DNA Replikasyonu: Bölüm 2

DNA antiparalel bir yapıya sahiptir. Yani bir zincir 5 ucundan 3 ucuna giderken, diğer zincir 3 ucundan 5 ucuna gitmektedir.

5' uç diye adlandırılan kısım polinükleotidin fosfatla biten ucudur. 3' uç diye adlandırılan kısım da polinükleotidin OH grubu yani hidroksil grubu ile biten ucudur.

DNA replikasyonunda, nükleotitler arasındaki bağı yani fosfodiester bağını oluşturan enzimin adı DNA polimerazdır. DNA polimerazın en önemli özelliği, polimerleşme işlemini, yani fosfodiester bağını oluşturma işlemini, yapabilmesi için 3'OH ucuna ihtiyaç duymasıdır. Bu sebepten dolayı DNA polimeraz  sadece tek bir yönde 5' ucundan 3' ucuna yönünde polimerleşme  yapabilmektedir. DNA polimeraz sadece bu yönde polimerleşme yapabildiği için şablon DNA ipliği (template strand) mutlaka 3' ucundan 5'ucuna olmalıdır. Fakat DNA antiparalel yapıda olduğu için 2 ipliğin de 3' ucundan 5'ucuna mümkün değildir. Bu yüzden, DNA replikasyonunda aşağıdaki resimde görülen adımlar uygulanmaktadır.

Eğer şablon DNA ipliği 3'ucundan 5'ucuna ise DNA replikasyonu tek bir adımda sorunsuz bir şekilde ilerler. Yeni oluşan ipliğe kesintisiz bir şekilde oluştuğu için kesintisiz zincir (leading strand) denir. Eğer şablon DNA ipliği 5' ucundan 3' ucuna ise, DNA polimeraz 3' ucundan 5' ucuna sentez yapamayacağı için DNA üzerinde looplar oluşturulur ve parçalı bir şekilde polimerleşme gerçekleştirilir. Oluşturulan parçalar Okazaki fragmentleri olarak adlandırılır. DNA replikasyonu sona erdikten sonra, bu fragmentler DNA ligaz adlı enzim tarafından ATP enerjisi kullanılarak birleştirilir.

Son olarak, yukarıda da belirtildiği gibi DNA polimerazın en önemli özelliği, 2 nükleotit arasındaki bağı oluşturabilmesi için OH ucuna ihtiyaç duymasıdır. Bu özelliğinden dolayı, DNA polimeraz replikasyon sırasında ilk nükleotidi koyamaz başka bir deyişle replikasyonu başlatamaz. Replikasyonun başlayabilmesi için primaz adlı enzim ribonükleotitleri bir araya getirerek primer adlı özel bir RNAyı oluşturur. Primer DNA polimeraza gerekli OH ucunu sağlar. Böylece DNA polimeraz işini yapabilir. Burda dikkat edilmesi gereken önemli bir nokta da şudur ki, Okazaki fragmentleri sentezlenirken, her defasında replikasyon yeniden başlar. Yani, her bir fragment sentezlenmeden önce, primazın yeni bir primer sentezlemesi zorunludur.

DNA replikasyonu : Bölüm 1

DNA replikasyonu, DNAnın kendi kendini eşleme olayıdır. Bu olay sonucundan 1 adet DNAdan 2 adet DNA elde edilir. DNA replikasyonun temel olarak nasıl gerçekleştirildiği Meselson-Stahl tarafından yapılan bir deney sonucu açığa çıkarılmıştır. Bu deney yapılmadan önce DNA replikasyonunun nasıl gerçekleştiğine dair 3 adet tahmin vardı. Bunlar korunumlu, yarı korunumlu ve parçalı eşleşme modelleriydi.

A şıkkında gördüğümüz model yarı korunumlu model. Bu modele göre, DNA replikasyonu sırasında eski iplik(mavi renkli) yeni ipliğe (kırmızı renkli) şablon oluşturuyor ve bunun sonucunda yeni oluşan DNA eski ve yeni ipliğin bir karışımı oluyor. B şıkkında gördüğümüz model korunumlu model. Bu modele göre, yeni DNA eski DNAdan tamamen bağımsız bir şekilde oluşuyor. Bunun sonucunda da oluşan 2 DNA'dan biri tamamen eski ipliklerden diğeri de tamamen yeni ipliklerden oluşmuş oluyor. C şıkkında gördüğümüz model parçalı model. Bu modele göre replikasyon sırasında eşleşme karışık bir şekilde oluyor. Bunun sonucunda da yeni oluşan DNAların bir kısmı eski iplikten bir kısmı da yeni iplikten oluşmuş oluyor.

Bu modellerden hangisinin doğru olduğunu anlamak için Meselson-Stahl, yukarıdaki resimde gördüğünüz deneyi kurmuştur. Deneyde eski ve yeni oluşan DNA ipliklerini ayırt edebilmek amacıyla, eski DNA'daki azot atomları N15  azot atomlarıyla, yeni DNA'daki ipliği oluşturacak nükleotitlerin azot atomları da N14 azot atomlarıyla işaretlenir. Bu 2 azot atomu ağırlık bakımında birbirinden farklı olduğundan eski ve yeni DNA iplikleri de ağırlık bakımından birbirinden farklı olacaktır.

Deney sonucunda, yukarıdaki resimden de anlaşılacağı üzere, yarı korunumlu modelin doğru model olduğu ve DNA'nın bu modele göre eşlendiği görülmüştür.

Dipnot: Son resimde, conservative model=korunumlu eşlenim modeli
Semiconservative model= yarı korunumlu eşlenim modeli
Dispersive model= parçalı eşlenim modeli