Elektron Mikroskopisi Hücrenin Sitoplazmasi İcinde, Membrandan Yapılmış Tüp
12 Temmuz 2007
Elektron mikroskopisi hücrenin sitoplazmasi icinde, membrandan yapılmış tüpler ve kese şeklinde veziküllerden ibaret oldugu anlaşilan bir ağın varlığını göstermiştir. Bu {ağa endoplazmik retikülum adi verilmiştir. Bu ağin membranöz tübülüslerine, hücre içindeki ribonükleik asidin (RNA) %80nini icinde taşiyan 1015 nm capinda küresel (sferik) granüller yapışır. Bu nedenle bu retiküler granüllere ribozomlar denmiştir. RibozomIar, hücre icinde protein sentezinin husuie geldigi yerlerdirler.
Başka yerde, deoksiribonükleik asid (DNA)in, hücre icindeki metabolik olaylari kontrol eden enzimler dahil, spesifik hücresel proteinlerin sentezinin genetiksel kontrolu ile ilgili temel madde oldugu belirtilmiştir. Her insan hücresinin, yaklaşik olarak 7 milyon proteini şifre1emeye yetecek kadar DNAi icinde taşıdığı tahmin edi1miştir; bununla beraber bu DNAin sadece 0/0 10u fonksiyonel olarak aktiftir yani, insanin büyumesini,
gelişmesini ve homeostasis-i düzenleyen ve modifiye eden 700.000 kadar proteinin sentezini yönetme kapasitesi vardir. DNA polimerazlarının katalitik etkisi araciligi ile nükleüse ald DNAnin kopya edilmesi, hücre bölünmesi olayi sirasinda yeni hücrelerin teşekkülü gerektigi tarzda meydana gelir. Bununla beraber DNA, ceşit1i tipten RNA teşekkülünü yonetmeye de mutlaka hizmet etmelidir. DNAnin haberci RNA [messenger (mRNA)] sentezini yonetmekteki rolü özellikle önemlidir. Bu role -transkripsion- denir. Bu yolla, spesifik proteinlerin primer yapisi (yani amino asid dizisi) için sağlanması gereken, DNAda depo edilmiş genetik bilgi, sitoplazma icinde bulunan
proteinsentez edici aygıtla geçirilebilir (intikal ettirilebilir). Bu, nükleus içinde -hibrid- helezon sentezi yolu ile başarilir. Bu yolla bir DNA lifi, tamamlayici bir RNA lifinin sentezini yönetir; oyleki bir DNA lifi içindeki T, C, G ye A, sirasi lie A, G, C ve Unun teker teker herbir RNA lifi icine inkorpore olmasini yonetirler. Her ne kadar heriki DNA lifinin birlikte var olmasi mutlaka gerekli ise de, gercekte sadece bir lif
Genetik Sifre (Genetik Kod)
mRNA lifi üzerindeki pürin ve pirimidin bazlarinin, ilk defa nükleüse aid DNAdan kopya olunan biIginin tayin ettiği sirası, proteinlerin sentezinde, amino asidlerin siralanmasina (yani primer yapiya) aid emirleri verir. mRNA Uzerinde taşinan bu bilgi, tek bir nükleotid üzerinde değil, fakat onun yerine 3 nükleotidden yapih bir dizi üzerinde oturur. Bu nedenle genetikşifre denen yapı> biribiri lie kesişmeyen bir üçüz bazdan oluşur. mRNA içinde biribirinden farkli, yani içinde adenin, guanin, sitozin veya Urasil taşiyan, 4 nükleotid varoldugu göz önüne alınınca, bir amino asid’i sifrelemek icin eger bunlann birbiri ile kesismeyen herhangi 3 tanesinden yapih bir dizi gerekiyorsa, 64 (43) kombinasyonun meydana gelebilmesi olanagi vardir. 64 uciiz (triplet) ‘den 61′nin, gercekten, proteinlerin sentezinde gereken amino asidi sifreledikleri tespit olunmustur. Bunun bir sonucu olarak, belli bir amino asid icin bir’den daha fazia sifre kelimesi ve-ya kodon bulunabilir. Buna sifrenin «dejenere olmasi» denir. 64 «ucuz»’ un 3′ii herhangi bir amino asidi sifrelemez. Bunlar, onun yerine, bir polipeptid zincirini o noktada sonlandinci bir isaret (sinyal) o-larak (eskiden bunlara aniamsiz ticuz’ler de-nirdi) fonksiyon yaparlar. Bu fonksiyonun bir sonucu olarak, bu ucuzlere simdi zincir-sonlandinci üçüzler denir.
Nirenberg ve Matthaei (1961), sadece uridin poliniikleotid (poliuridilik asid)’den olusmus bir sentetik polinukleotid’in sadece icinde fenilalanin buiunan bir polipeptid’den ibaret bir biyolojik sistem icinde sentez icin bir kalip olarak hizmet edebilecegini bulduklan zaman, sifrenin dogasi hakkmda bilgi kesfeden ilk arastmcilar oldular. Amino asid sifresi’nin dogasi uzerindeki bu deneysel in-celemeler, ribozomlar (Escherichia Coli adii bakteriden hazirlanmis)’i yukanda anilan poliuridilik asid (poll U) gibi belli bir sentetik trinukleotid ile birlestirmek sureti ile yapil-misti. Bu. bir in vivo sistemde meydana gel-digi gibi mRNA (yukandaki deneyde Poli U)’mn ribozomlara baglanmasini stimule eder. Kendisine sentetik kalip baglanmis bu-lunan ribozomlardan hazirlanmis preparat-lara, herbirisi, C14 ile isaretlenmis kendi spe-sifik amino asidini tasiyan transfer RNA (tRNA) molekulleri (bunlar da E. Co/fden hazirlanmisti) ekienmisti. Bu deneyin sonucu, bir poli U preparatinm sadece fenilalanin bagladigim ve bu nedenie tamamen fenilala-ninden olusmus bir polipeptid (polifenilala-nin) sentezini yonetmeye hizmet ettigini gos-terecek nitelikte idi. Fenilalanin’e aid bir kodon’un UUU, .yani 3 uridin nukleotidi’ nden ibaret bir dizi oldugu sonucuna vanlmisti.
Buna benzer deneylerde, GUU seklinde icinde guanin veya iirasil tasiyan sentetik trinukleotid preparatlan, icinde tamamen valin tasiyan polipeptidlerin sentezini yonet-tiler. Daha sonraki incelemelerde UGU’nun sisteini ve UUG’nin losin’i sifreledikleri tes pit olunmustu.
Bir ucuz sifrenin ilk 2 nukleotidi ucuncu nukleotid’den daha spesifiktir. Bu nedenle AUU, AUA ve AUC’nin hepsi izolosin’i sifrelerler ve poli AC preparatlan prolin, treonin veya histidinin alinip tutulmasmi sag-larlar. Bu, bir üçüz sifrenin 3 nukleotidinden 2’sinin bilginin en buyuk kismim tasidigim gosterir. Bu, sadece ucuncu nukleotid ba-zinda bir degisiklik husule getiren bir mutas-yonun, bir protein’in primer yapisini (amino asid dizisini) yoneten bir genetik mesajin, ha-la tarn dogru çevirisine izin verdiğini de gös terir. Yukanda sozu edilen, bir iicuz sifrede-ki ucuncii bazm fleksibi olusu ve bundan ötürü illc 2 nukleotidin yaptigi etkinin aynim yapmayisi olayina «sendeleme - wobble» denir.
Ocuz sifrenin dogasmi aydinlatmak ama-cina yonelik incelemeler, ribonukleotidlenn «blok kopolimer»’leri denen maddeler kul lanilarak yapilmisti. Bunlar, tekrarlanan 2 veya 3 baz dizilerinden ibaret olan sentetik polinukleotidlerdir; ornegin AGAGAG ve ya AAGAAGAAG gibi. Bir polipeptid sen tez edici sistemde mRNA olarak kullanil digi zaman, AGAGAG kopolimeri biribiri ni izleyen arjinil ve glutamil artiklarnidan ibaret olan bir polipeptid’in sentezini yonetti. Bu sonuc, sentetik haberci (messenger)’ nin AGA (arjinin’e aid kodon) ve GAG (glutamik asid’e aid kodon) birbirini zileyen uciizleri olarak «okunmus” bulunduguna, yani AGA. GAG.AGA. GAG vb. delil ola rak yorumlanir. Tersine AAGAAGAAG sen tetik «messenger», icinde sadece glutamil veya arjinil veya lizil aruklanni tasiyan peptidlerin, yani poliglutamik asid, poliar jinin veya polilizin’inin sentezini yonet ti. Bu sonuc, habercinin biribirinden farkli baslangic noktalannda okunmus bulunmasi kabul olunarak izah olunur. Örneğin, eger okuma AAG halinde (nokiasmda) başladı ise sadece 1 lizin inkorpore olmus bulunacak tir; eger onu izleyen bazda basladi ise, o za man ucuz dizi AGA.AGA v.b. olarak okun mus olacaktir, bu takdirde arjinin inkorpore olunacaktir; eger ucuncii niikleotid’de baş ladi ise ticuz dizi GAA.GAA v.b. olarak o kunabilecektir; bu, glutamik asidi sifreler. AAG kopolimeri ile ahnan bu sonuclar aşa gida gosterilmistir.
Tekrarlanan AAA ucuzlerinden ibaret olan ve AAC ile sonlanan bir kopolimerin, zin cirin karboksil ucunda asparajin ile sonlanan;tekrarlanan lizil artiklanndan ibaret olan bir polipeptidi sifreledigi tespit olunmustur. AAA’nin lizine aid bir kodon oldugu ve AAC nin asparajini sifreledigi bilindiginden mRNA mesajinm soldan saga dogru okundugu so nucuna vanlmistir. Yani amino asidlerin si ralamsinda N-terminal amino asid’e aid haberci sifrelerin kodonu solda ve C-terminal amino asid’e aid olanmki sag uctadir.
Hem kopolimerler ve hem de Nirenberg grupu tarafindan kullanilan trinukleotid tRHA baglayici sistemlerle yapilan daha bir cok incelemelerin bir sonucu olarak, bir peptidin icine inkorpore olunacak butun amino asidler’e aid RNA kodon atanmalan (genetik sifre), en azindan gecici bir sure i cin, simdi Tablo 5-1′de gosterildigi gibi ya pilmi^tir. 1)9 amino asid’in 6 kodonu 5′inin 4 kodonu ve 10′unun 2 kodonu vardir. UAA, UAG ve UGA, bir peptid zincirinin o nok tada bitmesi gerektigini gosteren zincir sonlandinci üçüzler’dirler.
Peptid zinciri sonlanışına aid kodonlara ek olarak, bir peptid zincirinin başlaması igin varligi gereken kodonlann da bulundugu aniasiliyor. E. Coli ekstraktian kullamlarak, bir metionin transfer RNA’a baglanmis bu lunan metioninin, formil verici (donor’u) olarak hizmet eden f^-tetra hidrofolat (f10 -FH4)’dan bir formil grup’unun N-formil metioninil-tRNA teskil etmek uzere meti onin uzerindeki amino grupuna transferini katalize eden bir enzimin yardimi ile kolayca formillenebilecegi tespit olunmustur. Baska amino asid-tRNA birlesikleri formillenme mislerdir. Bu gozlemin aniami, E. Coli tara findan sentez olunan butun proteinlerde N-terminal amino asid artigi olarak N-for milmetionin bulundugu gozlendigi zaman acikhk kazanmsiti. Protein zincirinin sentezi tamamlandiktan sonra, gozlenen spesifik protein’e bagimli olarak, metionin tiimu ile olmasa da, formil grup’u hidroliz yolu ile ortadan kaldinhr. Halen E.Coli’ye kisitli olan yukandaki bulgulara dayanilarak, bir peplid zincirinin baslamasmin N-formil me tionil RNA’mn ribozomlara baglanmasina bagimli oldugu telkin olunmustur. Ondan sonra diğer amino asidler, mRNA kalıbı üzerindeki kodon’ların amino asid taşıyan tRNA’ nm antikodonları ile ilişkisine uygun olarak (göre) eklenirler. Söz konusu zincir, ondan sonra, yukarıda anılan zincir-sonlandırıcı kodonlardan birisi tarafından ulaştırılan mesajla sonlanır.
Belirtildiği gibi , AUG, bir polipeptid zincirini başlatıcı bir işaret (zincir başlatıcı kodon) olarak hizmet edebilir; halbuki bazı diğer üçüzler (UAA, UAG ve UGA), bir zincirin o noktada sonlanması gerektiğini göstermeye yararlar. Bununla beraber, bir zincir başlatıcı üçüz’ün, AUG’nin, bir zincir-sonlandırıcı kodonu doğrudan doğruya (direk olarak) izlememesi ilginçtir. O nun yerine, çevrilmeyen sistron’lar arasında (spesifik bir protein polipeptid zincirine aid mRNA şifreleme bölgeleri) üçüz dizileri bulunabilir. Bu «sistronlar arası (intersistronik) diziler», bir sistron’un bir zincir sonlandırıcı kodonu ile onu izleyen sistronun zincir başlatıcı kodonu arasında bir polisistronik mRNA’nın gidişi boyunca tespit olunabilirler. Bunların fonksiyonu açıkça belli değildir.
Metionin’e aid kimliği tayin olunmuş tek kodon AUG’dir. Bu trinükleotid hem tRNA-metionini ve hem de tRNA-formil-metionini ribozomlara bağlayacak şekilde hareket edecektir. Bunun sonucu olarak AUG sadece metionine aid bir kodon olarak değil fakat aynı zamanda zincir-başlatıcı (CI) bir kodon olarak ta adlandırılmıştır. Valini şifreleyen GUG trinükleotidi’nin hayvanlarda bir zincir-başlatıcı kodon olarak ta fonksiyon gördüğü anlaşılıyor; E. Co/fde zincir başlatıcı olarak fonksiyon yapan N-formilmetionini ilgilendiren mekanizmanın, hayvanlarda da işgörmekte olduğunu gösterme çabalan başarılı olmamıştır. Hayvanlarda zincir başlatıcı kodon’un, amino asidleri taşımayan ve sadece ribozomların, mRNA molekülü’nün başlangıcında bir araya gelmelerini sağlamak için kullanılan özel tRNA tiplerini bağlayabileceği de telkin olunmuştur.
Yeni teşekkül etmiş peptid zincirlerinin ribozomlardan salıverilişi, kısmen saflaştırıl
mış olan bir «salıverici faktör»’ün varlığına, aynı zamanda zincir sonlandırıcı kodon’a bağımlıdır. Salıverici faktör Capecchi (1967) tarafından keşf olunmuştu. Caskey ve arkadaşları (1968), başlatıcı ve sonlandırıcı kodon’ ların, biribiri arkasından, Nformil metionil-tRNA’inin ribozomlara bağlanmasını ve «salıverme faktörü» varolunca, aracı-ribozom’ dan serbest N-formilmetioninin salıverilişini stimüle ettiklerini göstermişlerdir.
Tek bir amino asid’in substitüsyonu (moleküldeki hidrojen atomu yerine başka atom veya atom gruplarının konması) yolu ile bir anormal protein molekülünün teşekkülü, ilk defa, orak hücre (sickle cell)’de bulunan globin, normal yetişkin globini ile karşılaştırılınca varlığı anlaşılan anormalliğin aydınlatılması sırasında tanımlanmıştı. Şimdi, basitçe bir amino asid yerine bir başka amino asidin konması yolu ile anormal bir proteinin teşekkülüne neden olan bu tür birçok birbirinden farklı genetik mutasyonlar tanımlanmış bulunmaktadır. Genetik şifre hakkında bugün bilinenler sayesinde bu mutasyonların en büyük kısmı, bir şifreleyici üçüz içinde yer alan sadece tek bir baz değişikliğinin sonucu olarak yorumlanabilir. Bunun sonucu olarak bir amino aside aid bir kodon bir başka amino aside aid kodon haline değişir. Buna bir («missense mutant-yanlış anlamlı mutan») denir.
Terzaghi ve arkadaşları (1966). üçüz şifre kavramını destekliyen ve aynı zamanda amino asid sübstitusyonları aracılığı ile, baz sırasında husule gelen değişikliklerin, mutasyonların meydana gelmesi üzerine etkileri hakkında daha da ileri bilgi veren aşağıdaki aydınlatıcı deneyi yayınlamışlardır. Bir bakteriyofaj bir akridin boyası ile muamele olunarak bir purin veya pirimidin bazı, bir DNA lifinin iç dizisinden ya çıkarılabilir veya onun içine sokulabilir. Bunun bir sonucu olarak DNA üzerinde taşman genetik mesajın, çıkarılan veya sokulan bazın sağ tarafında başlayan bu iç dizinin bulunduğu fazın dışına kaymış bulunması, beklenilir (mRNA şifresinin biribirini izleyen 3 bazdan yapılmış diziye bağlı olduğunun ve soldan sağa okunduğunun hatırlanması gerekir). Böylece bir mutasyon husule gelir; çünkü proteinin, habercinin değişikliğe uğramış kısmından gelen bilgiye göre sentez olunan kısmı anormal bir amino asid dizisine sahip bulunacaktır.
Terzaghi ve arkadaşları, hücreler tarafından, kendilerine bakteriofaj T-4′un normal bir duşu enjekte olunduktan sonra, sentez olunan bir enzimin, lizozimin, eğer 2 mutan fajdan (phages) biri veya diğeri enjekte olunursa, artık yapılamadığını tespit ettiıer. Akridin ile muameleden sonra husule gelen bir mutan, «delation mutant-cıkarma mutanı» denen bir mutan; diğeri bir «sokma mutanı ınsertion mutant» denen mutan idi; yani bir DNA lifinden bir baz çıkarılmıştı veya onun içine bir baz sokulmuştu. Bu mutan’lar biribiri ile çaprazlaştırılınca, DNA içinde birinci mutandaki çıkarış ve ikinci mutandaki sokuş arasında bir çaprazlaşma meydana geldi; bu, yeni bir hibrid faj husule getirdi; bu faj, bir lizozim üretebiliyordu: yalnız yeni husule gelen enzim proteini, enzimatik bakımdan normal enzimin sadece yarısı kadar etkili idi. O halde bu 2 enzimin yapılarını karşılaştırmak ilginç olacaktı. Lizozimin normal (vahşi-wıld) tipinde aşağıda gösterilen tarzda bir amino asid dizisi bulunan bir peptid vardır:
…Treo-Liz-[Ser-Pro-Ser-Lö-Asn-]-AIa-Âla-Liz
Mutasyona uğramış lizozim, peptid zincirinin (yukarda parantez içinde gösterilen) normal enzime uyan bölgesi dışında onun aynı idi. Peptid zincirinin sözü geçen bölgesinde zincir şöyle idi:
….Treo-Liz-[-Val-His-His-Lo-Met-]-AIa-ÂIa-Liz
Parantez içindeki amino asid dizilerinin mRNA kodonlarma çevrilişi, normal enzim’ de şunu verir:
AGU.CCA. UCA. CUU. AAU
Eğer bunun ilk bazı (A) çıkarılır ve sonuna G sokulursa, aşağıda gösterilen biçimde
yeni bir kodon dizisi husule gelir.
.GUC. CAU. CAC. UUA. AUG. ki bu da şöyle çevrilir:
Val-His-His-Lö-Met-
Bu, mutasyona uğramış lizozimde meydana geldiği tespit olunanın tam ayni idi.
AMİNO ASİDLERİN PROTEİN SENTEZİNDE KULLANILIŞI
Amino asidlerin protein sentezinde kullanılmasında ilk aşama, bunların aktivasyonunu gereksindirir. Bunu, amino asid ve ATP arasındaki bir reaksiyon husule getirir. Bu reaksiyon, bir amino asid aktîve edici enzim (E)’e (Aminoaçil-RNA sentetaza) ihtiyaç gösterir. Bundan bir adenozinmonofosfat (AMP) -amino asid birleşiği (aminoaçil-AMP-enzim kompleksi) ile birlikte bir aktive olmuş enzim kompleksi doğar. Bu birleşikte AMP’nin 5-fosfat grupu, amino asid’in karboksil grup’ una karışık (miks) bir anhidrid olarak bağlanır ve pirofosfat ayrılıp uzaklaşır.
Söz konusu peptid zincirinin içine inkorpore olunacak doğal olarak meydana gelen amino asidlerin herbirisi için spesifik aktive edici enzimlere gerek vardır. Tanımlanacak olan, ilk defa ileri derecede saflaştırılmış amino asid aktive edici enzim, öküz pankreasından elde olunan bir triptofan aktive edici enzimdi (Davie, 1956). Domuz pankreasından elde olunan bir tirozin-aktive edici enzim de tespit olunmuştur (Schvveet, 1958). Arjinine aid bir amino asid aktive edici enzim olan arjinil-RNA sentetaz fare karaciğerinden hazırlanmış (Ailende ve Ailende 1964) ve treonin’i aktive edici enzim olan treonil-ri-bonükleik asid sentetaz enzim kompleksinin özellikleri Ailende ve arkadaşları tarafından incelenmiştir (1966).
Protein sentezinde ikinci aşama da amino-açil-solubl (veya transfer) ribonükleik asid sentetaz’lar denen spesifik enzimler tarafından katalizi gereksindirir. Bu aşama sırasında aktive olunmuş amino asid molekülleri nispeten küçük molekül ağırlıklı ribonükleik asid’lere transfer olunurlar. Sitoplazmik sıvı içinde serbest olarak meydana gelen’ bu nispeten kısa zincirli RNÂ moleküllerine çözünebilir (soluble) RNA (SRNA) veya, kendilerinin görevleri nedeni, ile, transfer (tRNA) delebilir. Her bir amino aside aid spesifik bir tRNA molekülü vardır; bunu, tRNA molekülü içinde, taşınacak olan amino asid’e aid kodon’a bağlanan bir üçüz an tikodon’nun varlığı sağlar. Bu, alanin tRNA ve tirozin tRNA,nın yapılarının şekillerle gösterildiği Bahis : 4,de anlatılmıştır. Aktive olunmuş amino asid’in spesifik bir tRNA molekülünü transferin’den sonra, amino asid aktive edici enzim ve AMP, Şekil 5-2′de gösterildiği gibi serbest hale gelirler.
Protein sentezinde üçüncü aşama, daha önce tanımlanmış olan ribozoma aid RNA kalıbı olan haberci ribonükleik asid (mRNA)’! ilgilendirir. tRNA kompleksi (amino-açil-tRNA)’nin, üçüz nükleotid şifresine göre, mRNA üzerinde bulunan amino asid’e aid bir kodonla birleştiği yer burasıdır. Bu ko-don, amino asid-taşıyan tRNA molekülü üzerinde bulunan antikodon’u «tanır». Sonuç, amino asidlerin mRNA kalıbının emrettiği özel bir dizi halinde bir sıralanışından ibarettir.
Bir proteinin primer yapısını teşkil etmek üzere amino asidlerin sıralanışlarının husule
gelmesinde rol oynayabilen”başlıca aşamalar, şematik olarak Şekil yukarıda gösterilmiştir (Watson, 1963). Söz konusu polipeptid zinciri E. Co/fde olduğu gibi N-formilmetio-nil-tRNA’yı bağliyan (aşağıya bak.) bir zincir başlatıcı kodon’dan veya hayvanlarda olduğu gibi bir amino asid taşımayan bir tip tRNA’yı bağlayan özel bir zincir başlatıcı kodondan gelen işaretle başlar. Ondan sonra zincir, N-terminal amino asid ile başlayan bireysel amino asidlerin biribiri arkasından eklenmesi ile uzar. Büyüyen zincirin öteki ucu bir tRNA-amino asid molekülüne yapışır. Bunun amino asid taşıyan ucu bir adenozin kısmıdır. Protein sentezi sırasında, tRNA, spesifik olarak ribozomlara bağlanır, fakat her bir ribozom sadece bir tRNA molekül’ü sağlar, Söz konusu ribozomun kendisi, çeşitli kon-santrasyonlardaki iki değerli katyonlar (mutad olarak Mg+ + kullanılır) aracılığı ile biribirinden ayrılabilir altünitelerden (su-bünitelerderi) oluşmuştur. Ribozoma aid alt-üniteler kendilerinin sedimantasyon sabitelerine göre sınıflandırılırlar; örneğin E. Coli’ de ribozom’lar 30 S ve 50 S altüniteleri’ne ayrılabilirler. Bir 30 S alt ünitesinin bir 50S alt ünitesi ile yaptığı aggregat, protein sentezinde aktif olan 70 S ribozomunu teşkil eder tRNA molekülünü yaklaşık olarak 30 nûkleotid’lik bir mesafe boyunca bağlayan, 70 S ribozom’unun bu 30 S alt-ünitesidir, ve büyümekte olan polipeptid zincirinin ken disine’bir molekül tRNA aracılığı ile bağlan dığı kısım ise 50 S alt-ünitesidir.
,H 2N-AA ı diye adlandırılan N-terminal a mino asid, E. Co/i”de zincir başlatıcı olarak hareket eden N-formilmefionin; hayvan hüc releri içinde, herhangi bir başka zincir baş latıcı (belkide valin veya başka özel tRNA başlatıcı) olacaktır. tRNA’a bağlanmış bulunan C-terminal AA4. söz konusu ribo zom’un 50 S alt-ünitesi ile birleşmiş ve AAS diye adlandırılan yeni gelen amino asid 30 S alt ünitesine bağlanmış olacaktır.
Belli bir aralıkta, fonksiyon yapan herbir ribozom, sadece bir tane büyümekte olan po lipeptid zinciri taşır. Bu zincir büyüdükçe
amino terminal uç, yukarıda kaydolunduğu gibi tRNA molekülünün birleştiği yerde bulunan yeni amino asid’lerin
eklendiği noktadan uzağa göçer. Bu tRNA molekülünün kendisi, söz konusu ribozom’un 30 S alt-üni-tesine bağlanmıştır. Ribozom üzerinde pep-tid bağı teşekkülünün meydana gelebildiği sadece bir özel yer bulunduğu bilinmektedir. Bu nedenle ribozomlann.tRNA kalıbı boyunca, bu kalıp üzerinde bulunan bir sonraki şifreli
trinükleotid yerini ribozom üzerinde, büyümekte olan peptid zincirine eklenecek bir sonraki amino asidin tRNA kompleksini kabul edebilecek pozisyona getirecek şekilde göçtükleri kabul olunur. Bu tarzda tek bir mRNA molekülü bir kaç ribozoma hizmet edebilir (her bir mRNA molekülüne aid 6-8′e varacak kadar çok 70 S ribozom’u polizomlar veya ergozom’lar denen yapıları teşkil ederler). Bundan, ribozom’Iarın daha önceden üzerinden geçmiş bulundukları RNA kalıbının uzunluğuna uyarak polipeptid zincirleri
nin, biribirini izleyen ribozora’ların bir sonrakinde, ondan önceki ribozomdan gittikçe daha uzun olmaları gerektiği de anlaşılacaktır.
Haberci RNA molekülleri sonsuz şekilde fonksiyon yapmazlar. Bakterilerden ibaret bir sistemde, yeni mRNA’nın sentezi, akti-nomisin D (daktinomisin) denen antibiyotik’in eklenmesi ile bloke olunabilir. Bu deneysel yaklaşımı kullanarak Levinthal (1962) bakterilere aid (bakteriyel) RNA kalıbının, ortalama olarak sadece 10-20 defa fonksiyon yaptığını tespit etti. Fare karaciğerinden izole olunan ribozom’lar da daha önceden sağlam hayvana aktinomisin D enjekte olunmasından etkilenmişlerdi. Bu ribozom’ların, mRNA’nın degradasyonu ve aktinomisin D tarafından yeni mRNA sentezinin önlenmesi yüzünden, alt-ünitelere parçalandıkları tespit olunmuştu (Staehelin ve arkadaşları, 1963). RNA kalıbının teşekkülü aslında nükle-üs’e aid DNA tarafından sağlanan bilgiye bağımlı olduğundan, DNA’nm değişikliğe uğraması veya yok olması, protein sentezinin durmasına yol açar, çünki yıkılan RNA kalıplarının yerini alacak yeni RNA kalıpları teşkil etme olanağı yoktur. Bu soruna bir kaç deneysel yaklaşım sayesinde, gerçekten, ribo-zoma aid (ribozomal) kalıpların, aynı zamanda görev gören DNA bulunmaksızın, çok sınırlı bir period dışında, görev görmedikleri sonucuna varılmıştır.
Birçok antibiyotikler, protein senteziniçeşitli aşamalarda bozarlar. Mitomisin, DNAlifleri arasında çift değerli olarak bağlanmış apra :-bağlantı ar husule getirir; böylece, liflerin, hücre bölünmesinin gidişinde, DNA’nm kopya olunması için gerekli olan, birbirlerinden ayrılmalarını önler. Bunun bir sonucu ola-Tak hücrelerin bölünmesi önlenir, fakat haberci RNA teşekkülü ve protein sentezinin daha sonraki safhaları hâlâ_husule gelebilir. Daha önce kayd olunduğu gibi aktinomisin D (daktinomisin, kosmojen) haberci RNA teşekkülünü önler. Kendisi bazı malin tümörlerin büyümesini kontrol altına almak amacı ile kullanılmıştır. Aktinomisin D, deneysel olarak, protein te-sekkülündeki değişikliklerin mRNA teşekkülü oranındaki değişikliklere bağlı oluş derecesini tayin etmekte de değerlidir, çünkü aktinomisin daha fazla mRNA teşekkülünü önler; fakat varolan mRNA kullanılarak pep-tid’lerin üretilmesi üzerinde bu antibiyotikin pek az etkisi vardır. Tetrasiklin, streptomisin ve kloramfenikol, ribozomlara aid aktiviteyi inhibe eden antibiyotiklerin örnekleridirler. Tetrasiklin, aminoaçil tRNA’ın ribo-zom’un 30 S alt-ünitesi üzerindeki başlatıcı (initiator) yer ile birleşmesini önlemek sureti, ile, aminoaçil tRNA’nm mRNA’ya bağlanmasını inhibe eder. Streptomisin ribozomla-rın 50 S alt-ünitelerine bağlanarak proteinlerin sentez oranında bir azalmaya ve ayni zamanda mRNA kodonlarının yanlış okunmasına bağlı olarak hatall proteinlerin husule gelmesine neden olur. Kloramfenikol, bakterilere aid ribozomların üzerinde bulunan yerler için bir haberci RNA ile yarışa girebilir. Neomisin B, aminoaçil tRNA’nın*mRNA-ri-bozom kompleksleri üzerine bağlanmasını bozar.
Puromisin, tRNA üzerinde amino asid-leri bağlayan yerlere benzeyen bir birle
siktir. Bu antibiyotik, içinde, kendisine büyümekte olan bir peptid zincirinin bağlanabileceği serbest bir amonyum gru pu ba taşır. Bununla beraber bu kompleks, kendisini ribozom’a bağlamak için gerekli olan diğer enzimlerle birleşmiş hale gelemediği için, gelişmekte olan peptid zinciri ribo zomdan ayrılır ve böylece bu zincirin daha fazla büyümesi önlenir. Puromisin, prote inlerin sentezinin bu fazının sadece son saf halarında peptid sentezini önlemek üzere ey leme geçtiği için, kendisi belli bir fizyolojik değişikliğin yeni proteinin teşekkülüne ba ğımlı olup olmadığını denemek hususunda deneysel bakımdan faydalı bir birleşiktir. Örneğin, eğer gözlenen bir değişiklik puromi sin’in eklenmesinden ileri gelir, fakat akti nomisin’in eklenmesinden ileri gelmezse, bu değişikliğin, önceden-var olan mRNA’dan protein teşekkülü oranı üzerindeki bir etkiye bağlı olduğu ve yeni mRNA teşekkülü
oranı üzerindeki bir etkiye bağlı bulunmadığı ka bul olunur. Puromisin, deneysel olarak, en zim aktivitesindeki bir artış gibi bir olayın protein sentezine bağımlı oluş derecesini de nemek amacı ile kullanılmıştır. Bu tekst için de başka yerde enzim husule getirme olayına değinliecektir. Bu terim, bir subtratın, o sub strat’a spesifik enzimin aktivitesinde adap tasyona bağlı bir artış husule getirme yete neğim gösterir. Hayvan dokularında buna bir örnek, triptofan tarafından triptofan pirolaz aktivitesinin husule getirilişidir. Bu, yetişkin hayvanda olduğu kadar yeni doğmuş
hayvanda da gösterilebilir. Puromisin, yeni doğmuşta bu enzimde gelişmeye bağlı (deve-lopmental) normal artışı tamamen engeller (bloke eder) ve yetişkinde bunun dışında gözlenen adaptasyona bağlı artışın yaklaşık olarak %70′ini inhibe eder. Bu nedenle’ yeni doğmuşta pirolaz aktivitesinde meydana gelen artışın tamamen yeni proteinin teşekkülüne bağıl olduğu, halbuki yetişkinde gözlenen artışın kısmen yeni proteinin sentezine ve kısmen daha önceden varolan bir protein ön-maddesinin (prekursor) aktivasyonuna bağlanabilir nitelikte olduğu sonucuna varılmıştır (Nemeth, 1962).
Kaynakça:
Kitap: Fizyolojik kimyaya bakış
Yazar: Namık Kemal Menteş
Kitap:Genel Biyoloji
Yazar: Gülriz Akkoyun
Ve bazı internet siteleri (resimler için)
Kategori: Biyoloji