Kromozom Yapısı ve Sentromerler

... konulu sunumlar: "Kromozom Yapısı ve Sentromerler"— Sunum transkripti:

1 Kromozom Yapısı ve Sentromerler

2 Kromozomun Bölümleri p kolu
Telomer p kolu Sentromer q kolu Her kromozomda p ve q olmak üzere 2 kol bulunur. p (petit) küçük anlamına geldiğinden, kısa kolu belirtir; q ise alfabede p’den sonra gelen harf olduğu için uzun kolu simgeler.

3 Kromozom Eşem Kromozomları E.M ile kromozomların yapısı

4 Kromozomların Sınıflandırılması
Submetasentrik Akrosentrik Telosentrik Metasentrik

5 Nukleusta kromozomların yerleşimi

6

7 The schematic diagram for the five subcellular positions including midbody/cleavage furrow/bud neck/phragmoplast, centrosome/spindle pole body, kinetochore/centromere, telomere and spindle apparatus in eukaryotic cells. Zhengnan Huang et al. Nucl. Acids Res. 2014;nar.gku1125 © The Author(s) Published by Oxford University Press on behalf of Nucleic Acids Research.

8 Ökaryotik organizmalarda kromozom segregasyonu için gereksinimler:
DNA ‘nın hareketi için güç gerekir (mikrotübüller). DNA diğer hücresel yapılara bağlanmalıdır (kinetokor). Segregasyon olana kadar DNA bir arada tutulmalıdır (sentromer).

9 Kinetokorlar iğ bağlanmasını sağlarlar.
Sentromer ve kinetokor büyük protein kompleksi bir kaç tabakalı ve dış tabaka mikrotubuller için bağlanma bölgesidir.

10 Sentromer Sentromer hücre bölünmesi sırasında kromozomu mitotik iplikçiğe bağlayan proteinler için bir bağlantı alanı olarak iş gören DNA dizisidir. Bu bağlantı, kromozomların kardeş hücrelere eşit ve düzenli olarak dağıtım için gereklidir. Sentromer bölgesi içerisinde DNA’yla birlikte protein içeren ve iğ iplikçiklerinin bağlandığı Kinetokor denilen bir kısım vardır. Bu bölgede yer alan baz çifti uzunluğundaki ve A=T çiftlerince zengin DNA dizisine CEN DNA adı verilir. Daha yüksek ökaryotlarda sentromerik diziler daha uzundur ve aynı yönde 5-10 baz çiftlik bir ya da birkaç dizinin düzenli kopyalarından oluşurlar. FISH yöntemiyle sentromer ve iğ iplikçikleri

11

12 Soğan Kök Ucu Mitozu İnterfaz Profaz Metafaz Anafaz Telofaz

13 Metafaz Anafaz

14

15 Mayada sentromerik dizilerin bulunması ve plasmid dağılımında bu dizilerin öneminin gösterilmesi.

16 Bakterial R1 plasmidi ve ökarytik kromozomların segregasyonu için gereksinimler

17 Sentromer CEN DNA, kromozomlar arasında hareket edebilen bir DNA bölgesidir ve üç alt birimden oluşur: CDE-I, CDE-II, CDE-III. CDE-I bölgesi sentromer fonksiyonuna yardımcı olur. CDE-II histon proteinlerinin bağlanma bölgesi olup A ve T nükleotidleri açısından daha zengindir. CDE-III ise sentromer fonksiyonu için en önemli bölgedir. İlk iki bölgede oluşacak mutasyonların sentromerin fonksiyonunu engellememesine rağmen, CDE-III bölgesinde oluşan bir nokta mutasyon sentromerin işlevinin tamamen durdurur. Bunun nedeni kinetokor oluşumu sırasında CDE-III dizilerine özgün olarak bağlanan CBF3 protein kompleksidir.

18

19 Sentromerler özel DNA dizileri taşırlar ve bunlar kinetokorlara bağlanır.

20

21 CENP-A: Histon 3 variantıdır. Sentromerde bulunur
CENP-A: Histon 3 variantıdır. Sentromerde bulunur. Kinetokor proteinlerinin yerleşimi için gereklidir.

22

23

24 September 16, 2010 Now, researchers at the University of Pennsylvania’s School of Medicine have defined the structure of a key molecule that plays a central role in how DNA is duplicated and then moved correctly and equally into two daughter cells to produce two exact copies of the mother cell. Without this molecule, entire chromosomes could be lost during cell division.

25 HGNC Approved Gene Symbol: CENPA
Cytogenetic location: 2p23.3  

26 Crystal structures of a conventional (a) and a CENP-A nucleosome (b)
Crystal structures of a conventional (a) and a CENP-A nucleosome (b). For clarity, only the H3:H4 or CENP-A:H4 histone dimers are depicted. [crystallographic data (PDB 1EQZ and 3AN2) by Harp et al., 2000 and Tachiwana et al., 2011; images built with PyMol (The PyMol Molecular Graphics System, Version 1.0, Schrödinger, LLC)]

27 CENP-A CENP-C OUTER

28

29 CENP-A, CENP-B, CENP-C kinetekorun sentromerik DNA’ya
bağlanmasında iş gören 3 önemli proteindir.

30

31

32 Kinetokor Organizasyonu
Kinetokor bölgesi, sentomer bölgesinde oluşan ve 100’e yakın proteinden oluşan mikrotubullerin (iğ iplikçiklerinin) bağlanması için oluşan bir yapıdır. Kinetokor yapı sentromere bağlanan iç kompleks bölgesi, orta bölge ve mikrotubullerin bağlandığı dış bölge olarak üç kısma ayrılmıştır. CEN DNA üzerinde diğer kinetokor komplekslerinin oluşumu için en önemli yapı DNA spesifik bağlanma protein kompleksi olan CBF3’tür. CBF3 CDE-III Mayada orta ve dış protein komplekslerinin bağlanabilmesi hem CBF3 protein kompleksini hem de sentromerde oluşan özel nükleozom yapısına gereksinim duyar. Hayvansal hücrelerde özelleşmiş nükleozomların kinetokor yapısında ayrıca özel bir rolü olduğuna inanılsa da analog özel bir DNA spesifik bağlanma kompleksinin varlığı tam olarak netleşmemiştir.

33 CBF3 Kompleksi CBF3 protein kompleksi DNA’ya direkt bağlanan çekirdek alt birim olan Ctf13p ve etrafında birleşen üç yapısal alt birimden oluşur. Ctf13p’nin aktivitesi iki regülatör alt birim Skp1p ve Sgt1p tarafından düzenlenir. Ctf13p çekirdek alt birim Cep3p, Skp1p ve Sgt1p’yle hızlı bir şekilde birleştirdiklerinde “ Pre-aktivasyon” kompleksi oluşur. Bu durumda kompleks Ndc10p’yle etkileşime giremez ve bu nedenle CEN DNA’ya bağlanamaz. Ancak regülatör proteinlerin yine hızlı düzenlemesiyle aktif kompleks oluşur ve Ctf13p Ndc10 proteinleriyle birleşerek dış kinetokor kompleksinin bağlanabileceği bir yüzey oluşturur.

34 CBF3 Kompleksi Ctf13p aktivasyonu benzer işleve sahip Skp1p ve Sgt1p’yle düzenlenir. Sgt1p proteinlerin aktif yapıda kalmasını sağlayan özel bir şaperon proteinle etkileşimdedir. ATP’ye bağlı şekildeki Hsp90 Sgt1p’nin kapalı yapıda kalmasına neden olur. ATP’nin hidroliziyle şekil değiştiren protein kompleksi açılır ve Ctf13’nin amino ucuna bağlanmayı gerçekleştirir. Ctf13p kompleksinin Ndc10 proteiniyle etkileşmesinin ardından tekrar ATP bağlanır ve Sgt1p kompleki yapıdan ayrılır. Sgt1-5p mutant protein yapısı bu ayrılmanın gerçekleşmemesine neden olur.

35 Dam1: Mekanizma ve yapı Dam1 halkaları mikrotubullerin etrafında

36

37 İnsan Kinetokor Kompleksi

38

39 Neosentromer 2000 yılında Barry ve arkadaşları insan 10. kromozomunda sentromerik aktiviteyi sağlayan 80 kb’lık bir ökromatin diziyi keşfettiler. Bu yeni sentromer yada neosentromer gerektiğinde kalıcı mitotik kalıtımı gerçekleştirebilme özelliğine sahipti. Bu keşfin ardından yapılan araştırmalar sonucunda insanlarda şu ana kadar yaklaşık 40 neosentromer dizi tanımlandı. Bu şekilde neosentromer düzenlenmesine sahip kromozomu olan hastalar kromozom hatalı dağılımı açısından heterozigotturlar ve bağımsız olarak hareketsizliğe yada tam fonksiyonda sentromer aktivitesine sahip homolog lokuslar içerirler. Son olarak yapılan araştırmalar neosentromer bölgenin dizin analizini ve neosentromerik aktivite kazanılırken oluşan dizi polimorfizmlerinin varlığını araştırır.

40 Neosentromerler Neosentromerler replikasyon sırasındaki dağılımlarını tam olarak gerçekleştirmediklerinde kromozom üstünde dağılımlar görülür,ancak bu bölgelerin sentromer özelliğinde olmaları birden fazla sayıdaki faktörlerin her biri tarafından tanınmadıkları sürece sentromerik aktivite göstermezler. Neosentromer bölgeler replikasyon sırasında bulunduğu bölgede(a-d) yada aynı kromozom üzerinde farklı bir bölgede(e-h) transpozon benzeri hareketle hareket edebilirler.

41 CENP-A: Histon 3 variantıdır
CENP-A: Histon 3 variantıdır. Sentromerde bulunur (Bitkilerde CenH3, Mayada Cse4 ve Drosophila CID olarak da bilinir). Sentromer: Kinetokor proteinlerinin kromozomal DNA’da bağlandığı bölgedir ve sonuçta işlevsel kinetokor oluşur. Kinetokor: Büyük bir protein kompleksidir, bölünme sırasında kromozomların mikrotübüle bağlanmasını sağlar.

42