Hücre Farklılaşma Düzeyleri ve Kontrolü
Hücre Farklılaşma Düzeyleri ve Kontrolü!
Tüm hücre süreçleri enzimler (proteinler) tarafından kontrol edilir. Bunlar hücrenin içinde genler tarafından sentezlenir.
Genlerin ekspresyonu, yani onlar tarafından sentezlenen protein, üç farklı seviyede kontrol edilebilir ve bu kontrol, sitoplazmada bulunan faktörler tarafından gerçekleştirilir. Bunlar:
I. Genomda etkilenen farklılaşma:
A. DNA kuantumundaki değişim:
DNA'nın miktarı arttırılabilir veya azaltılabilir ve böylece farklılaşma ortaya çıkar. Artış veya azalış aşağıdaki yöntemlerle gerçekleştirilebilir.
1. Kromatin azalması:
Boveri (1889) nematod Parascaris'in zigotunda kromatin azalması gözlemledi, ilk bölünmeden sonra hayvan direğine en yakın hücreden kromozomal malzemenin bir kısmının ikinci bölünme sırasında sitoplazmaya döküldüğünü buldu.
32 hücreli aşamada, sadece iki hücre tam gen tamamlayıcısına (primordial germ hücreleri) sahiptir, geri kalanlara ise kromatin azalması (varsayımsal somatik hücreler) uygulanmıştır. Dolayısıyla, blastula'nın farklı hücreleri farklı kromatin içeriğine ve niceliksel farklılığa sahiptir. Diferansiyel DNA kuantum, diferansiyel nükleo-sitoplazmik etkileşime sahiptir. Benzer bir fenomen bazı Dipteralarda da fark edilmiştir.
2. Gen amplifikasyonu:
Amfibi oositlerde rRNA sentezi çok aktiftir. Bunun için rRNA için gen çok sayıda kopyada bulunur. Xenopus laevis'in diploid genomu, rRNA için genlerin yaklaşık 1600 kopyasını içerir ve hepsi nükleolar düzenleyici bölgede kümelenir.
Bu nükleollerin her biri aktif olarak rRNA'yı sentezler. Amphibian oositlerin lamba fırçası kromozomları, bu moleküllerin çok sayıda sentezleyen ekstra tRNA ve mRNA genlerinin kopyalarına sahiptir. Bunların gelişim süreci üzerinde düzenleyici bir etkisi var.
3. Genetik lezyonlar:
Mutant bir çeşit Xenopus laevis, normal iki yerine sadece bir nükleolusa sahipti. Nükleolar materyalin bu eksikliği normal gelişim elopmentini önlememektedir. Bu mutantlar birlikte çiftleştirildiğinde yavrular üç tipti: Normal Form (2 nu), heterozigot (1 nu) ve 1: 2: 1 tipik Mendel oranındaki homozigot mutant (0. nu). erken aşamaların ötesinde gelişmez. (Onu) mutantı, kromozomların birinden 28S ve 18SrRNA genlerinin silinmesi nedeniyle oluşur.
(B) DNA’daki kimyasal değişiklikler:
DNA, gerekli enzimlerin hücre içinde mevcut olduğu alkilasyon veya metilasyon yoluyla kimyasal olarak modifiye edilebilir. Reaksiyonlar, diğer sonuçları değiştiren DNA'nın belirli nükleotid bazlarını etkiler. Bunlardan, metilasyon sadece DNA replikasyonu sonrası gerçekleşir ve bu nedenle bu replikasyon DNA replikasyonu tamamlandıktan sonra her zaman gerçekleşmelidir.
II. Transkripsiyon Düzeyinde Farklılaşma Kontrolü:
Protein sentezi işlemi sırasında transkripsiyon seviyesinde, gelişmekte olan bir embriyonun kromozomlarında bulunan çeşitli genler aşağıdaki yöntemler ile kontrol edilebilir.
1. Histonlarla gen regülasyonu:
DNA'nın çift sarmallı molekülü, dış yüzeylerinde serbest asidik fosforik asit gruplarına sahiptir ve bunlar, histon zincirlerinin bazik amino asitlerinin NH + 2 gruplarıyla sıkı bağlar oluşturabilir. DNA ve histonların bu samimi birleşimi, DNA'nın sitoplazmada diğer maddelerle etkileşime girmesini önler, böylece RNA üretimi için şablonlar görevi görür. Histonlar, DNA polimeraz aktivitesini azaltmak için DNA ile hazırlanmış RNA sentezini inhibe eder. Böylece histonlar baskılayıcı görevi görür.
2. Asidik proteinlerle gen regülasyonu:
Bunlar, ana bileşenler olarak triptofan ve tirozin içeren histon olmayan fosfoproteinlerdir. Bu proteinler, DNA (histon serbest kompleksi) ile yakından ilişkili kalır ve gen düzenleme histonları için daha hayati olarak kabul edilir.
DNA-histon kompleksi transkripsiyona karşı inert kalır, böylece asidik proteinler bazik histonlarla etkileşime girerek bazı kritik genlerin histonlarını promoterler olarak koyarak genlerin transkripsiyonunu yapabilir.
3. Heterokromatizasyonla gen regülasyonu:
Arafazın heterokromatinin gen regülasyonunda belirli bir rolü vardır. Örneğin, proteinlerin sentezi, kan hücrelerinin yoğun miktarda yoğunlaştırılmış heterokromatin içerdiği insanlarda çok daha azdır, beyaz kan hücrelerinde ise, proteinlerin sentezi, yoğunlaştırılmış heterokromatin olmamasından dolayı çok daha azdır.
III. Farklılaşma düzeyini çeviri düzeyinde kontrol etme:
MRNA tarafından taşınan mesajın kodu çözülmeli ve çeşitli proteinleri oluşturmak için gereken amino asitler toplanmalıdır. Bu birkaç adım içerir, bu nedenle her zaman her seviyede çeşitli kontrollerin bulunma olasılığı vardır.
Çeviri düzeyinde var olan önemli düzenleyici mekanizmalar şunlardır:
1. mRNA'nın çekirdekten sitoplazmaya hareketi:
Çekirdeği terk eden tüm mRNA'ların sitoplazmaya ulaşmaması mümkündür. MRNA bit kaybı olabilir, bu da çevirinin doğru olamayacağı anlamına gelir. MRNA'nın bir kısmının sitoplazmaya ulaşması engellenirse, çeviri de farklı olabilir.
2. Çekirdek içinde mRNA'nın bozulmasının tutulması:
MRNA, sitoplazmaya geçebilir veya çeşitli faktörler nedeniyle bozulabilir veya bozulabilir. Bozulma, mRNA iplikçiklerinin bazı kısımlarında, farklı translasyona yol açan meydana gelebilir.
3. mRNA'nın maskelenmesi:
MRNA bir kez maskelenmiş çeviri mümkün değildir. Maskeleme, harekete geçmek için başka bir ajanın çalışmasını gerektirir. Maskeleme tamamen olmayabilir, ancak kısmi olabilir, bu nedenle çeviri farklılıkları ortaya çıkar.
4. Spesifik düzenleyici moleküllerin mRNA üzerindeki etkisi:
Sitoplazmada bulunan bazı düzenleyici moleküller mRNA ile birleşebilir ve böylece mRNA'nın çevirideki rollerini oynamasını engelleyebilir. Dernek kısmi veya eksiksiz olabilir.
5. mRNA'nın imhası:
Bazen mRNA ribozomlara sağlam bir şekilde ulaşabilir, ancak var olabilecek bazı kuvvetler nedeniyle yok edilebilir. Bu, çeviri çalışmasını önler veya değiştirir, böylece farklılaşmaya neden olur.
6. Ribozomal İnaktivasyon:
Normal olarak protein sentezinde önemli bir rol oynayan ribozomlar etkisiz hale getirilebilir, böylece özel protein oluşturulamaz. Bir süre sonra ribozom da aktifleştirilebilir. Bu fenomen çeviride geçici aralar veriyor.
7. Yeni oluşan polipeptit zincirlerinin katlanmasındaki değişiklikler:
Protein sentezi sırasında polipeptit zincirleri, proteinlerin öncüsünü oluşturur. Bu katlanarak olur. Katlama düzenindeki herhangi bir değişiklik, yapıyı değiştirebilir ve farklılaşmaya neden olabilir.
8. Protein sentezini etkileyen faktörlerde ortaya çıkan değişim:
Hormonlar, enzimler vs. gibi birçok faktör protein sentezinin yolunu etkileyerek farklılaşmaya neden olur. Hormonların bu yönde çok etkili olduğu görülmekte ve bu değişiklikleri farklı yollardan meydana getirmektedirler.
Gen depresörü olarak hareket edebilirler. Sıçanlara bir hidrokortizon enjeksiyonu yapıldığında, karaciğerde RNA sentezi oranı artmıştır. Benzer şekilde, östrojenler enjekte edilirse, uterin endometriyum büyük aktivite gösterir. Kortizonun, dört enzimin salgılanmasını uyardığı fark edilir: Triptofan pirolaz, Tirozin transaminaz, Glutamik alanin transaminaz ve Arginaz. Hormonlar ayrıca enzim aktivitesini translasyon düzeyinde etkileyebilir. Hormonlar çekirdekte lokalize edilerek kromozomal gen aktivitesini etkiler. Hormonlar, gene özgü olandan daha organa özeldir.
