Replikasyon

​

✔ Hücre bölünmesi öncesinde DNA molekülünün kendini eşlemesine replikasyon denir. Bu şekilde genetik maddenin nesilden nesile aktarımı sağlanır.

 

DNAnın Yarı Korunumlu Eşlenmesi

 

Matthew Meselson (Methiv Meselsın) ve Franklin Stahl (Franklin Sıtal): 1958 yılında, DNA eşlenmesi üzerine deneyler yapmışlardır. Bu bilim insanları, yaptıkları deneyler sonucunda DNA’nın kendini yarı korunumlu (semikonservatif) eşlediğini ispat etmişlerdir.

✔ Bu deneyde 14N ve 15N içeren besi ortamı ve E. coli bakterisini kullanmışlardır. 14N normal azot, 15N azotun ağır izotopudur.

​

Bakteriler santrifüj edildiklerinde
✔ Her iki polinükleotit zincirindeki azotları hafif olanlar (hafif DNA)  --> Üstte

✔ Polinükleotit zincirlerinden biri ağır, biri hafif olanlar (melez DNA) --> Ortada

✔ Her iki polinükleotit zincirindeki azotları ağır olanlar (ağır DNA) --> Altta

✔ Normal azotlu DNA taşıyan bakteriler ağır azot içeren besiyerde birçok kez bölünecek şekilde yetiştiriliyor.

 

✔  1. Bölünmenin sonunda oluşan bakterilerin DNA’sı santrifüj edildi ve bantlaşmanın ortada kaldığı görülür. Bu durumda oluşan bütün bakterilerin DNA’sının melez olduğu gösterir.

✔  2. Bölünmenin sonunda tekrardan santrifüj yapıldı. Bu kez bantlaşmanın yarısının ortada yarısının altta bantlaştığı görüldü. Bu durum bakterilerin %50’sinin melez DNA, %50’sinin ağır DNA taşıdığını gösterir.

✔  3. Bölünmenin sonunda bakterilerin DNA’sı santrifüj edildi. Bantlaşmanın küçük bir kısmının ortada büyük bir kısmının altta olduğu görüldü. Bu durumda oluşan bakterilerin %25’inin melez DNA, %75’inin ağır DNA taşıdığını gösterdi.

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

​

 

Deney sonucunda, replikasyon sırasında bir zincirin kalıp olduğu diğer zincirinse kalıp zincire göre sentezlendiği kanıtlanmış oldu.

​

✔ Replikasyon sırasında, DNA’daki hidrojen bağlarının açılır ve  her bir polinükleotit zincirinin karşısına yeni polinükleotit zincirleri üretilerek DNA sentezi yapılır.

✔ Her hücrede görülmese de her canlı tarafından gerçekleştirilebilir.

✔ DNA üzerinde replikasyonun başladığı noktaya replikasyon orijini denir.

 

Prokaryotlarda Replikasyon

Prokaryotlarda DNA halkasal olduğundan tek bir replikasyon orijini oluşturulur. Açılan polinükleotit zincirlerinin karşısına yeni zincirler oluşturularak replikasyon tamamlanır.

​

Ökaryotlarda Replikasyon

Ökaryotların DNA’sı lineer olduğundan, halkasal DNA’ya göre oldukça uzundur. Replikasyonun hızlıca yapılabilmesi için birden fazla replikasyon orijini oluşturulur. Açılan polinükleotid zincirlerinin karşısına yeni zincirler oluşturulur ve orijinler ilerleyerek birleşir.

​

Replikasyon sırasında üç tane önemli enzim kullanılır. Bunlar, Helikaz, Ligaz ve DNA Polimeraz’dır.

 

✔ Helikaz; replikasyon orijinlerinde hidrojen bağlarının koparılmasını sağlayarak polinükleotit zincirlerinin ayrılmasını sağlar.

✔ DNA Polimeraz; polinükleotit zincirlerinin karşısına yeni nükleotidler ekleyerek yeni polinükleotit zincirlerinin 5’ --> 3’ yönünde üretilmesini sağlar.

✔ Ligaz; DNA parçalarının birleştirilmesi ve böylece polinükleotit zincirlerinin kesintisiz olmasını sağlar.

✔ DNA’nın iki ipliği birbirine zıt yöndedir.(antiparalel) (5’ --> 3’ ve 3’ --> 5’)

✔ DNA polimeraz helikaz enzimi ile iki polinükleotit zinciri açıldıkça 3’ à 5’ yönündeki ipliğin karşısına 5’ à 3’ yönünde iplik sentezleyerek yeni polinükleotit zincirini oluşturur. Ancak, 5’ --> 3’ yönündeki zincirin karşısına kesintisiz bir şekilde sentez yapamaz.

✔ Replikasyon orijini helikaz enzimi ile açıldıkça 100 - 200 nükleotid uzunluğunda

5’ --> 3’ yönünde ilerleyen kısa DNA parçaları sentezlenir. Bu DNA parçalarına okazaki parçaları denir. Okazaki parçaları daha sonra ligaz enzimi ile birleştirilerek 5’ --> 3’ yönündeki iplikte sentezlenmiş olur.

​

Aziz Sancar: DNA’ların kendini onarım mekanizmasını keşfederek 2015 yılında Nobel Kimya ödülünü almıştır. Çalışmasına önce bakterilerle başlamış ve bir enzimin, bakteri DNA’sındaki hasarlı nükleotidleri çıkarırken bu nükleotidlerin çevresindeki 12 nükleotidi de kesip attığını keşfetti. İnsanlarda DNA’daki hasarlı nükleotitlerin çevresindeki 27 nükleotidin nasıl kesilip atıldığını ve “doğru” nükleotidlerin bu boşluğa nasıl yerleştirildiğini bulmuştur. Bu mekanizmanın 16 gen tarafından sentezlenen 16 protein ile işlediğini keşfetmiştir. Aziz Sancar ayrıca 2015 mayıs ayında ekibiyle birlikte insan genomundaki DNA onarım genlerinin bütün bir haritasını yayımlamıştır.

​