsiya RNT-polimeraza fermenti terminasiya sahəsinə və ya terminatora çatanda başa çatır. Terminasiya ardıcıllığının iki tipi vardır. Bit tip ardıcıllıq RNT-polimerazanı birbaşa tanıyır, digər tip isə RNT- polimerazanı -faktorla assosiasiyada tanıyır. ~ 33 ~ Molekulyar genetikaya aid izahlı məsələlər: 1. Asparagin – qlisin – fenilalanin – prolin – tronin polipeptid zəncirin ardıcıllığını təşkil edən amin turşularıdır. Verilmiş polipeptid zənciri kodlaşdıran DNT sahəsinin quruluşunu təyin edin. Həlli: Məsələnin şərtində polipeptid zəncirdə amin turşularının ardıcıllığı verilmişdir. Buna əsasən verilmiş polipeptid sintezini idarə edən məlumat RNT-nin quruluşunu müəyyən etmək çətin deyildir. Təqdim edilmiş kod cədvəlinə əsasən asparagin (AAU) üçün, sonra qlisin (QQU), fenilalanin (UUU), prolin (SSU) və treonin (ASU) üçün tripletlərin quruluşunu tapırıq. Kodlaşdırıcı tripletləri müəyyən etdikdən sonra verilmiş polipeptid üçün məlumat RNT-ni tərtib edirik: A A U Q Q U U U U S S U A S U Bu göstərilən məlumat RNT-nin zəncirinə görə, onun sintez olunduğu DNT telini bərpa etmək olar. Onda, bizi maraqlandıran DNT telinin sahəsi aşağıda verilmiş quruluşa malik olacaqdır: T T A S S A A A A Q Q A T Q A DNT molekulunun iki teldən ibarət olduğu bizə məlumdur. Odur ki, DNT molekulunun bir telinin quruluşunu bildikdən sonra komplementarlıq prinsipinə əsasən onun ikinci telini tərtib edə bilərik. Beləliklə, verilmiş polipeptidi kodlaşdıran DNT-nin sahəsi bütövlükdə aşağıdakı quruluşa malik olacaqdır. T T A S S A A A A Q Q A T S A | | | | | | | | | | | | | | | A A T Q Q T T T T S S T A Q T 2. Mədəaltı vəzinin ribonukleaza zənccirlərində polipeptid zəncirlərindən birində amin turşuları aşağıdakı ardıcıllığa malikdir: lizin-asparagin turşusu – qlisin – treonin – asparagin turşusu – qlutamin turşusu – sistein. Göstərilən polipeptid zəncirin sintezini idarə edən məlumat RNT-ni təyin edin. Həlli: Məsələnin şərtində mədəaltı vəzinin ribonukleaza zəncirlərində, polipeptid zəncirlərindən birində amin turşularının ardıcıllığı verilmişdir. Bu verilmiş amin turşu ardıcıllığına görə polipeptid zəncirin sintezini idarə edən məlumat RNT-nin təyin edilməsi tələb olunur. Bunun üçün kod cədvəlindən istifadə edərək verilmiş amin turşularını kodlaşdıran tripletləri müəyyən etdikdən sonra, göstərilən polipeptid zəncirin sintezini idarə edən məlumat RNT-ni təyin edirik. Beləliklə, məlumat RNT-nin quruluşunu müəyyən edən tripletlər ardıcıllığı aşağıdakı kimi olacaqdır: ~ 34 ~ A A A A A U Q Q U A S U A A U U Q U 3. Mədəaltı vəzi ribonukleazası zəncirlərindən biri aşağıdakı 14 amin turşusundan ibarətdir: qlutamin- qlisin- asparagin turşusu- prolin- tirozin- valin- histidin- fenilalanin- asparagin- alanin- serin- valin. Ribonukleaza zəncirinin bu sahəsini kodlaşdıran DNT molekulu sahəsinin quruluşunu təyin edin. Həlli: Məsələnin şərtində mədəaltı vəzi ribonukleazası zəncirlərindən birinin 14 aminturşu ardıcıllığına malik olduğu göstərəlmişdir. Bununla əlaqədar olaraq ribonukleaza zəncirinin bu sahəsini kodlaşdıran DNT molekulu sahəsinin quruluşunu təyin etmək tələb olunur. Buna əsasən verilmiş polipeptidin sintezini idarə edən məlumat RNT-nin quruluşunu müəyyən etmək çətin deyildir. Kod cədvəlinə əsasən verilmiş amin turşularını kodlaşdıran tripletlərin ardıcıllığını müəyyən etmək olar: SAAQQUAAUSSUUAUQUUSSUQUUSAUUUUQAUQSUUSUQUU İndi məlumat RNT-nin zəncirinə görə onun sintez olunduğu DNT molekulunun bir telini bərpa etmək mümkündür: QTTSSATTAQQAATASAAQQASAAQTAAAASTASQAAQASAA DNTmolekulunun iki teldən təşkil oolunduğu bizə məlumdur. Odur ki, DNT molekulunun bir telinin quruluşunu bildikdən sonra komplementarlıq prinsipinə əsasən onun ikinci telini tərtib edə bilərik. Beləliklə, ribonukleaza zəncirinin bu sahəsini kodlaşdıran DNT molekulu sahəsinin quruluşu aşağıdakı kimi olacaqdır: QTTSSA TT AQQAATASAAQQASAAQTAAAASTA SQAAQASAA | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | | SAAQQUAAUSS UUAUQUUSSUQUUSAUUUUQAUQSUUSUQUU 4. Polipeptid zəncirinin bir hissəsini kodlaşdıran DNT molekulunun müvafiq sahəsi aşağıdakı quruluşa malikdir: A S S A T T Q A S S A T Q A A Polipeptid zəncirində amin turşularının ardıcıllığını təyin edin. Həlli: Məsələnin şərtində polipeptid zəncirin bir hissəsini kodlaşdıran DNT molekulunun müvafiq sahəsi- tripletlər ardıcıllığı verilmişdir. Bunlara əsasən polipeptid zəncirdə amin turşularının ardıcıllığını təyin etmək tələb olunur. Deməli, məlumat RNT-nin sintez olunduğu DNT-nin yalnız bir teli verilmişdir. Odur ki, məsələnin şərtinə əsasən məlumat RNT-ni tərtib edirik: UQQUAASUQQUASUU Bundan sonra bunları tripletlərə ayırmaq lazımdır: UQQ, UAA, SUQ, QUA, SUU. ~ 35 ~ Verilmiş kod cədvəlinə əsasən hər bir triplet üçün uyğun gələn amin turşularını tapıb bizi maraqlandıran polipeptidin sahəsini tərtib edirik: Triptofan- asparagin- alanin- asparagin turşusu- serin. Yüklə 5,01 Kb. Dostları ilə paylaş:
|