DNA Replikasyonu (2. Bölüm) - EBUBEKİR

ÖNCÜ VE AKSAK İPLİKTE REPLİKASYON NASIL YAPILIR? REPLİKASYON ÇATALI NASIL OLUŞUR? Replikasyon çatalının oluşması ve DNA sentez yönleri Replikasyon Çatalı Antiparalel ipliklere sahip olan DNA molekülünde oluşturulan replikasyon çatalında atasal DNA’nın bir zinciri sürekli diğeri ise kesintili DNA sen...

ÖNCÜ VE AKSAK İPLİKTE REPLİKASYON NASIL YAPILIR? REPLİKASYON ÇATALI NASIL OLUŞUR? Replikasyon çatalının oluşması ve DNA sentez yönleri Replikasyon Çatalı Antiparalel ipliklere sahip olan DNA molekülünde oluşturulan replikasyon çatalında atasal DNA’nın bir zinciri sürekli diğeri ise kesintili DNA sentezi için kalıp görevi yapar, yani: a) Sürekli sentezin gerçekleştiği iplik: öncü iplik (leading strand) b) Kesintili sentezin gerçekleştiği iplik: aksak iplik (lagging strand) DNA polimerazlar DNA sentezini yalnızca 5’→3’ yönünde ilerletebildiği için antiparalel ipliklerde sürekli ve kesintili olmak üzere iki şekilde DNA sentezi gerçekleşmiş olur. Kesintili sentezin gerçekleştiği iplik üzerindeki DNA parçaları Okazaki parçacıkları (fragments) olarak adlandırılır. DNA’nın aksak ve öncü ipliklerinin sentezi: Replikasyon Çatalı ve Replikon Her bir replikasyon orijininden iki replikasyon çatalı oluşur. Replikasyon iki yönlüdür. Replikasyonun başlama noktası ile bitiş noktası arasında kalan bölge (sentezlen/sentezin devam ettiği bölge) replikon olarak adlandırılır. E. coli DNA’sının replikasyonu esnasında 2 replikasyon çatalının gösterilmesi E. coli replikasyon çatalının şekli: -Helikaz, primaz ve iki DNA polimeraz III molekülü DNA’nın aksak ve öncü ipliklerinin her ikisini de, koordineli bir biçimde sentezlerler. -Topoizomeraz, çatalın ilerisinde çözücü olarak davranırlar ve DNA polimeraz I ile ligaz RNA primerlerini uzaklaştırıp çatalın gerisinde okazaki fragmanlarını birleştirir.  E.coli’de replikasyon  Primaz tek iplikli DNA’ları kalıp alarak kısa RNA primerleri sentezler.  DNA pol III, RNA primerlerinin ucuna DNA nükleotitleri ilave eder (yeni DNA molekülü sentezler).  DNA pol l, komşu fragmentlerin 5’ ucundaki RNA’ları uzaklaştırır ve boşluğu doldurur.  DNA ligaz komşu fragmentleri birleştirir. REPLİKASYONDA KAYAN HALKALAR VE YÜKLEYİCİLER NE İŞ YAPAR? Kayan Halkalar (Sliding Clamps) ve Yükleyicileri Replikasyon sırasında ipliklere bağlanan bu kompleksler daha sonra DNA polimerazla ilişki kurar ve replikasyon kompleksini oluşturur. Yükleyici protein Kayan halka Polimeraz DNA REPLİKASYONU NASIL SONLANIR? Replikasyonun Sonlanması  DNA replikasyonunun bitirilmesi dairesel ve linear kromozomlarda farklılıklar gösterir.  Dairesel bir kromozomda replikasyon makinesi bütün molekülün replikasyonunu yapabilir ancak oluşan iki molekül iç içe geçmiş haldedir ve ayrılmaları gerekir.  Dairesel moleküller Topoizomeraz enzimleri ile ayrılırlar ve oluşan iki yeni molekül yavru hücrelere paylaştırılır.  Bakteriyel genomun replikasyonu çift yönlü olarak ilerler ve replikasyon orijininin taban tabana zıt olduğu bir pozisyonda sonlanır.  Çoğaltma, Ter (terminus) dizileri adı verilen 20bp'lik bir dizinin birden fazla kopyasını içeren terminal bölgesinde sona erer. Ter, TUS proteini (E.Coli DNA) için bir bağlanma bölgesidir. A, B, C, D, F ve G gibi sonlandırma bölgelerinin DNA'da mevcut olduğu bulunmuştur. DNA REPLİKASYONUNDA HATA DÜZELTME MEKANİZMALARI HANGİLERİDİR? DNA polimeraz ile yanlış düzeltme (proofreading) DNA replikasyonunun özeti Prokaryotlarda Ökaryotlarda REPLİKASYON SONU PROBLEMİ NEDİR? TELOMERLER VE REPLİKATİF SENESENS? Telomerler Kromozomların uç bölgelerinde (telomer) ardışık tekrarlayan kısa dizilerden oluşan ve minisatellit olarak adlandırılan spesifik nükleotid dizileri vardır. Telomer DNA dizileri protozoa, mantar, bitki ve memeli gibi farklı organizmalarda benzerlik gösterir. İnsanlarda bu dizi TTAGGG olarak belirlenmiş olup yaklaşık 10,000 nükleotid uzunluğundadır.  DNA polimerazlar, yalnızca 5’→3’ yönünde sentez yapabildiği için, kesintili sentezlenen iplik kısa fragmanlar halinde sentezlenmek zorundadır.  Bu durum, replikasyon çatalı lineer DNA molekülü içeren kromozomların ucuna (telomer) ulaştığında soruna neden olmaktadır.  Kromozomun en ucunda sentezlenecek Okazaki fragmanı için RNA primeri sentezlenebilecek yer kalmamaktadır.  Böylece her replikasyonda kromozomlar telomerlerinden bir miktar kısalır.  Replikasyonla birlikte kromozomların telomerlerinden kısalması, hücrelerin sınırlı sayıda bölünmesine neden olmaktadır. Telomerdeki kısalmaya bağlı olarak hücrenin bölünememesi replikasyona bağlı yaşlanma (replicative cell senescence) olarak adlandırılır. TELOMERLERİN FONKSİYONLARI NELERDİR? Telomerler; Lineer DNA’nın uç bölgelerinden nükleotit kaybını önler, Kromozomları yeni düzenlemelerden korur, Kırık kromozom uçlarının yapışmasını önler. Telomer dizileri başlangıçta yaklaşık 1000-2000 tekrara sahiptir.  Her hücre bölünmesinde telomerler bir primer uzunluğu (birkaç tekrar) kadar kısalır ve kritik bir noktaya gelinceye kadar kısalma devam eder ve bu noktaya gelince hücre bir daha bölünemez, bölünmesini durdurur.  Telomer boyunun kısalması yaşlılık sinyalidir ve hücre normal koşullarda apoptozise yönlendirilir.  Telomer boyu ve telomeraz aktivitesi hücrenin kaç kez bölüneceğini tayin eden mekanizmadır. Bir çeşit moleküler saat-genetik saat olarak iş görür. Telomeraz; protein ve RNA’dan oluşan (ribonükleoprotein) ve kısalan telomerleri uzatan özel bir revestranskriptaz. Yapısında bulunan RNA nükleotid dizileri telomer ucundaki tekrarlanan dizilere komplementerdir.  Telomeraz aktivitesi ile telomer bölgesinde DNA sentezi devam eder ve kısalma önlenir. Telomerde 3’ uç 5’ uçtan daima biraz daha uzundur. Kromozomların ucundaki bu kısa ve tek iplikli DNA molekülü olan telomer özel birtakım proteinler yardımıyla kendi üzerine katlanarak çift zincirli bir halka oluşturulur. Halkaya çok sayıda özel protein kompleksleri bağlanır ve adeta mühürlenir. Böylece kromozomun ucu kapatılmış ve zarar verici enzimlere karşı koruma altına alınmış olur. Telomer bölgesindeki DNA replikasyonu sırasında kesikli sentezin olduğu ipliklerin uç bölgeleri telomeraz aktivitesi ile uzatılır, aksi takdir de her bölünmede nükleotit kayıpları yaşanır.  Telomerazın protein kısmı Revers Transkriptaz aktivitesine sahiptir ve RNA kalıbından DNA sentezleyebilir.  Telomeraz kendi RNA kalıbının sonuna kadar ssDNA sentezler ancak bu noktadan ileriye sentez yapamaz. Telomerin telomerazla uzatılması Telomeraz 6 nükleotitlik tekrar birimini sentezler. Telomeraz 6 nükleotit sağa kayar ve bir tekrar birimi daha sentezler. Uzatılmış olan DNA ipliğine primaz tarafından RNA primeri eklenir ve DNA polimeraz sentezi devam ettirir. Yeni sentezlenen kısım kavuştuğu zincirin ucuna ligaz tarafından bağlanır. https://www.youtube.com/watch?v=2NS0jBPurWQ Telomer uzunluğunun yaşa bağlı değişimi ve belli bir sınırın altına inmesi durumunda ise birtakım hastalık ve anormalliklerin ortaya çıkmaya başlaması  Progeria Hastalığı: Oldukça nadir görülen bir genetik hastalıktır. En belirgin özelliği, bu kişilerin normale kıyasla hızlanmış bir yaşlanma sürecine girmeleridir. Örneğin; kronolojik yaşı 10 olan progeriali bir hasta çocuğun biyolojik yaşı 70 olan bir insanın görümünde olması ve onlarla benzer dolaşım, solunum rahatsızlıklarını taşıması, gecikmiş diş gelişimi ömür uzunluklarının 13-18 yıl olması hastalığın en belirgin özellikleridir.  Bu hastalarda ciddi telomer kaybı ve kısalması tespit edilmektedir. Telomer boyunun diğer bazı hastalıklarda kısaldığı belirlenmiştir;  Atherosclerosis  Kalp hastalıkları  Hepatitis  Şiroz Klonlama ve Telomer uzunluğu Dolly doğduğunda telomeri kısaydı ve yaşlı doğmuştu. REPLİKASYONU İNHİBE EDEN/DURDURAN AJANLAR NELERDİR? DNA Replikasyonunun İnhibitörleri DNA Replikasyonunun İnhibitörleri Antimetabolitler: Nt trifosfatların metabolizmasını etkiler. Substrat benzerleri: Azitotimidin, sitozin arabinozid Doğrudan DNA ile etkileşenler: Antrasiklin glikozidleri, aktinomisin D DNA’ya hasar veren bileşikler. Alkilleyici ajanlar, platin koordinayon kompleksleri, bleomisinler Replikatif enzimleri baskılayanlar: DNA polimeraz veya topoizomerazları etkiler. Ör: Mitomisin, rifampisin, aflatoksin DNA Replikasyonunun İnhibitörleri Aphidicolin: Ökaryotik nükleer DNA replikasyonunun geri dönüşümlü inhibitörü. Erken S fazında hücre döngüsünü bloke eder. Ökaryotik hücrelerde ve bazı hayvan kökenli virüslerde DNA polimerazın spesifik inhibitörü. Emetine dihydrochloride: Erken S fazında DNA replikasyonunu inhibe eder. 5-Fluorouracil: Bir pirimidin antimetaboliti ve DNA sentezi sırasında timidin biyosentezini engeller. Ganciclovir: DNA replikasyonunu bozmak için kullanılan nükleosid analoğu. Lomefloxacin: DNA girazı inhibe eden bir florokinolon antibiyotik. Mitomycin – C: DNA sentezinin, nükleer bölünmenin ve kanser hücrelerinin inhibitörü Replikasyon https://www.youtube.com/watch?v=dKubyIRi N84 https://www.youtube.com/watch?v=Cw8GAP uhAk4 https://www.youtube.com/watch?v=s3nDTGg 73AU