DNA Nedir? Yapısı ve DNA Replikasyonu (DNA Eşlenmesi)

Yarı konservatif çoğaltma olarak da bilinen DNA replikasyonu(kopyalanması), DNA’nın esasen “iki katına” çıkartıldığı işlemdir. Bölme hücresinde gerçekleşen önemli bir süreçtir.

Bu makalede, DNA’nın yapısına , DNA’nın kopyalanmasında yer alan kesin aşamalarına ve sırasına [başlatma(hazırlık, initiation), uzama (elongation) ve sonlandırma(termination)], dna replikasyon enzimlerine ve bu yanlış gittiğinde ortaya çıkabilecek klinik sonuçlara kısaca bakacağız.

DNA Yapısı

DNA milyonlarca nükleotitten oluşur ; bunlar, deoksiriboz şekerden oluşan, fosfat ve ona bağlı bir baz (veya nükleobaz) içeren moleküllerdir. Bu nükleotitler, bir ‘şeker-fosfat omurgası’ oluşturmak için, birbirine fosfodiester bağları vasıtasıyla bağlanır. Oluşan bağ, bir nükleotidin deoksiriboz şekeri üzerindeki üçüncü karbon atomu (bundan böyle 3 ‘olarak bilinir) ile bir sonraki nükleotit (5’ olarak bilinir) üzerindeki bir başka şekere ait beşinci karbon atomu arasındadır.

Toplamda, birbirine zıt veya antiparalel yönlerde çalışan iki ip vardır. Bunlar, her bir nükleotit üzerindeki bazlar boyunca telin uzunluğu boyunca birbirine bağlanır. DNA ile ilişkili 4 farklı baz vardır; Sitozin, Guanin, Adenin ve Timin. Normal DNA standlarında, Sitosin Guanine’ye ve Adenin Thymine’e bağlanır. İki ip birlikte çift sarmal oluşturur.

DNA replikasyon evreleri

DNA replikasyonu üç aşamada düşünülebilir; Başlatma(Hazırlık), Elongasyon(Uzama), Sonlandırma

1.Hazırlık (Initiation)

DNA sentezi, spesifik kodlama bölgeleri olan ‘ kökenleri ‘ olarak bilinen DNA zinciri içindeki belirli noktalarda başlatılır. Bu kökenler, DNA kökeninin etrafında bir çoğaltma kompleksi oluşturarak çoğaltma işlemine yardımcı olan daha fazla protein toplamaya devam eden başlatıcı proteinler tarafından hedeflenir. Birden fazla kaynak alan var ve DNA’nın çoğalması başladığında, bu alanlara Çoğaltma Çatalları deniyor .

Çoğaltma kompleksi içinde, çift sarmalı çözen ve her iki şeridin de açığa çıkmasını sağlayan, çoğaltma için bir şablon olarak kullanılabilecekleri DNA Helicaz enzimi vardır. Bunu, nükleobazlar arasındaki bağları oluşturmak için kullanılan ATP’yi hidrolize ederek iki ip arasındaki bağı kopartarak yapar.

DNA sadece bir zincirin 3 ‘ ucuna serbest bir nükleotit trifosfat eklenmesi ile uzatılabilir. Çift sarmal antiparalel olarak çalıştığından , ancak DNA replikasyonu sadece bir yönde meydana gelir, bu iki yeni ipin büyümesinin çok farklı olduğu (ve Uzamada ele alınacağı) anlamına gelir.

DNA Primazı, DNA replikasyonunda önemli olan başka bir enzimdir. DNA Polimeraz için ‘kick-starter’ görevi gören küçük bir RNA primerini sentezler . DNA Polimeraz, DNA’nın yeni iplikçiklerinin oluşturulmasından ve genişlemesinden nihayetinde sorumlu olan enzimdir.

2.Elongasyon (Elongation)

DNA Polimeraz orijinal, açılmış iki DNA dizisine (yani, şablon dizileri) bağlandıktan sonra, şablonlara uyması için yeni DNA’nın sentezlenmesine başlayabilir. Bu enzim, primerin sadece telin 3’ucuna serbest nükleotitler ekleyerek uzatabilir, şablon tellerinden birinin içinden uzaması gereken bir 5 ‘ucuna sahip olduğu için zorluğa neden olur.

Şablonlardan biri 3 ‘ila 5’ yönünde okunur; bu, yeni iplikçinin 5 ‘ila 3’ yönünde (iki şerit birbirine paralel olduğu için) oluşturulacağı anlamına gelir . Bu yeni oluşturulmuş iplikçik, Öncü İplik olarak adlandırılır. Bu iplik boyunca, DNA Primaz’ın, yeni DNA zincirini genişletmeye devam etmek için DNA Polimerazının başlatılmasına yardımcı olmak için başlangıçta yalnızca bir RNA primerini sentezlemesi yeterlidir. Bunun nedeni, DNA Polimerazının yeni DNA şeridini normal olarak, yeni şeridin 3 ‘ucuna yeni nükleotitler ekleyerek uzatabilmesidir (DNA Polimerazı genellikle nasıl çalışır).

Bununla birlikte, diğer şablon ipliği antiparaleldir ve bu nedenle 5 ‘ila 3’ yönünde okunur, yani oluşturulan yeni DNA ipliği 3 ‘ila 5’ yönünde çalışacaktır. Bu, DNA Polimeraz’ın bu yönde ilerlememesi nedeniyle bir konudur. Bunu önlemek için DNA Primase, yeni zincirin 5 ‘ucundan uzamaya devam etmek için DNA sentezini prime etmek üzere yaklaşık olarak her 200 nükleotide yeni bir RNA primerini sentezler. RNA primerlerinin sürekli oluşturulmasına izin vermek için, yeni sentez geciktirilir ve Lagging Strand olarak adlandırılır .

Önde gelen iplikçik bir tam iplikçik iken gecikmeli iplikçik değildir. Bunun yerine Okazaki fragmanlarından bilinen çoklu ‘mini tellerden’ yapılmıştır. Bu fragmanlar, yeni primerlerin sentezlenmesi gerektiğinden ve bu nedenle, öncü iplikçik ile kullanılan bir ilk primerin aksine, çoklu iplikçiklerin oluşmasına neden olduğu için oluşur.

3.Sonlanma (Termination)

Yeni DNA iplikçiklerini genişletme işlemi, çoğaltılacak başka DNA şablonu kalmayacak şekilde (yani kromozomun sonunda), ya da iki çoğaltma çatalının buluştuğu ve sonlandığı zamana kadar devam eder . İki çoğaltma çatalının buluşması düzenlenmez ve kromozom boyunca rastgele gerçekleşir.

DNA sentezi bittiğinde, yeni sentezlenen ipliklerin bağlanması ve stabilize edilmesi önemlidir. Geciken iplikçik ile ilgili olarak, bunu başarmak için iki enzime ihtiyaç vardır; RNAase H , her Okazaki fragmanının başlangıcındaki RNA primeri çıkarır ve DNA Ligase , bir tam iplik oluşturmak için birlikte iki fragmanı birleştirir.

Şimdi iki yeni iplik sonunda nihayet bitmiştir, DNA başarıyla kopyalanmıştır ve çoğaltmadaki hataları kontrol etmek ve yeni tek iplikçiklerin stabilize edilmesi için yeni DNA’yı ‘prova etmek’ için sadece başka içsel hücre sistemlerine ihtiyaç duyacaktır. .