Moleküler Biyoloji

173 soru

Ökaryotik hücrelerde gen ifadesinin düzenlenmesi sürecinde, tek bir gen lokusundan sentezlenen primer transkriptin (pre-mRNA) farklı şekilde işlenmesiyle, değişik dokularda fonksiyonel olarak birbirinden farklı protein izoformlarının (örneğin tiroidde kalsitonin, sinir sisteminde CGRP) üretilmesini sağlayan temel post-transkripsiyonel mekanizma aşağıdakilerden hangisidir?

Alternatif uç birleştirme (Alternative splicing)

RNA düzenlemesi (RNA editing)

DNA metilasyonu

Histon deasetilasyonu

RNA interferans (RNAi)

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Alternatif uç birleştirme (Alternative splicing)

Cevap

Alternatif uç birleştirme (Alternative splicing) mekanizması, aynı genden dokuya özgü farklı fonksiyonel özelliklere sahip proteinlerin üretilmesine olanak tanır.

Alternatif uç birleştirme, tek bir pre-mRNA molekülünden farklı ekzonların seçilerek birleştirilmesi sayesinde birden fazla olgun mRNA ve farklı protein izoformlarının sentezlenmesini sağlar. Bu mekanizma, insan genomundaki kısıtlı gen sayısına rağmen muazzam bir protein çeşitliliği oluşmasını açıklar.

Adım Adım Çözüm

Gen ifadesi sürecini transkripsiyon sonrası (post-transkripsiyonel) aşamada değerlendir.

Primer RNA'nın (pre-mRNA) olgun mRNA'ya dönüşüm süreci hedeflenir.

Soru, sentezlenen bir transkriptin farklı dokularda farklı ürünlere dönüşmesini sormaktadır.

Ekzon ve intron yapısını ve birleşme varyasyonlarını incele.

Belirli ekzonların bazı dokularda mRNA'ya dahil edilmesi, bazılarında ise dışlanması (exon skipping) gözlemlenir.

Bu süreç, proteinin amino asit dizilimini ve dolayısıyla fonksiyonunu değiştirir.

Kalsitonin ve CGRP örneğini bu mekanizma ile eşleştir.

Tiroidde 1-4. ekzonlar birleşerek kalsitonini, sinir sisteminde 1-3, 5 ve 6. ekzonlar birleşerek CGRP'yi oluşturur.

Bu, biyokimya literatüründe alternatif uç birleştirmenin en tipik klinik örneğidir.

Anahtar Kavram

Ökaryotlarda proteomik çeşitliliğin (protein sayısı > gen sayısı) en önemli kaynağı alternatif uç birleştirmedir.

Tahmini Süre:1m 0s

Soru 82Soru →

Moleküler genetik araştırmalar yapan bir ekip, $5.0$ kilobaz ( $kb$ ) uzunluğundaki dairesel bir DNA molekülünü Southern Blot yöntemiyle haritalandırmaktadır. DNA örneği farklı restriksiyon endonükleazları ile kesildikten sonra elektroforez yapılmış ve dairesel DNA üzerinde tek bir bölgeye spesifik radyoaktif işaretli bir prob ile hibridize edilmiştir. Otoradyografi sonuçları şu şekildedir:

* $EcoRI$ kesimi: $5.0$ kb'lık tek bant
* $BamHI$ kesimi: $3.0$ kb'lık tek bant
* $EcoRI + BamHI$ kesimi: $0.5$ kb'lık tek bant

Bu verilere göre, restriksiyon siteleri ve probun konumu ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

DNA molekülü üzerinde iki adet

EcoRI

, bir adet

BamHI

kesim bölgesi bulunmaktadır.

EcoRI

kesim bölgesi ile buna en yakın

BamHI

kesim bölgesi arasındaki mesafe

0.5

kb'dır.

Probun hibridize olduğu bölge,

BamHI

kesimiyle oluşan

2.0

kb'lık fragman içerisinde yer almaktadır.

Her iki enzimin de DNA üzerinde sadece birer adet kesim bölgesi bulunmaktadır.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $EcoRI$ kesim bölgesi ile buna en yakın $BamHI$ kesim bölgesi arasındaki mesafe $0.5$ kb'dır.

Cevap

Dairesel DNA üzerinde

EcoRI

sitesi ile en yakın

BamHI

sitesi arasındaki mesafe

0.5

kb'dır.

Southern Blot analizinde sadece probun hibridize olduğu fragmanlar görünür hale gelir.

5.0

kb'lık dairesel DNA'da

EcoRI

tek bir noktadan keserek molekülü lineerize etmiş (

5.0

kb bant),

BamHI

ise en az iki noktadan keserek molekülü

3.0

kb ve

2.0

kb'lık parçalara ayırmıştır. Prob

3.0

kb'lık fragmana bağlandığı için otoradyografide bu bant görülür. Her iki enzimle yapılan çift kesimde

0.5

kb'lık bandın görülmesi,

EcoRI

sitesinin, probun üzerinde bulunduğu

3.0

kb'lık fragmanı bir ucu

EcoRI

diğer ucu

BamHI

olacak şekilde

0.5

kb ve

2.5

kb'lık iki parçaya böldüğünü ve probun

0.5

kb'lık tarafta kaldığını kanıtlar.

Adım Adım Çözüm

Toplam molekül uzunluğunun belirlenmesi

DNA toplamda

5.0

kb'dır.

Dairesel bir molekülün tek bir enzimle (

EcoRI

) kesilmesi sonucu oluşan

5.0

kb'lık lineer bant, molekülün çevresinin toplam uzunluğunu verir.

BamHI kesim sitelerinin ve prob konumunun analizi

En az iki

BamHI

sitesi mevcuttur ve prob

3.0

kb'lık fragmandadır.

Sadece

BamHI

kesiminde

3.0

kb bant görülmesi, DNA'nın

3.0

kb ve

2.0

kb (görülmeyen) olmak üzere iki parçaya ayrıldığını ve probun

3.0

kb'lık parçaya hibridize olduğunu gösterir.

Çift kesim (EcoRI + BamHI) verilerinin yorumlanması

EcoRI

sitesi, probun üzerinde bulunduğu

3.0

kb'lık bölgeyi bölmektedir.

Çift kesimde probun

0.5

kb'lık bir fragmanda kalması,

EcoRI

sitesinin probun bulunduğu bölgeyi bir ucu

EcoRI

diğer ucu

BamHI

olan

0.5

kb'lık bir parçaya ayırdığını gösterir.

Haritalandırma sonucunun doğrulanması

EcoRI

BamHI

mesafesi

0.5

kb.

Probun bağlandığı

0.5

kb'lık parça, iki enzim sitesi arasındaki mesafeyi doğrudan temsil eder.

Anahtar Kavram

Restriksiyon haritalandırması ve Southern Blot yorumlama

Soru 83Soru →

Ökaryotik hücrelerde gen ifadesinin post-transkripsiyonel düzeyde düzenlenmesinde kritik rol oynayan ve yaklaşık $21-23$ nükleotid uzunluğunda olan mikroRNA'ların (miRNA) etki mekanizması ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

RISC kompleksi ile birleşerek hedef mRNA'nın 3' UTR bölgesine bağlanır ve translasyonel baskılama veya mRNA yıkımına neden olurlar.

DNA üzerindeki promotör bölgelerine doğrudan bağlanarak RNA polimeraz II enziminin bağlanmasını sterik olarak engellerler.

Sadece prokaryotik hücrelerde bulunurlar ve polisistronik mRNA'ların parçalanmasından sorumludurlar.

mRNA'nın 5' ucundaki 7-metilguanozin başlık (cap) yapısını sentezleyerek mRNA stabilitesini artırırlar.

Translasyon sırasında ribozomun büyük alt birimine bağlanarak peptidil transferaz aktivitesini doğrudan inhibe ederler.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: RISC kompleksi ile birleşerek hedef mRNA'nın 3' UTR bölgesine bağlanır ve translasyonel baskılama veya mRNA yıkımına neden olurlar.

Cevap

miRNA'lar RISC kompleksi ile etkileşerek hedef mRNA'nın 3' UTR bölgesine bağlanır ve gen ifadesini post-transkripsiyonel olarak sustururlar.

miRNA'lar, gen ifadesini susturmak için RISC kompleksi adı verilen bir protein yapısına dahil olur. Bu kompleks, miRNA'nın taşıdığı dizi bilgisi sayesinde hedef mRNA'nın 3' UTR bölgesine bağlanır. Eğer dizi uyumu mükemmele yakınsa mRNA'nın endonükleolitik kesimine (yıkımına), uyum kısmi ise translasyonun fiziksel olarak engellenmesine yol açarak ilgili genin protein ürününün oluşmasını engeller.

Adım Adım Çözüm

miRNA'nın biyogenez sürecini hatırla.

Çekirdekte pri-miRNA olarak sentezlenir, Drosha ve Dicer enzimleriyle işlenerek matür miRNA haline gelir.

miRNA'nın fonksiyonel hale gelebilmesi için spesifik nükleazlar tarafından kesilmesi gerekir.

miRNA'nın efektör kompleksi ile ilişkisini belirle.

Matür miRNA, sitoplazmada RISC (RNA-Induced Silencing Complex) kompleksi içine dahil edilir.

miRNA tek başına değil, bir protein kompleksi aracılığıyla hedef mRNA'yı tanır.

Hedef mRNA üzerindeki bağlanma bölgesini tanımla.

miRNA, hedef mRNA'nın genellikle 3' UTR (untranslated region) bölgesindeki komplementer dizilere bağlanır.

Dizi özgüllüğü, miRNA'nın hangi genleri susturacağını belirler.

Bağlanma sonrası biyolojik sonucu analiz et.

Tam eşleşme varsa mRNA yıkımı, kısmi eşleşme varsa translasyonun baskılanması gerçekleşir.

Her iki durumda da sonuç ilgili proteinin sentezinin azalmasıdır.

Anahtar Kavram

Ökaryotlarda RNA interferans (RNAi) yoluyla post-transkripsiyonel gen susturulması.

Daha Fazla Pratik

siRNA ve miRNA arasındaki farkları (eksojen vs endojen kaynak, tam vs kısmi eşleşme) incelemek konuyu pekiştirecektir.

Tahmini Süre:50s

Soru 84Soru →

Steroid hormonlar, retinoidler ve D vitamini gibi lipofilik ligandlar tarafından aktive edilen nükleer reseptör süper ailesi üyeleri, hedef genlerin promotör bölgelerindeki spesifik dizilere bağlanarak transkripsiyonu düzenlerler. Bu reseptörlerin DNA bağlayıcı bölgelerinde (DBD) yapısal bütünlüğü stabilize etmek için $Zn^{2+}$ iyonlarını kullanan ve DNA çift sarmalının majör oluğuna (major groove) yerleşen karakteristik motif aşağıdakilerden hangisidir?

Çinko parmak (Zinc finger)

Lösin fermuar (Leucine zipper)

Heliks-dönüş-heliks (Helix-turn-helix)

Heliks-ilmek-heliks (Helix-loop-helix)

Beta-barel (Beta-barrel)

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Çinko parmak (Zinc finger)

Cevap

Nükleer reseptörlerin DNA'ya bağlanmasını sağlayan ve çinko iyonu içeren motif çinko parmak (zinc finger) motifidir.

Çinko parmak (zinc finger) motifi, steroid hormon reseptörleri, retinoid reseptörleri ve D vitamini reseptörü gibi nükleer reseptörlerin DNA bağlayıcı bölgelerinde karakteristik olarak bulunur. Bu motifte bir veya daha fazla çinko iyonu, protein yapısındaki sistein ve histidin yan zincirleri tarafından koordine edilerek proteinin katlanmasını stabilize eder ve bir alfa heliksin DNA'nın majör oluğuna yerleşerek spesifik dizileri tanımasını sağlar.

Adım Adım Çözüm

Nükleer reseptörlerin yapısal özelliklerini belirle.

Bu reseptörlerin ligand bağlama, DNA bağlama ve transaktivasyon bölgeleri vardır.

Reseptörün hangi kısmının DNA ile etkileşime girdiğini anlamak için gereklidir.

DNA bağlayıcı bölgedeki (DBD) metal koordinasyonunu analiz et.

Yapısal stabilite için sistein ve/veya histidin kalıntıları tarafından koordine edilen

Zn^{2+}

iyonları bulunur.

Çinko parmak motifi ismini bu metal koordinasyonundan alır.

Motifin DNA ile nasıl etkileşime girdiğini değerlendir.

Alfa heliks yapısı DNA'nın majör oluğuna yerleşerek baz dizisini tanır.

Transkripsiyon faktörlerinin DNA'ya özgü bağlanma mekanizması budur.

Anahtar Kavram

Nükleer reseptörlerde Çinko Parmak (Zinc Finger) motifi

Tahmini Süre:1m 15s

Soru 85Soru →

Ökaryotik transkripsiyon sürecinde RNA polimeraz II, sentezlenen RNA zincirine hatalı bir nükleotid eklendiğinde duraksar ve enzim kalıp üzerinde geriye doğru kayarak (backtracking) sentez ucunu aktif bölgeden dışarı çıkarır. Bu süreçte, hatalı RNA segmentinin hidrolitik olarak kesilmesini (cleavage) uyararak transkripsiyonun doğru şekilde yeniden başlamasını sağlayan faktör aşağıdakilerden hangisidir?

TFIIS

TFIIH

TFIIF

Rho faktörü

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: TFIIS

Cevap

Hatalı RNA segmentinin hidrolitik kesimini uyararak RNA polimeraz II'nin hata düzeltme sürecini koordine eden faktör TFIIS'tir.

Doğru yanıt olan faktör, RNA polimeraz II'nin aktif bölgesiyle etkileşime girerek onun hidrolitik aktivitesini (RNA zincirini kesme yeteneği) uyarır. Bu işlem 'backtracking' sonrası dışarıda kalan hatalı RNA ucunun atılmasını ve enzimin hatasız bir şekilde senteze devam etmesini sağlar. Bu mekanizma, ökaryotik RNA sentezinin sadakatini (fidelity) artıran temel süreçlerden biridir.

Adım Adım Çözüm

Hatanın saptanması

RNA polimeraz II'nin duraklaması ve geriye kayması (backtracking).

Kalıp diziye uygun olmayan bir nükleotid eklenmesi baz eşleşmesini bozar ve enzimin ilerlemesini engeller.

Düzeltme faktörünün katılımı

TFIIS faktörünün RNA polimeraz II kompleksine bağlanması.

Duraklayan kompleksin tekrar aktif hale gelmesi için dışsal bir uyarıcıya ihtiyaç duyulur.

Hidrolitik aktivitenin uyarılması

Hatalı RNA ucunun RNA polimeraz II'nin içsel nükleaz aktivitesiyle kesilmesi.

TFIIS, polimerazın aktif bölgesini modifiye ederek hidrolitik bir enzim gibi davranmasını sağlar.

Transkripsiyonun yeniden başlatılması

Serbest kalan 3'-OH ucundan doğru sentezin devam etmesi.

Hatalı segment uzaklaştırıldıktan sonra aktif bölge tekrar kalıp diziyle uyumlu hale gelir.

Anahtar Kavram

RNA Polimeraz II Hata Düzeltme (Proofreading) ve TFIIS

İpuçları

Bu faktör transkripsiyonun 'elongasyon' (uzama) fazında, özellikle enzim durakladığında devreye girer.

RNA polimeraz II'nin kendi nükleaz aktivitesini stimüle eden bir uyarıcı protein arıyoruz.

İsmi 'Transcription Factor II Stimulatory' kelimelerinden türetilmiştir ve backtracking sürecinin anahtarıdır.

Daha Fazla Pratik

TFIIH'nin helikaz ve kinaz aktivitelerinin transkripsiyon ve DNA tamiri (NER) arasındaki bağlantısını inceleyiniz.

Tahmini Süre:1m 40s

Soru 86Soru →

Ökaryotik hücrelerde selenosistein (Sec) amino asidinin translasyonel olarak polipeptit zincirine dahil edilmesi süreci; görev alan özgül moleküler bileşenler, enerji tüketimi ve inhibitör etkileşimleri açısından standart protein sentezi mekanizmalarından belirgin farklılıklar gösterir. Bu özel translasyonel süreçle ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?

Selenosistein, doğrudan bir aminoaçil-tRNA sentetaz tarafından yüklenmek yerine, önce seril-tRNA sentetaz aracılığıyla

tRNA^{[Ser]Sec}

üzerine serin olarak yüklenip ardından modifiye edilir.

Seril-

tRNA^{[Ser]Sec}

kompleksinin selenosisteinil-

tRNA^{[Ser]Sec}

'e dönüşümü sırasında, serin kalıntısının fosforillenmesi için

ATP

bağımlı bir kinaz (

PSTK

) aktivitesi gereklidir.

Selenosisteinil-

tRNA^{[Ser]Sec}

kompleksinin ribozomun A bölgesine taşınması, standart elongasyon faktörü 1A (

eEF1A

) yerine özgül bir faktör olan

eEFSec

aracılığıyla

GTP

harcanarak gerçekleştirilir.

UGA

kodonunun durdurucu sinyal yerine selenosistein girişi olarak okunmasını sağlayan SECIS elementi, ökaryotik mRNA'larda kodlayan bölgenin (ORF) hemen önündeki 5' UTR bölgesinde konumlanır.

Selenosistein sentezi ve ribozoma dahil edilmesi süreci, translokasyon adımını hedef alan Difteri toksini etkisinden bağımsızdır; çünkü toksin selenosistein girişini değil

eEF2

faktörünü inhibe eder.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $UGA$ kodonunun durdurucu sinyal yerine selenosistein girişi olarak okunmasını sağlayan SECIS elementi, ökaryotik mRNA'larda kodlayan bölgenin (ORF) hemen önündeki 5' UTR bölgesinde konumlanır.

Cevap

SECIS elementinin ökaryotik mRNA'larda 5' UTR bölgesinde bulunduğu ifadesi yanlıştır; bu yapı ökaryotlarda 3' UTR'de yer alır.

Doğru yanıt olan seçenek, SECIS (Selenocysteine Insertion Sequence) elementinin ökaryotik mRNA'lardaki konumunu hatalı vermektedir. Prokaryotlarda SECIS dizisi kodlanan bölgenin (ORF) içinde

UGA

kodonunun hemen yanında bulunurken, ökaryotlarda bu yapı her zaman stop kodonunun çok uzağında, 3' UTR (3' çevrilmeyen bölge) içerisinde yer alır. Bu yapısal fark, ökaryotik ribozomun

UGA

kodonunu selenosistein olarak okuması (recoding) için eEFSec faktörünü uygun şekilde konumlandırır.

Adım Adım Çözüm

tRNA Yükleme Aşaması

Seril-tRNA sentetaz,

ATP

kullanarak serini

tRNA^{[Ser]Sec}

üzerine yükler.

Selenosistein için özgül bir sentetaz enzimi bulunmaz.

Modifikasyon ve Enerji Tüketimi

PSTK enzimi serini fosforiller (

1 ATP

), ardından selenofosfat sentetaz ile aktif selenofosfat (

2 \sim P

bağı) eklenerek selenosistein oluşur.

Amino asit tRNA üzerinde sentezlenir.

Kod Değişimi (Recoding) ve Konum Analizi

Ribozom

UGA

kodonuna geldiğinde, 3' UTR'deki SECIS yapısı eEFSec faktörünü A bölgesine çağırır.

Ökaryotlarda SECIS'in 3' UTR'de olması, sistemin durdurucu kodonu tanımasını sağlar.

Elongasyon ve İnhibitör Kontrolü

eEFSec faktörü

GTP

harcayarak tRNA'yı A sitesine yerleştirir; bu süreç eEF2'yi etkileyen Difteri toksininden etkilenmez.

Difteri toksini sadece translokasyon (kayma) adımını katalize eden eEF2'yi ADP-riboziller.

Anahtar Kavram

Ökaryotlarda selenosistein (21. AA) birleşimi; özel bir tRNA (

tRNA^{[Ser]Sec}

), özel bir elongasyon faktörü (

eEFSec

) ve mRNA 3' UTR bölgesindeki SECIS elemanı varlığında gerçekleşir.

Daha Fazla Pratik

Selenosistein sentezindeki enerji maliyetini, standart bir amino asidin (4 yüksek enerjili bağ) maliyetiyle karşılaştırarak metabolik yükü analiz edin.

Tahmini Süre:3m 0s

Soru 87Soru →

Bir *Escherichia coli* hücresinin bulunduğu besiyerinde hem glukoz hem de laktoz konsantrasyonunun yüksek olduğu saptanmıştır. Bu metabolik koşullar altında, *lac* operonunun regülasyonu ve transkripsiyonel aktivitesi ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

Baskılayıcı (represör) protein operatör bölgesinden ayrılmıştır; ancak düşük

cAMP

düzeyi nedeniyle

CAP

proteininin promotora bağlanamaması sonucu transkripsiyon bazal (çok düşük) seviyededir.

Yüksek glukoz konsantrasyonu hücre içi

cAMP

düzeyini artırarak

CAP

proteininin aktivasyonuna ve operonun maksimum düzeyde ifade edilmesine neden olur.

Laktoz varlığına rağmen baskılayıcı protein operatör bölgesine bağlı kalmaya devam eder ve RNA polimerazın ilerlemesini fiziksel olarak engeller.

Operonun ifadesi, öncü (leader) dizisindeki yüksek laktoz seviyeleri nedeniyle oluşan translasyonel atenüasyon mekanizması ile durdurulur.

CAP

proteinine bağlı glukoz molekülleri, proteinin konformasyonunu değiştirerek promotora bağlanmasını ve transkripsiyonun başlamasını sağlar.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Baskılayıcı (represör) protein operatör bölgesinden ayrılmıştır; ancak düşük $cAMP$ düzeyi nedeniyle $CAP$ proteininin promotora bağlanamaması sonucu transkripsiyon bazal (çok düşük) seviyededir.

Cevap

Baskılayıcı protein operatörden ayrılmış durumdadır ancak düşük cAMP nedeniyle CAP-cAMP kompleksi oluşamadığından transkripsiyon bazal seviyede gerçekleşir.

Besiyerinde laktoz bulunması, indükleyici moleküllerin baskılayıcıyı operatörden uzaklaştırmasını sağlar; ancak glukozun varlığı hücre içi

cAMP

düzeyini düşük tutarak aktivatör bir protein olan

CAP

'ın promotora bağlanmasını engeller, bu da operonun tam güçle çalışmasını önler.

Adım Adım Çözüm

Laktoz varlığının etkisini değerlendir

Baskılayıcı (represör) protein inaktive olur.

Laktozdan türeyen allolaktoz, represör proteine bağlanarak onun operatör bölgesine olan ilgisini azaltır (Negatif kontrolün kalkması).

Glukoz varlığının etkisini değerlendir

cAMP

seviyesi düşer ve

CAP

inaktif kalır.

Yüksek glukoz, adenilat siklaz enzimini inhibe ederek

cAMP

sentezini azaltır.

cAMP

olmayınca

CAP

(Katabolit Aktivatör Protein) promotora bağlanamaz (Pozitif kontrolün yokluğu).

Net sonucu belirle

Transkripsiyon bazal (çok düşük) seviyededir.

Baskı kalkmış olsa da, RNA polimerazın promotora güçlü bağlanması için gereken

CAP

desteği olmadığı için ifade minimumdadır.

Anahtar Kavram

Lac Operonunda Çift Kontrol Mekanizması

Daha Fazla Pratik

Prokaryotik operonlarda 'pozitif kontrol' ve 'negatif kontrol' kavramlarını karşılaştırmalı olarak çalışınız.

Tahmini Süre:1m 30s

Soru 88Soru →

Hücresel transkripsiyon süreçleri; kullanılan polimeraz tipleri, promotör tanıma mekanizmaları ve spesifik inhibitörlere olan duyarlılıkları açısından yüksek düzeyde özelleşmiştir. Transkripsiyon inhibitörlerinin moleküler etki mekanizmaları ve seçicilikleri ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

\alpha

-amanitin, RNA polimeraz II'nin 'bridge helix' (köprü heliks) bölgesine bağlanarak enzimin DNA kalıbına olan ilk bağlanma afinitesini (initiation) seçici olarak azaltır.

Rifampisin, prokaryotik RNA polimerazın

\beta

alt ünitesine bağlanarak, yeni sentezlenen RNA zincirinin polimerazdan çıkış kanalını sterik olarak bloke eder.

Aktinomisin D, düşük konsantrasyonlarda (

0.04

\mu g/mL

) kullanıldığında nükleolusta gerçekleşen ve RNA polimeraz II tarafından yönetilen

mRNA

sentezini öncelikli olarak inhibe eder.

\alpha

-amanitin, yüksek konsantrasyonlarda bile RNA polimeraz III aktivitesini etkilemeyen, sadece RNA polimeraz II'ye özgü bir inhibitördür.

Rifampisin, transkripsiyonun uzama (elongation) evresinde nükleotid ekleme yönünü

3' \rightarrow 5'

olarak değiştirerek DNA-RNA hibridinin stabilitesini bozar.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Rifampisin, prokaryotik RNA polimerazın $\beta$ alt ünitesine bağlanarak, yeni sentezlenen RNA zincirinin polimerazdan çıkış kanalını sterik olarak bloke eder.

Cevap

Rifampisin, prokaryotik RNA polimerazın

\beta

alt ünitesine bağlanarak RNA çıkış kanalını sterik olarak bloke eder ve transkriptin uzamasını engeller.

Rifampisin, bakteriyel RNA polimerazın

\beta

alt ünitesine bağlanarak RNA sentezinin başlangıcında (2-3 nükleotidlik aşamada) sterik bir engel oluşturur. Bu engel, büyüyen RNA zincirinin polimerazın içindeki çıkış kanalından geçmesini imkansız hale getirerek transkripsiyonu durdurur.

Adım Adım Çözüm

Prokaryotik RNA polimeraz inhibitörü olan rifampisinin bağlanma bölgesinin belirlenmesi.

Rifampisin, kor enzimin

\beta

alt ünitesinde, aktif merkezin hemen yanındaki RNA çıkış kanalına bağlanır.

Bu bölge, sentezlenen RNA'nın enzimden ayrılma yoludur.

Rifampisinin sentez üzerindeki spesifik etkisinin analizi.

İlk fosfodiester bağlarının oluşumu engellenmez ancak RNA 2-3 nükleotide ulaştığında sterik engel nedeniyle daha fazla uzayamaz.

İlacın hacimli yapısı RNA zincirinin kanalda ilerlemesine izin vermez (sterik engel).

Ökaryotik inhibitörlerin (

\alpha

-amanitin ve Aktinomisin D) seçiciliklerinin karşılaştırılması.

\alpha

-amanitin Pol II (yüksek duyarlılık) ve Pol III'ü (düşük duyarlılık) etkiler; Aktinomisin D düşük dozda Pol I'i etkiler.

Enzimlerin yapısal farklılıkları inhibitörlere olan afinitelerini belirler.

Anahtar Kavram

Transkripsiyon İnhibitörlerinin Mekanizmaları ve Polimeraz Özgüllüğü

Soru 89Soru →

Ökaryotik hücrelerde gen ifadesinin transkripsiyonel düzeyde düzenlenmesinde rol oynayan 'güçlendirici' (enhancer) dizileri ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Sadece transkripsiyonun başlayacağı noktanın hemen üzerindeki

-35

-10

bölgelerinde yer alan baz dizileridir.

Etkiledikleri genden binlerce baz çifti uzaklıkta bulunabilir ve genin transkripsiyonunu oryantasyondan (yönelimden) bağımsız olarak artırabilirler.

RNA polimeraz II enziminin aktif bölgesine doğrudan bağlanarak enzimin nükleotid ekleme hızını (katalitik aktivitesini) artıran protein yapılarıdır.

Sentezlenen RNA'nın yönüyle uyumlu olması için sadece transkripsiyon yönünde (

5' \rightarrow 3'

) yani genin 'downstream' bölgesinde bulunabilirler.

Sadece çekirdekçikte (nükleolus) yer alan ve

rRNA

sentezinden sorumlu olan RNA polimeraz I tarafından tanınan bölgelerdir.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Etkiledikleri genden binlerce baz çifti uzaklıkta bulunabilir ve genin transkripsiyonunu oryantasyondan (yönelimden) bağımsız olarak artırabilirler.

Cevap

Güçlendirici (enhancer) dizileri, etkiledikleri genden binlerce baz çifti uzaklıkta bulunabilir ve yönelimlerinden (oryantasyon) bağımsız olarak transkripsiyon hızını artırabilirler.

Güçlendiriciler (enhancers), ökaryotik hücrelerde transkripsiyon hızını büyük ölçüde artıran DNA dizileridir. En karakteristik özellikleri 'konum ve yönelim bağımsız' olmalarıdır. Bu diziler, etkiledikleri genden binlerce baz çifti uzaklıkta (upstream, downstream veya intronlarda) bulunabilir ve yönleri (5'->3' veya 3'->5') değişse dahi transkripsiyonu uyarabilirler. Bu etki, DNA'nın katlanması (looping) ve 'Mediator' gibi protein kompleksleri aracılığıyla sağlanır.

Adım Adım Çözüm

Ökaryotik gen regülasyonunda görev alan 'cis-acting' elementlerin (promotör ve güçlendirici) temel farklarını analiz et.

Bazal promotörlerin genin hemen başında (-25, -75 vb.) ve belirli bir yönde olması gerektiği, güçlendiricilerin ise konum ve yön açısından daha esnek olduğu saptandı.

Ökaryotik hücrelerde transkripsiyonun kontrolü, genlerden çok uzak bölgelerin de sürece dahil olmasını gerektiren karmaşık bir yapıdadır.

Güçlendiricilerin (enhancers) etki mekanizmasını DNA'nın üç boyutlu yapısı üzerinden değerlendir.

DNA'nın katlanması (looping) sayesinde, çok uzaktaki bir güçlendirici dizisine bağlanan proteinlerin, promotör bölgesindeki transkripsiyon kompleksine fiziksel olarak ulaşabildiği doğrulandı.

Bu 'uzaktan etki' yeteneği, güçlendiricilerin genin her iki yanında bulunabilmesine ve ters çevrilseler dahi işlev görmelerine olanak tanır.

Anahtar Kavram

Güçlendirici (Enhancer) Elemanlar

Tahmini Süre:1m 0s

Soru 90Soru →

Güneş ışığındaki ultraviyole (UV) radyasyonun etkisiyle DNA molekülünde oluşan pirimidin dimerlerini tanıyan ve bu bölgeyi kesip çıkararak uzaklaştıran "XP proteinlerinin" (Xeroderma Pigmentosum proteinleri) temel görev aldığı tamir mekanizması aşağıdakilerden hangisidir?

Nükleotid eksizyon tamiri

DNA glikozilazların kullanıldığı baz eksizyon tamiri

MSH2 ve MLH1 proteinlerinin görev aldığı yanlış eşleşme tamiri

DNA polimeraz III'ün

3' \rightarrow 5'

ekzonükleaz aktivitesi

İyonize radyasyon hasarını düzelten homolog olmayan uç birleşmesi

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Nükleotid eksizyon tamiri

Cevap

Xeroderma Pigmentosum proteinlerinin görev aldığı mekanizma nükleotid eksizyon tamiridir.

Doğru yanıt olan nükleotid eksizyon tamiri (NER), ultraviyole ışınlarının neden olduğu timin dimerleri gibi DNA yapısını bozan hacimli lezyonları tamir eden temel yoldur. Bu yolun herhangi bir basamağındaki (XP-A'dan XP-G'ye kadar olan proteinler) genetik defekt, güneş ışığına aşırı duyarlılık ve erken yaşta cilt kanseri gelişimi ile karakterize Xeroderma Pigmentosum hastalığına yol açar.

Adım Adım Çözüm

Hasarın tipini belirleyin.

Ultraviyole (UV) ışığı DNA'da pirimidin (genellikle timin) dimerlerine yol açar.

UV fotonları komşu pirimidin bazları arasında kovalent bağ oluşumunu tetikler.

Görevli proteinleri tanımlayın.

XP proteinleri (Xeroderma Pigmentosum A'dan G'ye kadar olan grup), bu hacimli hasarı tanır.

Bu proteinler DNA helikaz aktivitesi ile sarmalı açar ve hasarlı bölgeyi çevreleyen nükleotid dizisini belirler.

Tamir mekanizmasını eşleştirin.

Büyük bir nükleotid parçasının kesilip çıkarıldığı bu süreç nükleotid eksizyon tamiri (NER) olarak adlandırılır.

NER mekanizması, DNA sarmal yapısını bozan hacimli (bulky) hasarların giderilmesinde uzmanlaşmıştır.

Anahtar Kavram

Nükleotid Eksizyon Tamiri (NER) ve Xeroderma Pigmentosum

Tahmini Süre:45s

Soru 91Soru →

Bir biyokimya laboratuvarında saflaştırılan çift sarmallı bir DNA molekülünün baz analizi yapıldığında, toplam pürin bazlarının $\%40$ 'ının adenin ( $A$ ) olduğu belirlenmiştir. Buna göre, bu DNA molekülündeki toplam sitozin ( $C$ ) bazlarının tüm bazlara oranı yüzde kaçtır?

10

20

30

40

50

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $30$

Cevap

Sitozin bazlarının tüm bazlara oranı

\%30

olarak hesaplanır.

Çift sarmallı DNA'da pürinlerin (

A+G

) toplamı toplam bazların

\%50

'sidir. Pürinlerin

\%40

'ı adenin ise, bu tüm bazların

\%20

'sine denk gelir (

\%50 \times 0,4

). Geriye kalan

\%30

'luk pürin kısmı guanindir (

\%50 - \%20

). Baz eşleşme kuralları gereği guanin miktarı sitozin miktarına eşit olduğundan, sitozin oranı da

\%30

olarak bulunur.

Adım Adım Çözüm

Pürinlerin toplam bazlar içindeki oranını belirle.

Çift sarmallı DNA'da Chargaff kuralı gereği

[A+G] = [T+C] = \%50

olur.

DNA çift sarmalında pürin bazlarının sayısı pirimidin bazlarının sayısına daima eşittir.

Adenin (

A

) bazının toplam bazlar içindeki yüzde değerini hesapla.

\%50 \text{ (Toplam Pürin)} \times 0,40 = \%20 \text{ Adenin}

Soruda adeninin, pürinlerin

\%40

'ını oluşturduğu belirtilmiştir.

Guanin (

G

) bazının oranını hesapla.

\%50 \text{ (Toplam Pürin)} - \%20 \text{ (Adenin)} = \%30 \text{ Guanin}

Pürin bazları sadece adenin ve guaninden oluştuğu için toplamdan adenin çıkarılır.

Sitozin (

C

) oranını Chargaff eşleşmesine göre belirle.

G = C

olduğu için Sitozin oranı da

\%30

olur.

Çift sarmallı DNA'da guanin bazları daima sitozin bazları ile hidrojen bağı kurarak eşleşir.

Anahtar Kavram

Chargaff Kuralları ve DNA Stokiyometrisi

Tahmini Süre:1m 15s

Soru 92Soru →

DNA ve RNA molekülleri, çevresel koşullara ve dizilim özelliklerine bağlı olarak farklı heliks konformasyonları alabilirler. B-DNA formu sulu ortamlarda en yaygın görülen yapı olsa da, bazı biyolojik süreçlerde farklı geometriler ortaya çıkar. Özellikle transkripsiyon sırasında oluşan RNA-DNA hibritleri ve çift sarmallı RNA ( $dsRNA$ ) molekülleri, riboz şekerindeki $2'-\text{OH}$ grubunun yarattığı sterik engel nedeniyle standart B-DNA formuna giremezler. Buna göre; RNA-DNA hibritlerinde ve $dsRNA$ yapılarında baskın olarak gözlenen, baz çiftlerinin heliks eksenine göre yaklaşık $20^{\circ}$ eğik (tilted) yerleştiği ve majör oluğun oldukça dar ve derin bir yapı kazandığı heliks formu aşağıdakilerden hangisidir?

A-DNA (A-formu)

B-DNA (B-formu)

Z-DNA (Z-formu)

H-DNA (H-formu)

G-Kuartet yapısı

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: A-DNA (A-formu)

Cevap

RNA-DNA hibritleri ve çift sarmallı RNA molekülleri, sterik engeller nedeniyle A-DNA (A-formu) konformasyonunu benimserler.

A-DNA formu, nükleik asitlerin dehidre (su oranı düşük) durumlarında veya RNA içeren çift sarmallarda (RNA-DNA hibritleri, dsRNA) gözlenen konformasyondur. Riboz şekerinin

2'

pozisyonundaki hidroksil grubu, B-DNA'nın gerektirdiği

C2'-\text{endo}

pucker yapısına izin vermez; bu nedenle sarmal

C3'-\text{endo}

formuna (A-formu) zorlanır. Bu yapıda bazlar heliks eksenine yaklaşık

20^{\circ}

eğik yerleşir.

Adım Adım Çözüm

Nükleik asit konformasyonlarını belirleyen yapısal kısıtlamaları değerlendir.

RNA'daki riboz şekerinin

2'-\text{OH}

grubu, B-formundaki fosfat omurgasıyla sterik olarak çakışır.

Bu kısıtlama, RNA içeren sarmalların C2'-endo yerine C3'-endo şeker pucker konformasyonuna sahip olmasını zorunlu kılar.

C3'-endo şeker pucker konformasyonunun heliks geometrisine etkisini incele.

Bu yapı, bazların heliks ekseninden uzaklaşmasına ve eksene göre eğik (

20^{\circ}

) bir açıyla yerleşmesine neden olur.

A-formu, baz istiflenmesini optimize ederken sterik engelleri minimize eden bir geometridir.

A-formunun ayırt edici özelliklerini diğer formlarla karşılaştır.

A-formu, B-DNA'ya göre daha geniş ve kısa bir heliks yapısı sunar; majör oluğu çok dar ve derin, minör oluğu ise geniş ve yüzeyeldir.

Bu özellikler RNA-DNA hibritlerinin tanınması ve biyolojik fonksiyonları için kritiktir.

Anahtar Kavram

Nükleik asitlerin polimorfizmi ve RNA-DNA hibritlerinin A-formu tercihi.

İpuçları

RNA içeren çift sarmalların B-DNA formunu almasını engelleyen yapısal farkı düşünün.

Şeker pucker konformasyonu (

C2'-\text{endo}

C3'-\text{endo}

) nükleik asit heliks tipini belirleyen en önemli faktördür.

Bazların heliks eksenine dik olduğu B-DNA'nın aksine, bu formda bazlar belirgin bir açıyla eğimlidir.

Daha Fazla Pratik

A-DNA, B-DNA ve Z-DNA formlarının şeker pucker tiplerini ve glikozidik bağ konformasyonlarını (anti/syn) bir tablo üzerinde karşılaştırın.

Tahmini Süre:1m 30s

Soru 93Soru →

Hücrede gerçekleşen protein sentezi (translasyon) süreci, oldukça yüksek enerji maliyeti olan bir biyosentez yoludur. Bu sürecin farklı basamaklarında farklı nükleotidler enerji kaynağı olarak kullanılır. Buna göre, translasyon sürecinde gerçekleşen aşağıdaki olaylardan hangisinde yüksek enerjili guanozin trifosfat ( $GTP$ ) hidrolizi doğrudan bir gereklilik değildir?

Amino asitlerin spesifik

tRNA

’lara bağlanarak aminoaçil-

tRNA

oluşturması

Başlatıcı

tRNA

’nın (

Met-tRNA_i

) ribozomal küçük alt birime (40S) taşınması

Uygun aminoaçil-

tRNA

’nın ribozomun

A

bölgesine yerleşmesi

Peptidil-

tRNA

’nın

A

bölgesinden

P

bölgesine kayması (translokasyon)

Sentezi tamamlanan polipeptit zincirinin ve ribozomal birimlerin serbestleşmesi

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Amino asitlerin spesifik $tRNA$ ’lara bağlanarak aminoaçil- $tRNA$ oluşturması

Cevap

Amino asitlerin spesifik tRNA’lara bağlanarak aminoaçil-tRNA oluşturması basamağında GTP değil, ATP kullanılır.

Amino asitlerin tRNA'lara bağlanması (aminoaçil-tRNA sentezi), aminoaçil-tRNA sentetaz enzimi tarafından katalizlenen ve ATP'nin AMP ve pirofosfata (

PP_i

) hidroliz edildiği bir reaksiyondur. Bu basamak, translasyonun ribozom dışındaki 'aktivasyon' aşamasıdır ve GTP gerektirmez.

Adım Adım Çözüm

Amino asit aktivasyonu (şarj edilme) basamağını incele.

Amino asit + ATP + tRNA

\rightarrow

Aminoaçil-tRNA + AMP + 2Pi reaksiyonu gerçekleşir.

Aminoaçil-tRNA sentetaz enzimi, amino asidi aktive etmek için ATP'yi AMP ve PPi'ye parçalar.

Translasyonun inisiasyon, elongasyon ve terminasyon evrelerini karşılaştır.

Bu üç ana evrede görev alan faktörler (eIF-2, eEF-1, eEF-2, RF-3) GTPaz aktivitesine sahiptir.

Ribozom üzerindeki konformasyonel değişiklikler ve faktörlerin ayrılması için GTP enerjisi gereklidir.

Anahtar Kavram

Protein sentezinde enerji kullanımı: Amino asit aktivasyonu ATP, translasyon döngüsü (başlama, uzama, bitiş) GTP bağımlıdır.

Soru 94Soru →

Ökaryotik hücrelerde transkripsiyonun sonlanması, $mRNA$ öncülünün poliadenilasyon sinyal dizisi ( $AAUAAA$ ) sentezlendikten sonra kesilmesiyle yakından ilişkilidir. Bu süreçte öne çıkan "Torpido Modeli"ne ( $Torpedo$ $Model$ ) göre, transkripsiyonun fiziksel olarak sonlandırılmasını ve $RNA$ polimeraz $II$ 'nin kalıptan ayrılmasını sağlayan temel olay aşağıdakilerden hangisidir?

5' \rightarrow 3'

ekzonükleaz aktivitesine sahip

Xrn2

(

RAT1

) enziminin, kesilen RNA ucundan başlayarak polimerazı yakalayıp yerinden çıkarması

RNA

polimeraz

II

'nin C-terminal domainindeki (

CTD

) tüm serin kalıntılarının defosforile olmasıyla enzimin afinitesini kaybetmesi

CPSF

(

cleavage

and

polyadenylation

specificity

factor

) kompleksinin doğrudan helikaz aktivitesi göstererek hibrit yapıyı çözmesi

Rho

faktörünün

mRNA

üzerindeki

rut

dizilerine bağlanarak polimerazı transkripsiyon balonundan çekip çıkarması

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: $5' \rightarrow 3'$ ekzonükleaz aktivitesine sahip $Xrn2$ ( $RAT1$ ) enziminin, kesilen RNA ucundan başlayarak polimerazı yakalayıp yerinden çıkarması

Cevap

Transkripsiyonun sonlanması,

5' \rightarrow 3'

ekzonükleaz aktivitesine sahip

Xrn2

(

RAT1

) enziminin polimerazı kalıptan ayırmasıyla gerçekleşir.

Torpido modeline göre, ökaryotik transkripsiyonun sonlanması için

mRNA

kesildikten sonra polimeraza bağlı kalan RNA parçasının

Xrn2

(

5' \rightarrow 3'

ekzonükleaz) tarafından hızla yıkılması gerekir. Bu yıkım işlemi polimeraza ulaştığında, enzim bir torpido gibi polimerazı DNA kalıbından söker.

Adım Adım Çözüm

Poliadenilasyon sinyalinin sentezlenmesi

AAUAAA

dizisi sentezlenir.

Bu dizi, transkripsiyonun sonlanması ve mRNA işlenmesi için gerekli sinyali sağlar.

mRNA

öncülünün kesilmesi

mRNA

serbest kalır, ancak

RNA

polimeraz senteze devam eder.

CPSF

CstF

faktörleri RNA'yı keser; polimerazın arkasında ucu açık bir RNA parçası kalır.

Xrn2

ekzonükleazının yüklenmesi

Enzim açıkta kalan

5'

ucuna bağlanır.

Xrn2

, serbest kalan

5'

fosfat ucunu tanır ve

5' \rightarrow 3'

yönünde sindirime başlar.

Polimerazın DNA'dan ayrılması (Torpido etkisi)

Transkripsiyon sonlanır.

Xrn2

polimeraza yetiştiğinde, polimerazın kalıba olan tutunmasını bozarak onu DNA'dan ayırır.

Anahtar Kavram

Torpido Modeli (Xrn2/RAT1 mekanizması)

İpuçları

Ökaryotlarda transkripsiyon sonlanması için mRNA'nın bir noktadan kesilmesi şarttır.

Kesimden sonra polimeraz durmaz, arkasındaki RNA ucu 'korumasız' (5' cap içermeyen) kalır.

Korumasız 5' ucundan başlayarak RNA'yı kemiren bir enzim, polimeraza yetiştiğinde onu yerinden sarsar.

Daha Fazla Pratik

Ökaryotik RNA polimeraz I ve III'ün sonlanma mekanizmalarını Pol II ile karşılaştırarak çalışın.

Tahmini Süre:3m 0s

Soru 95Soru →

Hücre döngüsü denetim noktalarında DNA bütünlüğünün korunması hayati önem taşır. Özellikle iyonize radyasyon gibi etkenlerle oluşan DNA çift zincir kırıklarını (DSB) doğrudan algılayan bir serin/treonin protein kinaz, p53 proteinini spesifik serin kalıntılarından fosforilleyerek onun $MDM2$ aracılı ubiquitinizasyonunu ve yıkımını engeller. Bu proteinin genetik mutasyonu; ataksi, telenjiektaziler, radyasyon hassasiyeti ve artmış lenfoma riski ile karakterize bir sendroma yol açar. Bu süreçte merkezi "sensör" rolü üstlenen protein aşağıdakilerden hangisidir?

ATM (Ataxia Telangiectasia Mutated)

ATR (Ataxia Telangiectasia and Rad3-related)

Chk1 (Checkpoint kinase 1)

p27 (Kip1)

Rb (Retinoblastoma proteini)

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: ATM (Ataxia Telangiectasia Mutated)

Cevap

DNA çift zincir kırıklarını algılayan ve p53 stabilizasyonunu sağlayan sensör protein ATM'dir.

ATM (Ataxia Telangiectasia Mutated), DNA çift zincir kırıklarını algılayan bir serin/treonin kinazdır. Hasar anında p53'ü fosforilleyerek MDM2 tarafından yıkılmasını önler, böylece p53 stabil hale gelerek p21 sentezini artırır ve hücre döngüsünü G1'de durdurur. Eksikliğinde Ataksi-Telenjiektazi sendromu görülür.

Adım Adım Çözüm

DNA hasarının türünü belirle

Soruda iyonize radyasyon kaynaklı 'çift zincir kırıkları' (DSB) vurgulanmaktadır.

Çift zincir kırıkları ve tek zincir kırıkları farklı sensör kinaz sistemlerini aktive eder.

Sensör kinazı tanımla

DSB varlığında aktive olan temel kinaz ATM'dir (ATR ise tek zincir kırıklarına yanıt verir).

ATM ve ATR, DNA hasar yanıt (DDR) yolaklarının en üst basamağında yer alan sensörlerdir.

p53 üzerindeki etkiyi analiz et

ATM, p53'ü fosforilleyerek MDM2 ile etkileşimini bozar ve p53'ün hücrede birikmesini sağlar.

p53 stabilizasyonu, hücre döngüsünün durdurulması ve tamir mekanizmalarının aktivasyonu için gereklidir.

Klinik korelasyonu doğrula

ATM gen mutasyonu Ataksi-Telenjiektazi sendromuna neden olur.

Klinik bulgular (radyasyon hassasiyeti, ataksi) sorudaki proteinin ATM olduğunu teyit eder.

Anahtar Kavram

DNA Hasar Yanıtı (DDR) ve ATM/ATR Ayrımı

Daha Fazla Pratik

Li-Fraumeni sendromunda p53 mutasyonunun hücre döngüsü üzerindeki etkilerini inceleyebilirsiniz.

Tahmini Süre:1m 30s

Soru 96Soru →

Hücrede reaktif oksijen türleri nedeniyle oluşan oksidatif DNA hasarlarından biri olan $8-okso-guanin$ ( $8-oxoG$ ), replikasyon sırasında sitozin yerine adenin ile eşleşme eğilimindedir. Bu ' $A:8-oxoG$ ' yanlış eşleşmesini saptayarak yanlış bazın 'glikozid bağını' koparan ve bu sayede Baz Eksizyon Tamiri (BER) yolağını başlatan spesifik enzimdeki kalıtsal eksiklik, aşağıdaki klinik tablolardan hangisine yol açar?

MUTYH-ilişkili polipozis (MAP)

Herediter non-polipozis kolorektal kanser (HNPCC)

Ailesel Adenomatöz Polipozis (FAP)

Li-Fraumeni Sendromu

Gardner Sendromu

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: MUTYH-ilişkili polipozis (MAP)

Cevap

Doğru yanıt, MUTYH enzimindeki (bir DNA glikozilaz) defekt sonucu gelişen MUTYH-ilişkili polipozis (MAP) tablosudur.

Oksidatif stres (ROS) sonucu DNA'da en sık oluşan hasar

8-okso-guanin

(

8-oxoG

)'dir. Bu baz, replikasyon sırasında yanlışlıkla Adenin (

A

) ile eşleşerek

G:C \rightarrow T:A

transversiyon mutasyonuna neden olur. MUTYH geni tarafından kodlanan 'glikozilaz', bu yanlış yerleşen adenini glikozid bağını kopararak uzaklaştırır. Bu enzimin eksikliği, literatürde MUTYH-ilişkili polipozis (MAP) olarak bilinen ve otozomal resesif geçişli olmasıyla diğer polipozis sendromlarından ayrılan tabloya yol açar.

Adım Adım Çözüm

Hasar tipini ve sonucunu belirle

Oksidatif stres sonucu oluşan

8-okso-guanin

(

8-oxoG

), sitozin yerine adenin (

A

) ile yanlış eşleşir.

8-oxoG

, mutajenik bir bazdır ve replikasyon sırasında transversiyon mutasyonlarına zemin hazırlar.

Tamir mekanizmasını ve ilgili enzimi saptanması

Bu '

A:8-oxoG

' yanlış eşleşmesi, Baz Eksizyon Tamiri (BER) yolağında görevli MUTYH glikozilazı ile onarılır.

Glikozilazlar, hasarlı veya yanlış bazı glikozid bağını kopararak uzaklaştırır ve bir AP sitesi oluşturur.

Klinik korelasyonu kur

MUTYH enzimindeki kalıtsal eksiklik, otozomal resesif geçişli bir kolon polipozisi olan MAP'a yol açar.

Onarılamayan

A:8-oxoG

eşleşmeleri, kolon epitelyal hücrelerinde birikerek neoplazi sürecini başlatır.

Anahtar Kavram

Baz Eksizyon Tamiri (BER) yolağında spesifik DNA glikozilazların (MUTYH gibi) rolü ve klinik hastalıklarla ilişkisi.

Tahmini Süre:1m 30s

Soru 97Soru →

Ökaryotik hücrelerde genomun her hücre döngüsünde yalnızca bir kez replike edilmesini garanti altına alan "lisanslama" (licensing) süreci ve replikasyon çatalındaki enzim koordinasyonu ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

DNA

polimeraz

\epsilon

, prokaryotik

DNA

polimeraz

I

'e benzer şekilde kesintili zincirdeki (

lagging

strand

)

RNA

primerlerini uzaklaştıran temel ekzonükleaz aktivitesine sahiptir.

Lisanslama süreci kapsamında

MCM2-7

helikaz kompleksinin orijinlere yüklenmesi,

CDK

aktivitesinin en yüksek seviyeye ulaştığı

S

fazı ortasında tetiklenir.

Replikasyon orijinlerinin aynı döngüde tekrar ateşlenmesini önleyen

Geminin

proteini,

Cdt1

faktörüne bağlanıp onu inhibe ederek

S

G_2

fazları boyunca yeni

MCM

yüklenmesini baskılar.

Ökaryotik tip

II

topoizomerazlar, replikasyon çatalının önünde oluşan pozitif süperkıvrımları

DNA

çift zincirinde tek taraflı bir kesik oluşturarak ve

ATP

harcamadan giderir.

Yeni sentezlenen

DNA

iplikçiği, kalıp (

template

) zincir boyunca

5' \rightarrow 3'

yönünde okunurken, sentez işlemi her zaman nükleotitlerin

3'

ucuna eklenmesiyle ilerler.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Replikasyon orijinlerinin aynı döngüde tekrar ateşlenmesini önleyen $Geminin$ proteini, $Cdt1$ faktörüne bağlanıp onu inhibe ederek $S$ ve $G_2$ fazları boyunca yeni $MCM$ yüklenmesini baskılar.

Cevap

Replikasyon orijinlerinin tekrar ateşlenmesini önleyen Geminin proteini, Cdt1 faktörünü sekestre ederek MCM yüklenmesini S, G2 ve erken M fazları boyunca baskılar.

Ökaryotik hücrelerde DNA replikasyonunun her döngüde bir kez olmasını sağlayan en önemli mekanizmalardan biri Geminin proteinidir. Geminin, S fazı ile birlikte artmaya başlar,

G_2

fazında yüksek kalır ve erken

M

fazında APC/C tarafından yıkılır. Geminin,

Cdt1

faktörünü bağlayarak (sekestre ederek)

MCM2-7

helikaz kompleksinin DNA'ya yüklenmesini engeller. Bu sayede, DNA sentezi devam ederken veya bittikten sonra orijinlerin tekrar 'lisanslanması' ve dolayısıyla tekrar replike edilmesi önlenmiş olur.

Adım Adım Çözüm

Lisanslama (licensing) sürecinin zamanlamasını belirle.

Ökaryotlarda DNA replikasyon orijinlerine MCM helikaz kompleksinin yüklenmesi (lisanslama) yalnızca CDK aktivitesinin düşük olduğu G1 fazında gerçekleşebilir.

Yüksek CDK aktivitesi (S, G2 fazları), lisanslama faktörlerini (Cdc6, Cdt1) inhibe ederek veya yıkarak genomun tekrar eşlenmesini önler.

Geminin proteininin fonksiyonunu ve Cdt1 ile etkileşimini analiz et.

Geminin, S ve G2 fazlarında birikerek Cdt1'e bağlanır ve onu replikasyon orijinlerinden uzak tutar.

Cdt1'in inhibisyonu, MCM helikazın orijinlere tekrar yüklenmesini imkansız hale getirerek DNA'nın her döngüde sadece bir kez eşlenmesini sağlar.

Diğer enzimlerin (Pol epsilon, Topo II) özelliklerini kontrol et.

Pol epsilon kesintisiz zincir sentezinden sorumludur; Topo II ise ATP kullanarak çift zincir kesiği oluşturur.

Ökaryotik replikasyon enzimlerinin spesifik görevlerini ve enerji gereksinimlerini ayırt etmek çatal dinamiğini anlamak için kritiktir.

Anahtar Kavram

Replikasyon Lisanslaması ve Geminin Regülasyonu

Daha Fazla Pratik

Telomeraz enziminin etki mekanizması ve yaşlanma/kanser ile ilişkisini inceleyebilirsiniz.

Tahmini Süre:2m 30s

Soru 98Soru →

Prokaryotik ve ökaryotik transkripsiyon süreçleri arasındaki farklar ve ortak özellikler göz önüne alındığında, RNA sentezinin mekanizması ve inhibisyonu ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Prokaryotik promotörlerde bulunan

-10

dizisi (Pribnow box), ökaryotik promotörlerdeki TATA kutusunun fonksiyonel bir benzeridir.

Rifampisin, ökaryotik RNA polimeraz II enziminin transkripsiyonu başlatmasını engelleyerek etki gösteren bir antibiyotiktir.

RNA polimeraz enzimi, kalıp DNA zincirini

5' \rightarrow 3'

yönünde okuyarak RNA zincirini sentezler.

Alfa-amanitin toksini, tüm RNA polimeraz tiplerini (I, II ve III) eşit düzeyde inhibe ederek mRNA, tRNA ve rRNA sentezini durdurur.

Aktinomisin D, yalnızca ökaryotik hücrelere özgü olan ve mRNA'nın nükleustan çıkışını engelleyen bir inhibitördür.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Prokaryotik promotörlerde bulunan $-10$ dizisi (Pribnow box), ökaryotik promotörlerdeki TATA kutusunun fonksiyonel bir benzeridir.

Cevap

Prokaryotik promotörlerde bulunan -10 dizisi (Pribnow box), ökaryotik promotörlerdeki TATA kutusunun fonksiyonel bir benzeridir.

Transkripsiyonun başlaması için RNA polimerazın bağlandığı özgül diziler (promotörler) evrimsel olarak korunmuştur. Prokaryotlardaki

-10

bölgesi (Pribnow box) ile ökaryotlardaki TATA kutusu, DNA'nın kolayca açılmasını sağlayan (AT zengini) ve enzimi yönlendiren fonksiyonel analoglardır.

Adım Adım Çözüm

Promotör dizilerinin karşılaştırılması.

Prokaryotlarda -10 bölgesindeki Pribnow box (TATAAT) ile ökaryotlardaki TATA kutusunun (Hogness box) benzer işlev gördüğü belirlenir.

Her iki dizi de transkripsiyonun başlangıç noktasını belirleyen 'consensus' dizilerdir.

İnhibitör özgüllüğünün analizi.

Rifampisinin prokaryotlara özgü olduğu, Alfa-amanitinin ise ökaryotik polimerazlar arasında seçici davrandığı doğrulanır.

Klinik biyokimyada ilaçların ve toksinlerin hedef özgüllüğü ayırıcı tanıda önemlidir.

Sentez ve okuma yönünün kontrolü.

Sentezin 5' -> 3', okumanın ise 3' -> 5' olduğu kuralı hatırlanır.

Nükleik asit metabolizmasının temel termodinamiği bu yönelimi gerektirir.

Anahtar Kavram

Prokaryotik ve ökaryotik transkripsiyon promotörleri ve inhibitörlerinin karşılaştırmalı analizi.

Soru 99Soru →

Ökaryotik hücrelerde DNA replikasyonu, çok sayıda proteinin eş zamanlı ve koordineli çalışmasıyla gerçekleşen karmaşık bir süreçtir. Replikasyon çatalının ilerlemesi, yeni zincirlerin sentezi ve bu sırada oluşan yapısal gerilimlerin giderilmesinde görev alan enzimler düşünüldüğünde, aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

Topoizomeraz II, süperkıvrımları gidermek için çift zincirli DNA'da geçici kırıklar oluşturur ve bu katalitik döngü sırasında ATP hidrolizine gereksinim duyar.

DNA helikaz (MCM kompleksi), kalıp DNA zinciri üzerinde

5' \rightarrow 3'

yönünde ilerleyerek bazlar arasındaki hidrojen bağlarını koparır.

DNA polimeraz

\delta

, ökaryotik replikasyon çatalında kesintisiz zincirin (leading strand) sentezinden sorumlu olan temel replikatif polimerazdır.

Primaz enzimi, kalıp zinciri okuyarak nükleotidleri serbest bir

5'

-OH ucuna ekler ve sentezi

3' \rightarrow 5'

yönünde başlatır.

Ökaryotik DNA polimeraz

\alpha

, primaz aktivitesine ek olarak yüksek hata düzeltme (

3' \rightarrow 5'

ekzonükleaz) yeteneğine sahiptir.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Topoizomeraz II, süperkıvrımları gidermek için çift zincirli DNA'da geçici kırıklar oluşturur ve bu katalitik döngü sırasında ATP hidrolizine gereksinim duyar.

Cevap

Topoizomeraz II'nin süperkıvrımları gidermek için çift zincirli kırıklar oluşturduğu ve bu işlem sırasında ATP kullandığı ifadesi doğrudur.

Doğru ifade, Topoizomeraz II'nin (Tip II topoizomerazlar) fonksiyonunu açıklar. Bu enzim, replikasyon çatalının önünde oluşan aşırı süperkıvrımları gidermek için her iki DNA zincirini de geçici olarak keser, diğer sarmalı bu aralıktan geçirir ve tekrar birleştirir. Bu kompleks mekanizma ATP hidrolizi gerektirir.

Adım Adım Çözüm

Replikasyon çatalının önünde oluşan torsiyonel gerilimin (süperkıvrımların) nasıl giderildiğini belirle.

Helikaz DNA'yı açtıkça ön kısımda pozitif süperkıvrımlar birikir; bu durum topoizomerazlar tarafından çözülür.

Gerilim giderilmezse replikasyon çatalı ilerleyemez ve DNA sentezi durur.

Ökaryotik topoizomeraz tiplerinin mekanizmalarını ve enerji ihtiyaçlarını karşılaştır.

Topoizomeraz I tek zinciri keser ve ATP gerektirmez; Topoizomeraz II ise çift zinciri keser ve ATP hidrolizi ile çalışır.

Topoizomeraz II'nin büyük konformasyonel değişiklikler yapabilmesi için kimyasal enerjiye ihtiyacı vardır.

Anahtar Kavram

Ökaryotik replikasyon enzimlerinin (Topoizomeraz, Helikaz, Polimeraz) spesifik fonksiyonları ve enerji gereksinimleri.

Soru 100Soru →

Ökaryotik hücrelerde gen ifadesinin epigenetik kontrolünde anahtar rol oynayan DNA metilasyonu mekanizması ile ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?

Metilasyon reaksiyonlarında temel metil grubu vericisi olarak S-adenozilmetiyonin (

SAM

) kullanılır.

İnsan genomunda metilasyon reaksiyonları temel olarak genlerin promotör bölgelerindeki adenin kalıntıları üzerinde gerçekleşir.

CpG

adacıklarının hipermetilasyonu, ilgili genin transkripsiyonel olarak aktifleşmesini ve protein sentezinin artmasını sağlar.

DNA metiltransferaz (

DNMT

) enzimleri, metil grubunu sitozin halkasının 3. karbonuna (

C3

) ekleyerek 3-metilsitozin oluşturur.

Metillenmiş DNA bölgeleri, histon asetiltransferaz (

HAT

) enzimlerini uyararak kromatin yapısının gevşemesini sağlar.

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: Metilasyon reaksiyonlarında temel metil grubu vericisi olarak S-adenozilmetiyonin ( $SAM$ ) kullanılır.

Cevap

Metilasyon reaksiyonlarında temel metil grubu vericisi olarak S-adenozilmetiyonin (

SAM

) kullanılır.

DNA metilasyonu, DNA metiltransferazlar (DNMT) tarafından gerçekleştirilir ve bu reaksiyonda metil grubu vericisi olarak S-adenozilmetiyonin (

SAM

) kullanılır. Metil grubu, sitozin bazının 5. karbonuna eklenerek gen ifadesini kalıcı olarak baskılayan bir epigenetik işaret oluşturur.

Adım Adım Çözüm

Ökaryotik DNA metilasyonunun kimyasal temelini ve gerçekleştiği bazları belirle.

Metilasyon, CpG dinükleotidlerindeki sitozin bazlarının 5. karbonuna (5mC) metil grubu eklenmesidir.

Ökaryotlarda gen susturulmasının temel epigenetik mekanizması budur.

Reaksiyonda görev alan kofaktörü (metil vericisi) ve enzimi doğrula.

Metil grubu vericisi S-adenozilmetiyonin (SAM), enzim ise DNA metiltransferazdır (DNMT).

SAM, biyokimyasal reaksiyonların çoğunda evrensel metil vericisidir.

Metilasyonun transkripsiyonel etkisini ve protein etkileşimlerini değerlendir.

Metilasyon, MeCP2 gibi proteinleri bölgeye çekerek HDAC aktivitesi üzerinden kromatini yoğunlaştırır ve gen ifadesini baskılar.

Bu süreç, gen ifadesinin post-transkripsiyonel değil, transkripsiyonel düzeyde kontrolüdür.

Anahtar Kavram

DNA Metilasyonu ve Transkripsiyonel Susturma

Tahmini Süre:1m 15s

ÖncekiSayfa 5 / 9Sonraki

Moleküler Biyoloji

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Daha Fazla Pratik

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

İpuçları

Daha Fazla Pratik

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Daha Fazla Pratik

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Daha Fazla Pratik

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

İpuçları

Daha Fazla Pratik

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

İpuçları

Daha Fazla Pratik

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Daha Fazla Pratik

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Daha Fazla Pratik