Examkin

Soru

Zorluk: Çok zorGen İfadesinin Düzenlenmesi

Hücrede yanlış katlanmış protein birikimi (ER stresi) veya amino asit eksikliği gibi stres durumlarında, ökaryotik başlama faktörü 2'nin alfa alt birimi (eIF2αeIF2\alpha) spesifik kinazlar tarafından fosforillenerek inaktive edilir. Bu durum hücredeki genel protein sentezini (global translasyon) baskılarken, *ATF4* (*Activating Transcription Factor 4*) gibi stres yanıt proteinlerinin sentezinin paradoksal olarak artmasına neden olur. *ATF4* mRNA'sının 5′5' translasyonu yapılmayan bölgesinde (5′5' UTR) yer alan iki adet yukarı akış açık okuma çerçevesinin (uORF1 ve uORF2) bu süreçte merkezi bir rol oynadığı gösterilmiştir. Buna göre, hücresel stres sırasında *ATF4* protein düzeyinin artmasını sağlayan temel moleküler mekanizma aşağıdakilerden hangisidir?

  1. eIF2−GTP−Met−tRNAiMeteIF2-GTP-Met-tRNA_i^{Met} üçlü kompleks miktarının azalması sonucu, uORF1'i çeviren ribozomun inhibitör özellikli uORF2'yi tarayarak geçmesi ve ana başlatıcı kodona ulaşmasıCevap
  2. B
    uORF2 dizisinin bir İç Ribozom Giriş Bölgesi (IRES) gibi davranarak, fosforillenmiş eIF2eIF2 faktöründen bağımsız olarak ribozomu doğrudan ana okuma çerçevesine yönlendirmesi
  3. C
    Stresle aktive olan spesifik endonükleazların, 5′5' UTR bölgesindeki inhibitör uORF2 segmentini kırparak mRNA'dan uzaklaştırması ve doğrudan ana AUG dizisini erişilebilir kılması
  4. D
    Fosforillenmiş eIF2αeIF2\alpha faktörünün, mRNA üzerindeki uORF bölgelerine bağlanarak bir transkripsiyonel 'enhancer' gibi davranması ve mRNA sentez hızını artırması
  5. E
    Ribozomun uORF1 translasyonu sonrası mRNA'dan ayrılmayıp, sızıntılı tarama (leaky scanning) yöntemiyle uORF2'yi tanıyamayacak kadar hızlı ilerlemesi

Cevap

Hücredeki düşük eIF2−GTPeIF2-GTP seviyeleri nedeniyle uORF1 sonrası ribozomun inhibitör uORF2 dizisini atlaması ve ana başlatıcı kodona ulaşması
Hücresel stres durumunda eIF2αeIF2\alpha fosforillenir ve translasyonu başlatmak için gerekli olan eIF2−GTP−Met−tRNAiMeteIF2-GTP-Met-tRNA_i^{Met} (üçlü kompleks) miktarı kritik düzeyde azalır. Normal şartlarda bu kompleks bol olduğu için ribozom uORF1'i bitirdikten hemen sonra yeni bir kompleks bağlar ve inhibitör özellikli uORF2'yi çevirerek ana ORF'ye ulaşamadan mRNA'dan ayrılır. Stres altında ise ribozomun yeni bir üçlü kompleks bağlaması gecikir. Bu gecikme sırasında ribozom inhibitör uORF2 bölgesini 'boş' (taramalı olarak) geçer ve ana *ATF4* başlatıcı kodonuna ulaştığında nihayet kompleksi bağlamış olarak sentezi başlatır. Bu mekanizmaya 'gecikmiş yeniden başlama' (delayed re-initiation) denir.

Adım Adım Çözüm

1
Stres sinyalinin analizi
eIF2αeIF2\alpha fosforillenir.
Stres kinazları (PERK, GCN2 vb.) global translasyonu durdurmak için eIF2'yi inaktive eder.
2
Üçlü kompleks miktarının değerlendirilmesi
eIF2−GTP−Met−tRNAiMeteIF2-GTP-Met-tRNA_i^{Met} (üçlü kompleks) azalır.
Fosforillenmiş eIF2, eIF2B'yi (GTP değişim faktörü) inhibe ederek GTP yüklenmesini engeller.
3
uORF1 translasyonu ve sonrası
uORF1 her durumda çevrilir ancak sonrası farklılık gösterir.
uORF1 çok kısadır ve ribozomun küçük alt birimi translasyon bitiminde mRNA'da kalmaya devam eder (re-initiation).
4
Stres altındaki re-initiation sürecinin takibi
Ribozom uORF2'yi pas geçer (skip).
Üçlü kompleks az olduğu için ribozom uORF2'ye gelene kadar yeni bir kompleks bağlayamaz ve oradaki başlatıcı kodonu tanıyamaz.
5
Ana ORF (ATF4) sentezi
Ana başlatıcı AUG'den translasyon başlar.
Ribozom inhibitör uORF2'yi geçtikten sonra, ana ATF4 AUG dizisine ulaşana kadar geçen sürede üçlü kompleksi bağlar ve translasyonu başlatır.

Anahtar Kavram

uORF aracılı translasyonel re-initiation kontrolü ve Entegre Stres Yanıtı (ISR)

Alternatif Yöntem

eIF2 fosforilasyonunun etkisini anlamak için 'üçlü kompleks kazanma hızı' ile 'mRNA üzerindeki mesafe' arasındaki ilişkiyi düşünün. Stres = Düşük hız = Daha uzun mesafe tarama = İnhibitör bölgelerin atlanması.
Tahmini Süre:2m 30s
Bu soruyu puanla

Konular

Gen İfadesinin Düzenlenmesi

Bu konudan daha fazla soru