Etiket: protein sentezi

Yayım tarihi

Minimal Bakteriyel Genom Dizayn Edildi ve Sentezlendi

Biyoloji biliminin en temel amaçlarından birisi her bir genin moleküler ve biyolojik fonksiyonunu anlamaktır. Bunu öğrenmek için en geçerli yaklaşımlardan birisi, araştırılmak istenen genin de içinde (gene ait nükleotit dizisini, protein sentezlemek için gerekli olan aktif gen bölgeleri ile birlikte) bulunduğu minimal genomlar (DNA) dizayn etmek ve sentezlemektedir. 2010 yılında parazit bir mikroorganizma olan Mycoplasma mycoides türünün genomunu baz alan 1079-kb (1.079.000 bazlık nükleotit dizisi) mini genom kimyasal olarak sentezlenmiş, sitoplazma içerisine enjekte edildiğinde ise hücre büyümesini uyararak harekete geçirmişti.

Burada araştırmada üretilen JCVI-syn3.0 adı verilen genomu barındıran hücreler görülüyor. Bu genom ile yaşamsal aktivitelerini devam ettirebilen küresel yapıdaki bakteriyel hücrelerden oluşan koloni gösterilmiş. Görseldeki ölçek 200 nanometre (metrenin milyarda biri) uzunluğu temsil etmektedir.
Burada araştırmada üretilen JCVI-syn3.0 adı verilen genomu barındıran hücreler görülüyor. Bu genom ile yaşamsal aktivitelerini devam ettirebilen küresel yapıdaki bakteriyel hücrelerden oluşan koloninin altında gösterilen ölçek 200 nanometre (metrenin milyarda biri) uzunluğu temsil etmektedir.

Yeni bir araştırmada ise Clyde A. Hutchison III ve çalışma arkadaşları bu genomun uzunluğunu 473 geni içeren 531 kilobazlık (531.000 nükleotitten oluşan dizi) daha küçük bir genoma dönüştürmek üzere dizayn geliştirerek, bu genomu sentezledi ve döngüyü teste tabi tuttu. Transkripsiyon ve translasyon gibi protein sentezi süreçlerinde kilit rolleri olan genleri bulunduran bu genom, bu genlerin yanı sıra 149 adet fonksiyonu bilinmeyen gene ait dizileri de barındırıyor.

 

1984 yılında kendiliğinden bölünme yeteneği kazandırılmış mikoplazmalar rapor edilmişti ve yaşamsal aktivitelerin temelini anlamak için bu canlılar model olarak alınıyordu. O günden beri bu alanda yapılan tüm araştırmalar, yaşam için zorunlu olan genleri saptamak için bilimcileri, üretilen genomları daha az gen barındıracak şekilde dizayn etmeye itmekteydi. Yine de üretilen tüm genomlar, (yaşayan canlılar baz alınarak) bir biçimde yaşamsal aktiviteler için gerekli olan temel genlerden başka genler de içeriyordu ve genom büyüklüğünde küçülmeye gitmek hep mümkün görünüyordu.

Bütün halinde üretilen genomlar, kimyasal olarak laboratuvar ortamlarında sentezlenmiş oligonükleotitlerden (birkaç nükleotitlik DNA dizileri)  elde edilebiliyor ve alıcı hücrelere verilerek yaşamsal işlev görüp göremeyecekleri test edilebiliyor.

 Sonuçlar, 1079 kilobaz çiftlik sentetik genomun (JCVI-syn1.0) yaşamsal aktiviteleri devam ettirebilmekle beraber küçültülebildiğini gösteriyor. Dizayn döngüsü olarak düşünebileceğimiz döngünün üç kez fazladan gerçekleştirilmesi ile safi yaşamsal genler geriye kalacak biçimde 531 kilobaz çifti uzunluğundaki daha kısa DNA (JCVI-syn3.0 – 531 kbp, 473 gen) sentezlenmiş oldu. Bu da doğada kendi kendine bölünerek üreyen canlılarda olan en kısa genomdan bile daha kısa olduğundan yaşamsal olarak bir anlamda bugüne kadarki en verimli genom üretildi diyebiliriz.

Four design-build-test cycles produced JCVI-syn3.0. (A) The cycle for genome design, building by means of synthesis and cloning in yeast, and testing for viability by means of genome transplantation. After each cycle, gene essentiality is reevaluated by global transposon mutagenesis. (B) Comparison of JCVI-syn1.0 (outer blue circle) with JCVI-syn3.0 (inner red circle), showing the division of each into eight segments. The red bars inside the outer circle indicate regions that are retained in JCVI-syn3.0.
Solda dizayn-yapım-test üçlemesinin döngüsü infografik haline getirilmiş. Mevcut araştırmada bu döngü üst üste dört kez tekrarlandı ve bugüne kadarki en kısa yapay yaşamsal genom üretilmiş oldu. Sağda ise daha önce üretilen daha uzun dairesel DNA JCVI-syn1.0 mavi renk ile gösterilmiş. Buna karşılık içerdeki kısa yapay genom JCVI-syn3.0’ün dışardaki genomun kırmızı ile gösterilmiş çıkıntılar halinde görünen parçalarından üretildiği anlatılıyor.

 

Kaynak :

  • Bilimfili,
  • Clyde A. Hutchison III. , et al., Design and synthesis of a minimal bacterial genome, Science , 25 Mar 2016:Vol. 351, Issue 6280, DOI: 10.1126/science.aad6253
Yayım tarihi

Peptidil transferaz

Peptidil transferaz, hücresel makine içindeki proteinlerin sentezinde önemli bir rol oynayan önemli bir ribozimdir. Bu enzim, özellikle protein sentezinin translasyon aşamasında, ribozomun fonksiyonunun ayrılmaz bir parçasıdır. “Peptil transferaz”ın etimolojisi, peptidlere atıfta bulunan “sindirilmiş” anlamına gelen Yunanca “peptidos” kelimesine ve peptidil gruplarının aktarılmasındaki işlevini belirten “transferaz” kelimesine kadar uzanır. Peptil transferazın keşfi ve karakterizasyonu, moleküler biyoloji ve protein sentezinin inceliklerine ilişkin anlayışımızı önemli ölçüde geliştirmiştir.

Peptidil transferazın birincil işlevi, mRNA’nın fonksiyonel proteinlere dönüştürülmesinde kritik bir adım olan amino asitler arasındaki peptid bağlarının oluşumunu katalize etmektir. Bu enzimatik aktivite, peptidil transferaz merkezinin (PTC) bulunduğu ribozomda meydana gelir. Ribozom, mRNA şablonunu, tRNA’ları ve proteinleri sentezlemek için gerekli enzimatik mekanizmayı bir araya getirerek iskele görevi görür. Translasyon sırasında aminoasil-tRNA’lar, mRNA ile kodon-antikodon etkileşimlerinin rehberliğinde spesifik amino asitleri ribozoma iletir. Peptidil transferaz daha sonra büyüyen polipeptit zincirinin P bölgesine bağlı tRNA’dan A bölgesine bağlı tRNA’ya bağlı amino aside transferini katalize eder, böylece yeni bir peptid bağı oluşur.

Peptidil transferaz aktivitesinin geleneksel bir protein enzimi tarafından değil, bir ribozomal RNA (rRNA) bileşeni tarafından gerçekleştirildiğinin anlaşılması önemli bir atılımdı. Bu keşif, ribozimler veya katalitik aktiviteye sahip RNA molekülleri kavramının altını çizdi ve tüm enzimlerin protein olduğu yönündeki hakim dogmaya meydan okudu. Dolayısıyla ribozom, rRNA’nın yalnızca yapısal değil aynı zamanda katalitik olarak aktif olduğu ve peptidil transferaz aktivitesini bünyesinde barındıran bir ribonükleoprotein kompleksidir.

İleri Okuma

  1. Moore, P.B., & Steitz, T.A. (2003). The involvement of RNA in ribosome function. Nature, 418(6894), 214-219.
  2. Nissen, P., Hansen, J., Ban, N., Moore, P.B., & Steitz, T.A. (2000). The structural basis of ribosome activity in peptide bond synthesis. Science, 289(5481), 920-930.
  3. Schmeing, T.M., & Ramakrishnan, V. (2009). What recent ribosome structures have revealed about the mechanism of translation. Nature, 461(7268), 1234-1242.
  4. Steitz, T.A. (2008). A structural understanding of the dynamic ribosome machine. Nature Reviews Molecular Cell Biology, 9(3), 242-253.
  5. Weinger, J.S., Parnell, K.M., Dorner, S., Green, R., & Strobel, S.A. (2004). Substrate-assisted catalysis of peptide bond formation by the ribosome. Nature Structural & Molecular Biology, 11(11), 1101-1106.

Click here to display content from YouTube.
Learn more in YouTube’s privacy policy.

Open "Chapter 4 Translation Elongation and termination" directly
WordPress gururla sunar