GEN SUSTURMA Prof. Dr. Salih Kuk Erciyes Üniversitesi Tıp Fakültesi Parazitoloji Anabilim Dalı

1. GEN SUSTURMA Prof. Dr. Salih Kuk Erciyes Üniversitesi Tıp Fakültesi Parazitoloji Anabilim Dalı

2. Gen Susturma Sunu Akışı • Tanımı, Gen Susturma nedir? • Tarihçe • Önemi • Genetik, Epigenetik

3. Gene Silencing • Gen susturma • Gen sessizleştirme • Gen baskılama

4. Gene ve Protein Transkripsiyon; DNA'dan RNA'ya genetik bilginin aktarımıdır

5. Gene ve Protein Translasyon mRNA’lardaki koda uygun polipeptit sentezi

6. Gen ifadesinin düzenleme basamakları • Kromatin bölgeleri • Transkripsiyon • Transkripsiyon sonrası değişimler • RNA taşınımı • Translasyon • mRNA bozulumu • Translasyon sonrası değişimler

7. Gen ve Protein Genler; transkripsiyonel ve post-transkripsiyonelolarak düzenlenir

8. Gen Susturma Nedir? Gen regülasyonun epigenetik düzeyde düzenlenmesi

9. Tarihçe • DNA, • Gen, Gen ekspresyonu, • Genetik, • Nobel Ödülleri

10. Tarihçe 1962 Nobel Ödülü • Çift zincirli DNA • James Watson, Francis Crick, ve Maurice Wilkins

11. Tarihçe 1965 Nobel Ödülü • Genin mRNA’ya transkripsiyonu • FrancoisJacob ve JasquesMonod

12. Tarihçe 1968 Nobel Ödülü • 20 amino asit için üçlü kod • Marshall Nirenberg ve HargobindKhorana

13. Tarihçe 1993 Nobel Ödülü • Uzun RNA molekülleri • Philip Sharp ve Richard Roberts – 1977

14. Tarihçe 1989 Nobel Ödülü • RNA’nın katalizör rolü • SidneyAltman ve Thomas Cech

15. Tarihçe 2006 Nobel Kimya Ödülü • Ökaryotik transkripsiyon mekanizması • RogerKornberg

16. Tarihçe 2006 Tıp ve Fizyoloji Nobel Ödülü • RNA interferens • Andrew Fire ve Craig C.Mello -1998

17. Gene Susturmanın Keşfi • Wingard • Tütün bitkisindeki bir infeksiyonu • “Journal of AgricultureResearch” -1928 • Üst yapraklarında gözlenen infeksiyonun alt yapraklara direnç kazandırdığını söylemiş • Bu durumun ancak bu infekte yapraklardan aşağıya bilgi aktaran bir madde sayesinde olabileceği Wingard SA. Hosts and symptoms of ring spot, a virus diseaseof plants. J Agric Res 1928; 37:127.

18. Gene Susturmanın Keşfi • Bitkilerdeki bazı renk pigmentlerinin ifadesinde gözlenen bu olgu Transpozonadı verilen bazı hareketli genetik elemanların hem kendilerini hem de homolog kromozom odağını susturma • Mantarlarda da gözlenen bu durum • Kalıp DNA’dan üretilen mRNA ürününün baskılanması

19. Bitkilerde Gen Susturma Çalışmaları • Jorgensen ve arkadaşları • Amaç; Chalconesyntase (chs)’ın ekspresyonundan sorumlu olan bir genin aktivitesini düzenleyerek daha mor petunyalar elde etmek • Sonuç: Alacalı pigmentasyon ile daha beyaz petunyaların elde edildi • Napoli C., Lemieux C., Jorgensen R., Introduction of A ChimericChalconeSynthase Gene IntoPetuniaResultin Supression of homologous Revesible Co-supression of Homologous Genes in Trans, The Plant Cell, 1990; 2, 279-289.

20. Bitkilerde Gen Susturma Çalışmaları • SitozolikchsmRNA’sının transkripsiyonunun azalması ile ilgili olmadığını • Nukleusdatranskripsiyonun devam ediyor Transkripsiyon sonrası RNA parçalanmasını ifade eden transkripsiyon sonrası gen baskılama (post-transcriptionalgene silencing, PTGS) olarak tanımlanmıştır

21. Bitkilerde Gen Susturma Çalışmaları • Jorgensen ve ark., co-supresyon • Petunyaya aktarılan transgenin sadece kendi kendisini değil aynı zamanda her nasılsa endojenikchs geninin ekspresyonunu da etkileyen bu olay sonrası hem endojenik ve hem de transgenikmRNA’nın kaybını tanımlamak için • Sonraki çalışmalar;Transgenin ekspresyonunun, çift zincirli RNA (dsRNA) oluşumuna yol açtığını ve böylece PTGS’yi /cosupresyon’ u başlatmakta

22. Bitkilerde Gen Susturma Çalışmaları • Bitkilerde ekzojen kaynaklı dsRNA’largen baskılamanın potansiyel indükleyicileridirler. • Bu mekanizmanın biyolojik fonksiyonunun bitkilerin hedef viral RNA’nın parçalanmasını gerçekleştirerek RNA tarafından infeksiyona karşı verdikleri bir cevap Transkripsiyon sonrası gen baskılama (post-transcriptional gene silencing, PTGS)/co-supresyonya da viral-indükleyici gen baskılama (viral-induced gene silencing, VIGS) olarak tanımlanmaktadır

23. Mantarlarda Gen Susturma • Quelling • Fungalsistemde bağımsız olarak homolojiye göre gen baskılama fenomeni gözlenmiştir. • Neurosporacrassa ,turuncu renkli pigmentasyonunu sağlayan karotenoidlerinbiyosentezi için gerekli albino1 (al1) geninin ekpresyonunu desteklemeye çalışma sırasında

24. Mantarlarda Gen Susturma • Quelling • Yabanil tip al1+ geni içeren N. crassasoyuna al1 geni içeren bir plazmid aktarılmıştır. • Birkaç transformant sabit olarak baskılanmıştır ve albino fenotipler gözlenmiştir. • al1 baskılanmış soylarda, eklenmiş al1 mRNA düzeyi yabanil tip soyunkine benzerken doğal al1 mRNA’nın yüksek derecede azalmış transkripsiyon oranının homoloji bağlı durumda olgun mRNA düzeyini etkilemesi ile ilgili değil quelling ile ilgili olduğu gösterilmiştir

25. Antisens/sens yaklaşımı • Oligonükleotid kullanımı ile gen ürünlerinin düzenlenmesi fikri ilk olarak antisens/sens yaklaşımı ile başlamıştır • Antisensoligonükleotidler 15-25 baz lık yapay DNA zincirleri, hedef DNA Watson-Crick baz eşleşmesi kurallarına göre bağlanmak üzere tasarlanmışlardır • Gen işlevi aydınlatılmış

26. RNA interferens • Bitki ve mantar çalışmaları sonrası RNAi • 1995-Guo ve Kempheus,-C.elegans’da gen ekspresyonunu baskılamak için sense RNA’nın da antisense RNA kadar etkili olduğunu tespit etmişlerdir • RNAi’nin keşfedilmesi ile ilgili en büyük bilimsel hamle olan Fire, Mello ve arkadaşlarının Nobel ödüllü çalışmalarına öncülük etti

27. RNA interferens • 1998- Fire , Mello; sense ve antisense RNA’nın sinerjisini test etmek için: • C. elegans’a bir kas proteinini kodlayan genin belli bir segmentine ait dsRNA enjekte edildi • dsRNAkarışımı, gen ekspresyonunu baskılamada 10 kat fazla/sense ve antisense RNA’ların tek başına

28. RNA interferens fenomeni • Protozoa, • Nematod, • Artropodlarda • Meyve sineği, • Bitki, insan ve fareleri de içeren hemen hemen bütün ökaryotlarda

29. RNA interferens • C. elegans’da gözlenen RNA interferens • Bitkilerde transkripsiyon sonrası gen baskılama (PTGS) • Mantarlarda “Quelling” • Antisense RNA ile gen baskılama

30. RNA interferens • RNAi, Science dergisi tarafından 2001’de “yılın molekülü” • “2002 yılının en önemli bilimsel hamlesi” seçilmiştir.

31. RNA interferens (RNAi) • Gen ifadesinin düzenlenmesinde etkili bir mekanizmadır • “smallinterfering RNA (siRNA)” ve mikro RNA(miRNA) • Küçük, • Protein kodlamayan , • Gen ifadesinin negatif düzenleyicisi

32. Kodlamayan RNA’lar (noncoding RNA) • Gelişim, • Farklılaşma, • Hücre çoğalması ve • Apopitoz gibi önemli biyolojik süreçlerin düzenlenmesinde rol alır.

33. Kodlamayan RNA’lar

34. Gen Susturmanın Önemi • RNA interferens doğal bir işlem • İn vitrosiRNAkullanımıyla endojenik genlerin ekspresyonunu baskılanabilir • Fonksiyonel genomik araştırmalar • İnsan ve diğer genom çalışmaları • RNAidiğer tekniklere göre daha hızlı ve ucuz bir metodolarak fonksiyonel genomik araştırmalarında çok ideal bir teknik

35. Gen Susturmanın Önemi • Gen terapisinde önemlidir • Bir hastalık normal bir proteinin fazla miktarda ekspresyonundan ya da mutant bir proteinin ekspresyonundan kaynaklanıyorsa

36. Gen Susturmanın Önemi • Kanser tanı ve tedavisinde önemlidir • Onkogenler ve viralinfeksiyonlarda • Kanser hücrelerindeki hücre döngüsü için önemli olan genlerin ve/veya anti-apoptotik genlerin ekspresyonlarını baskılayarak kanserin tedavisinde ve tanısında

37. Gen Susturmanın Önemi • Pek çok hastalığın etyopatogenezindemiRNA’larla ilgili işlev bozukluklarının yer aldığı gösterilmiştir. • miRNA’ların kanserli dokudaki ifade düzeylerinin ölçülmesiyle kanser prognozuile ilgili bilgi sağlanabilmektedir • miRNA’lar bu şekilde tümör belirteci olarak kullanılabilmektedir.

38. Gen Susturmanın Önemi • Viral hastalıklar • HIV/AIDS, hepatit, SARS, influenza, insan papillomavirusinfeksiyonu gibi • Nörodejeneratif hastalıklar • Parkinson ve Alzheimer gibi • Metabolik hastalıklar, • Diyabet ve obezite gibi • Romatizmal hastalıklar • Romatoidartrit

39. Gen Susturmanın Önemi • Parazit • Parazit hastalıklarında

41. Genetik Genetik HER ŞEY, Her şeyin üstesinden gelir

43. Genetik Genetik bir şey Fakat her şey değil

44. Epigenetik • Bitkisel ürünler • Et ve et ürünleri • Müzik • Mikro organizmalar, makroarganizmalar • Parazitler

45. SONUÇ • Yapmış olmak • Hobi • Ülke kaynakları • Biz ne yapıyoruz.

46. TEŞEKKÜRLER http//parazitoloji.erciyes.edu.tr Twitter: @eruparazitoloji