Ara

DNA’yı Ne Kadar İyi Tanıyoruz?



1-) DNA’DA NEDEN URASİL DEĞİL DE TİMİN BAZI BULUNUR?


Evrimsel süreçte RNA, DNA’dan daha önce gelişmiş ve yönetici molekül olarak işlev görmüştür. Yani DNA, RNA’dan evrimsel olarak daha sonra oluşmuş buna bağlı olarak RNA’dan daha kararlı ve daha korunabilir mekanizmalar geliştirmiştir. Bu evrimsel farklardan bir tanesi urasil bazının yerini timin bazının almasıdır. Sitozin bazları deamine olarak urasile dönüşebilir. RNA tek zincirli olduğundan burada tehlike DNA’daki kadar büyük değildir. Çünkü deamine kısımlar fark edilip düzenlenebilir. Eğer DNA’da urasil bulunsaydı deamine olarak urasile dönüşen sitozin ile gerçek urasil ayırt edilemezdi. Bu durum replikasyonda sorunlar yaratırdı. Bunu engellemek için evrimsel süreçte urasilin yerini timin bazı almıştır. Urasil ile timin arasındaki kimyasal fark ise urasilde , timinde bulunan metil grubunun bulunmamasıdır.


2-) HİSTON PROTEİNLERİ DNA’YA NEDEN VE HANGİ BAĞLAR İLE BAĞLANIR?


DNA yaklaşık 2 metre uzunluğunda, negatif fosfat omurgasına sahip çift sarmal yapıdadır. Çekirdek ise 1.10^-6 m uzunluğundadır. DNA’nın çekirdeğe sığdırılabilmesi için histon proteinleri tarafından paketlenmesi gerekmektedir. Histon proteinlerinin yaklaşık olarak %20’lik kısmı lisin ve arjinin aminoasitlerinden oluşur . Bu aminoasitler pozitif yüklüdür ve negatif fosfat omurgası ile aralarındaki yük farkından dolayı DNA’ya bağlanabilirler. Böylece DNA katlanarak kromozomal yapı oluşturulabilir ve hücre çekirdeğine sığdırılmış olur. Bu sıkı sıkıya bağlanma sadece transkripsiyon ve replikasyon sırasında bozulur. Çünkü DNA’nın gevşetilerek çift sarmalın açılması ve yeni nükleotid eşleşmeleri gerekmektedir.


3-) DNA ZİNCİRLERİNİN ANTİPARALEL OLMASI NE DEMEKTİR? DNA AYNI ZİNCİRİN TERS YÖNLÜ EŞLEŞMESİNDEN Mİ OLUŞUR?


DNA zincirleri birbirinden farklı baz dizilerinden oluşur. Yani DNA iki farklı zincirin antiparalel ( biri 5’3’ diğeri 3’5’ yönünde) olarak hidrojen bağları ile heliks yapısı oluşturmasından meydana gelir.


4-) DNA REPLİKASYONUNDA NEDEN RNA PRİMERİ KULLANILIR?


DNA polimerizasyonu için DNA polimeraz lll serbest bir 3’OH ucuna ihtiyaç duyar. Halkasal DNA’da böyle bir uç yoktur. Primaz enzimi 10-12 nükleotidlik RNA primeri sentezler ve primazın bu sentezi başlatması için 3’ hidroksil ucuna ihtiyacı yoktur. Böylece DNA pol lll bu kısa RNA parçasına 5’ deoksiribonükleotidleri takar ve DNA sentezi başlar. RNA primeri kullanımı virüs, bakteri ve ökaryotik organizmalara tanımlanan evrensel bir işlemdir.


5-) DNA SENTEZİ NEREDEN BAŞLAR? oriC HERHANGİ BİR BÖLGE MİDİR?


Sentezin başladığı bölge orjin yani oriC (E.coli’de ) 245 baz çifti içerir. 9 baz çiftlik bölge 5 kez ve 13 baz çiftlik bölge 3 kez tekrar eder. 9mer ve 13mer bölgelerinin her ikisi Adenin ve Timin bazları açısından zengindir. Yani ortalama çift sarmallı DNA dizilerine göre daha az kararlıdır bu durum ikili hidrojen bağlarından kaynaklanır. Az kararlı olan bu bölge daha kolay açılır ve replikasyon buradan başlar.


6-) REPLİKASYON TEK YÖNLÜ MÜDÜR YOKSA ÇİFT YÖNLÜ MÜDÜR?


Replikasyon tek bir başlangıç bölgesinden zıt yönde yani çift yönlü olarak ilerler. DNA pol lll enzimi sadece 5’3’ yönünde zincir oluşturabilir. Zincirler birbirine antiparalel olduğundan bir zincirde soldan sağa yönde olan sentez diğer zincirde sağdan sola yönde olur ama nihayetinde her iki zincirde de okuma 3’5’ yönde sentez ise 5’3’ yönünde olur.


7-) DNA ZİNCİRİ AÇILMAYA DEVAM EDERKEN ZİNCİRİN AÇILAN KISIMLARI NASIL BİRBİRİYLE TEKRAR BİRLEŞMEZ?


DNA in vivo koşullarda hücrede tek zincirli halde duramaz. Ancak DNA replikasyonu sırasında sarmalın açılan kısımlarının , helikaz işini bitirene kadar baz çifti yapmaması gerekmektedir. Bu da tek ipliğe bağlanan proteinler (SSB’ler) tarafından sağlanır. Bu proteinler her bir ipliğe bağlanır ve bağ oluşumunu engeller. Sarmal açılırken ayrıca replikasyon çatalında sarılma gerilimi oluşur ve üstün kıvrılma (supercoiling) meydana gelir. Bu kıvrılmalar DNA topoizomeraz enzim ailesinden DNA giraz ile gevşetilir. DNA giraz işini yaparken kırılmalar meydana gelebilir. Oluşan kırıklar ATP hidrolizi ile açığa çıkan enerjiyle onarılıp birleştirilir.


8-) HELİKAZ ENZİMİ DİREKT OLARAK DNA ZİNCİRLERİNİ BİRBİRLERİNDEN AYRILABİLİR Mİ?


Helikaz enzimi hidrojen bağı denatürasyonu sağlar ve bunu yaparken de ATP enerjisine ihtiyaç duyar. Ancak ihtiyaç duyduğu ekstra bir yapı da vardır bu da tek iplikli DNA (single stranded (ssDNA)) ucudur. Bu uç DnaA proteini tarafından sağlanır. Yani sarmalı oriC noktasından ilk açan proteindir. Daha sonra helikaz (DnaB polipeptidinin çoklu kopyasından oluşur. ) tek uca bağlanır ve DNA sarmalını açar.


9-) DNA POLİMERAZ lll ENZİMİ SADECE POLİMERİZASYON SAĞLAMA VE PROOFREADİNG İŞLEVİ Mİ GÖSTERİR?


DNA pol lll polimerizasyondan sorumlu asıl enzimdir. Ayrıca proofread yani geri okuma (3’5’ ekzonükleaz aktivitesi) özelliği vardır. Böylece sentez olurken sentezlediği kısımlara geri dönüp baz eşleşmelerinde mevcut hataları düzeltebilir. Ancak bunların yanında polimerizasyonda çok önemli bir yapı olan kayan DNA kelepçesini oluşturur. Bu yapı kesikli ve kesiksiz sentezin aynı anda olabilmesi için DNA pol lll enziminin çekirdek kısmının kalıptan kopmamasını sağlar. Böylece işlev kapasitesi yani çekirdek enzimin kalıptan ayrılmadan önce replike ettiği DNA uzunluğu artırılmış olur.


Kaynaklar ve İleri Okuma

  1. https://evrimagaci.org/histon-proteinleri-ve-dna-katlanmasi-metreler-uzunlugundaki-dna-mikron-duzeyindeki-kucuk-hucrelerimize-nasil-sigar-10319

  2. 8https://evrimagaci.org/soru/dna-da-timin-bulunurken-rna-da-neden-timin-yerine-urasil-vardir-2614

  3. Klug, Cummings, Spencer, Palladino, Genetik Kavramlar, Palme Yayinevi, İstanbul 2018 ( Bölüm 11, DNA Replikasyonu ve Rekombinasyon syf. 261-282)