GEN SUSTURMA Prof. Dr. Salih Kuk Erciyes Üniversitesi Tıp Fakültesi Parazitoloji Anabilim Dalı
Feb 22, 2016
GEN SUSTURMA
Prof. Dr. Salih KukErciyes Üniversitesi Tıp Fakültesi Parazitoloji Anabilim Dalı
Gen Susturma Sunu Akışı
• Tanımı, Gen Susturma nedir?
• Tarihçe
• Önemi
• Genetik, Epigenetik
Gene Silencing
• Gen susturma
• Gen sessizleştirme
• Gen baskılama
Gene ve Protein
Transkripsiyon;DNA'dan RNA'ya genetik bilginin aktarımıdır
Gene ve Protein
TranslasyonmRNA’lardaki koda uygun polipeptit sentezi
Gen ifadesinin düzenleme basamakları
• Kromatin bölgeleri• Transkripsiyon• Transkripsiyon sonrası değişimler• RNA taşınımı• Translasyon• mRNA bozulumu• Translasyon sonrası değişimler
Gen ve Protein
Genler;
transkripsiyonel
ve
post-transkripsiyonel
olarak düzenlenir
Gen Susturma Nedir?
Gen regülasyonun epigenetik düzeyde
düzenlenmesi
Tarihçe
• DNA,
• Gen, Gen ekspresyonu,
• Genetik,
• Nobel Ödülleri
Tarihçe
1962 Nobel Ödülü• Çift zincirli DNA• James Watson, Francis Crick, ve Maurice
Wilkins
Tarihçe
1965 Nobel Ödülü• Genin mRNA’ya transkripsiyonu• Francois Jacob ve Jasques Monod
Tarihçe
1968 Nobel Ödülü• 20 amino asit için üçlü kod• Marshall Nirenberg ve Hargobind Khorana
Tarihçe
1993 Nobel Ödülü• Uzun RNA molekülleri• Philip Sharp ve Richard Roberts – 1977
Tarihçe
1989 Nobel Ödülü• RNA’nın katalizör rolü• Sidney Altman ve Thomas Cech
Tarihçe
2006 Nobel Kimya Ödülü• Ökaryotik transkripsiyon mekanizması• Roger Kornberg
Tarihçe
2006 Tıp ve Fizyoloji Nobel Ödülü• RNA interferens• Andrew Fire ve Craig C. Mello -1998
Gene Susturmanın Keşfi
• Wingard• Tütün bitkisindeki bir infeksiyonu • “Journal of Agriculture Research” -1928
• Üst yapraklarında gözlenen infeksiyonun alt yapraklara direnç kazandırdığını söylemiş
• Bu durumun ancak bu infekte yapraklardan aşağıya bilgi aktaran bir madde sayesinde olabileceği
Wingard SA. Hosts and symptoms of ring spot, a virus disease of plants. J Agric Res 1928; 37:127.
Gene Susturmanın Keşfi
• Bitkilerdeki bazı renk pigmentlerinin ifadesinde gözlenen bu olgu Transpozon adı verilen bazı hareketli genetik elemanların hem kendilerini hem de homolog kromozom odağını susturma
• Mantarlarda da gözlenen bu durum • Kalıp DNA’dan üretilen mRNA ürününün
baskılanması
Bitkilerde Gen Susturma Çalışmaları
• Jorgensen ve arkadaşları • Amaç; Chalcone syntase (chs)’ın ekspresyonundan
sorumlu olan bir genin aktivitesini düzenleyerek daha mor petunyalar elde etmek
• Sonuç: Alacalı pigmentasyon ile daha beyaz petunyaların elde edildi
• Napoli C., Lemieux C., Jorgensen R., Introduction of A Chimeric Chalcone Synthase Gene Into Petunia Result in Supression of homologous Revesible Co-supression of Homologous Genes in Trans, The Plant Cell, 1990; 2, 279-289.
Bitkilerde Gen Susturma Çalışmaları
• Sitozolik chs mRNA’sının transkripsiyonunun azalması ile ilgili olmadığını
• Nukleusda transkripsiyonun devam ediyor
Transkripsiyon sonrası RNA parçalanmasını ifade eden
transkripsiyon sonrası gen baskılama (post-transcriptional gene silencing, PTGS) olarak
tanımlanmıştır
Bitkilerde Gen Susturma Çalışmaları
• Jorgensen ve ark., co-supresyon• Petunyaya aktarılan transgenin sadece kendi
kendisini değil aynı zamanda her nasılsa endojenik chs geninin ekspresyonunu da etkileyen bu olay sonrası hem endojenik ve hem de transgenik mRNA’nın kaybını tanımlamak için
• Sonraki çalışmalar;Transgenin ekspresyonunun, çift zincirli RNA (dsRNA) oluşumuna yol açtığını ve böylece PTGS’yi /cosupresyon’ u başlatmakta
Bitkilerde Gen Susturma Çalışmaları
• Bitkilerde ekzojen kaynaklı dsRNA’lar gen baskılamanın potansiyel indükleyicileridirler.
• Bu mekanizmanın biyolojik fonksiyonunun bitkilerin hedef viral RNA’nın parçalanmasını gerçekleştirerek RNA tarafından infeksiyona karşı verdikleri bir cevap
Transkripsiyon sonrası gen baskılama (post-transcriptional gene silencing, PTGS)/co-supresyon ya da
viral-indükleyici gen baskılama (viral-induced gene silencing, VIGS)
olarak tanımlanmaktadır
Mantarlarda Gen Susturma
• Quelling• Fungal sistemde bağımsız olarak homolojiye
göre gen baskılama fenomeni gözlenmiştir. • Neurospora crassa ,turuncu renkli
pigmentasyonunu sağlayan karotenoidlerin biyosentezi için gerekli albino1 (al1) geninin ekpresyonunu desteklemeye çalışma sırasında
Mantarlarda Gen Susturma• Quelling• Yabanil tip al1+ geni içeren N. crassa soyuna al1 geni
içeren bir plazmid aktarılmıştır. • Birkaç transformant sabit olarak baskılanmıştır ve albino
fenotipler gözlenmiştir.• al1 baskılanmış soylarda, eklenmiş al1 mRNA düzeyi
yabanil tip soyunkine benzerken doğal al1 mRNA’nın yüksek derecede azalmış transkripsiyon oranının homoloji bağlı durumda olgun mRNA düzeyini etkilemesi ile ilgili değil quelling ile ilgili olduğu gösterilmiştir
Antisens/sens yaklaşımı
• Oligonükleotid kullanımı ile gen ürünlerinin düzenlenmesi fikri ilk olarak antisens/sens yaklaşımı ile başlamıştır
• Antisens oligonükleotidler 15-25 baz lık yapay DNA zincirleri, hedef DNA Watson-Crick baz eşleşmesi kurallarına göre bağlanmak üzere tasarlanmışlardır
• Gen işlevi aydınlatılmış
RNA interferens
• Bitki ve mantar çalışmaları sonrası RNAi
• 1995- Guo ve Kempheus,-C.elegans’da gen ekspresyonunu baskılamak için sense RNA’nın da antisense RNA kadar etkili olduğunu tespit etmişlerdir
• RNAi’nin keşfedilmesi ile ilgili en büyük bilimsel hamle olan Fire, Mello ve arkadaşlarının Nobel ödüllü çalışmalarına öncülük etti
RNA interferens
• 1998- Fire , Mello; sense ve antisense RNA’nın sinerjisini test etmek için:
• C. elegans’a bir kas proteinini kodlayan genin belli bir segmentine ait dsRNA enjekte edildi
• dsRNA karışımı, gen ekspresyonunu baskılamada 10 kat fazla/sense ve antisense RNA’ların tek başına
RNA interferens fenomeni
• Protozoa, • Nematod, • Artropodlarda• Meyve sineği, • Bitki, insan ve fareleri de içeren hemen hemen
bütün ökaryotlarda
RNA interferens
• C. elegans’da gözlenen RNA interferens
• Bitkilerde transkripsiyon sonrası gen baskılama (PTGS)
• Mantarlarda “Quelling”• Antisense RNA ile gen baskılama
RNA interferens
• RNAi, Science dergisi tarafından 2001’de “yılın molekülü”
• “2002 yılının en önemli bilimsel hamlesi” seçilmiştir.
RNA interferens (RNAi)
• Gen ifadesinin düzenlenmesinde etkili bir mekanizmadır
• “small interfering RNA (siRNA)” ve mikro RNA(miRNA)
• Küçük, • Protein kodlamayan ,• Gen ifadesinin negatif düzenleyicisi
Kodlamayan RNA’lar (non coding RNA)
• Gelişim, • Farklılaşma, • Hücre çoğalması ve • Apopitoz gibi önemli biyolojik süreçlerin
düzenlenmesinde rol alır.
Kodlamayan RNA’lar
siRNA miRNA
Ekzojen veya endojen kökenli
Endojen kökenlidir
mRNA’ya yüksek özgüllükte bağlanır
Bağlanma özgüllüğü daha az
Gen Susturmanın Önemi• RNA interferens doğal bir işlem• İn vitro siRNA kullanımıyla endojenik genlerin
ekspresyonunu baskılanabilir
• Fonksiyonel genomik araştırmalar
• İnsan ve diğer genom çalışmaları• RNAi diğer tekniklere göre daha hızlı ve ucuz bir metod
olarak fonksiyonel genomik araştırmalarında çok ideal bir teknik
Gen Susturmanın Önemi
• Gen terapisinde önemlidir• Bir hastalık normal bir proteinin fazla miktarda
ekspresyonundan ya da mutant bir proteinin ekspresyonundan kaynaklanıyorsa
Gen Susturmanın Önemi
• Kanser tanı ve tedavisinde önemlidir• Onkogenler ve viral infeksiyonlarda
• Kanser hücrelerindeki hücre döngüsü için önemli olan genlerin ve/veya anti-apoptotik genlerin ekspresyonlarını baskılayarak kanserin tedavisinde ve tanısında
Gen Susturmanın Önemi
• Pek çok hastalığın etyopatogenezinde miRNA’larla ilgili işlev bozukluklarının yer aldığı gösterilmiştir.
• miRNA’ların kanserli dokudaki ifade düzeylerinin ölçülmesiyle kanser prognozu ile ilgili bilgi sağlanabilmektedir
• miRNA’lar bu şekilde tümör belirteci olarak kullanılabilmektedir.
Gen Susturmanın Önemi
• Viral hastalıklar– HIV/AIDS, hepatit, SARS, influenza, insan papillomavirus
infeksiyonu gibi
• Nörodejeneratif hastalıklar – Parkinson ve Alzheimer gibi
• Metabolik hastalıklar, – Diyabet ve obezite gibi
• Romatizmal hastalıklar– Romatoid artrit
Gen Susturmanın Önemi
• Parazit
• Parazit hastalıklarında
Genetik
Genetik HER ŞEY, Her şeyin üstesinden gelir
Genetik
Genetik bir şey
Fakat her şey değil
Epigenetik
• Bitkisel ürünler• Et ve et ürünleri
• Müzik
• Mikro organizmalar, makroarganizmalar• Parazitler
SONUÇ
• Yapmış olmak• Hobi• Ülke kaynakları
• Biz ne yapıyoruz.
TEŞEKKÜRLERhttp//parazitoloji.erciyes.edu.tr
Twitter: @eruparazitoloji