Site Rengi

BilgiliUsta.com | Aradığınız Her Bilginin Adresi.

DNA Hasarı İçin Onarım Mekanizmaları

  • 12 Ekim 2021
  • DNA Hasarı İçin Onarım Mekanizmaları için yorumlar kapalı
  • 12 kez görüntülendi.
DNA Hasarı İçin Onarım Mekanizmaları

DNA, nükleotid ismi verilen yapı ünitelerinden oluşur. Nükleotitler arkası arda dizilerek DNA zincirini oluşturur. DNA, birbiriyle nükleotitlerdeki bazlar aracılığıyla eşleşebilen iki zincirin eşleşip oluşturduğu sarmal bir yapıdır. Nükleotitlerin yapısında; azotlu bir baz, deoksiriboz şekeri ve fosfat grubu vardır. Azotlu baz; adenin A, guanin G, sitozin C ya da timin T olabilir. Adenin timin kimiyle, sitozin […]

DNA Hasarı İçin Onarım MekanizmalarıDNA, nükleotid ismi verilen yapı ünitelerinden oluşur. Nükleotitler arkası arda dizilerek DNA zincirini oluşturur. DNA, birbiriyle nükleotitlerdeki bazlar aracılığıyla eşleşebilen iki zincirin eşleşip oluşturduğu sarmal bir yapıdır. Nükleotitlerin yapısında; azotlu bir baz, deoksiriboz şekeri ve fosfat grubu vardır. Azotlu baz; adenin A, guanin G, sitozin C ya da timin T olabilir. Adenin timin kimiyle, sitozin de basmakalıp koşullarda guanin kimiyle eşleşir. Bu eşleşmelerin dışında bir eşleşme olursa DNA’da hasar alana gelmiş olur mutasyon ve hücrenin hayatına devam edebilmesi için bu hasarı onarması gerekir. Bunun dışında, bazlara kimyasal grupların eklenmesi ya da bazların kopması da DNA hasarına yol açar.

Organizmalar, hayatları süresince DNA’larını hasara uğratan içsel ve çevresel etmenlere maruz kalırlar. Şayet DNA’daki hasar onarılamazsa; mutasyonla, hastalıkla ve hücre vefatıyla sonuçlanabilir. DNA hasarına hücresel yanıt, DNA hasar hakimiyet yolağının aktivasyonu ya da DNA hasarının doğrudan onarımıdır. Baz modifikasyonları, DNA zincir kırıkları, zincirlerin çapraz bağlanması ve yanlış eşleşmeler gibi muhtelif DNA hasarı cinsleri mevcuttur. Ayrıca çok sayıda DNA onarım yolağı vardır. Her bir onarım yolağı muhakkak bir hasar cinsiyle irtibatlıdır. Bir cins hasar birden fazla onarım mekanizması tarafından da amaçlanabilir. En ehemmiyetli DNA onarım mekanizmaları; yanılgılı eşleşmelerin onarımı MMR, nükleotid çıkarma onarımı NER, baz çıkarma onarımı BER, homolog rekombinasyon onarımı HR ve homolog olmayan onarımdır NHEJ. Bu yolaklar çok sayıda proteinin varlığını gerektirir. Bunun aksine, alkil grubu ilave edilmiş bir guanin bazı, sadece bir metil transferaz enzimi olan MGMT tarafından onarılabilir. MGMT bazdaki alkil grubunu kendi yapısındaki sistein enzimin yapısında bulunan bir amino asit harabelerine transfer eder. Fotoliyaz enzimi de UV radyasyon tarafından üretilen primidin dimerleri yan yana iki timin ya da sitozin nükleotidi arasında bağ oluşması arasındaki kovalent bağları ayırabilir. Bu enzim UV’nin hasar verdiği yere bağlanır ve etkinlik göstermek için 350-450 nm dalgaboyunda ışığa enerji kaynağı olarak gereksinim dinler. Başka bir NER bağımsız yolak, UV’nin yol açtığı hasarı onarabilir. Bu yolağa UVER denir Saccaromyces pombe gibi mayalar dahil birkaç organizmada görülür. UVER’deki anahtar etken DNA’da hasarlı bölgeyi kesen endonükleaz Uve1/UVDE’dir.

DNA Hasarı İçin Onarım MekanizmalarıÜlkemizde doğmuş ve gnamımızda çalışmalarını Amerika Birleşik Devletleri’nde sürdüren bilim insanı Aziz Sancar, Nobel mükâfatı kazandığı çalışmada, UV’nin DNA’da yol açtığı hasarın onarım mekanizmasını göstermiştir. Bu çalışmada Aziz Sancar, bakterileri ölümcül dozda UV radyasyona maruz vazgeçtikten sonra, görünür mavi ışık altında bir süre sonra iyileştiklerini gözlemdi. 1976 senesinde hekime tezinde, UV kaynaklı DNA hasarını onaran fotoliyaz isimli enzimi sbağışlamalaştırı muvaffak oldu. Bakterilerde ışığa bağlı onarım sisteminin dışında, karanlıkta da işlev gören bir mekanizma keşfedildi. Evvelki çalışması fotoliyazda olduğu gibi Sancar, karanlıkta olan sistemin moleküler mekanizmasını inceledi. Birkaç sene içerisinde, uvrA, uvrB ve uvrC genlerinin kodladığı enzimleri belirledi ve yalıttı. Yaptığı deneylerde bu enzimlerin DNA hasarlarını belirleyebildiğini, DNA’da iki tane nükleotid çıkarma harekâtı yaptığını ve bu operasyonlardan birinin de hasarlı bölgede olduğunu gösterdi. Fotoliyaz konusunda ise, fotoliyazın biyolojik saati tertip etmeye destekçi olduğunu gösteren çalışmaya dahil oldu.

Yanılgılı Eşleşme Onarımı

MMR’nin ana görevi, yanlış baz eşleşmelerini ve replikasyon sırasında alana gelen minik parça ilave edilmelerini ya da eksilmelerini tertip etmektir. İnsan hücrelerinde MMR mekanizmasında, yanlış baz eşleşmeleri, MSH2-MSH6 isimli protein kompleksi tarafından tanınır. Minik nükleotid ilave etmeleri ve eksilmeleri MSH2-MSH6 ve MSH2-MSH3 protein kompleksleri tarafına belirlenir. Ökaryot hücrelerinde nebatlarda ve memelilerde bulunan hücre tipi eski ve yeni sentezlenen DNA zinciri arasındaki farkın nasıl ayırt edildiği henüz anlaşılamamıştır. İplik ayrımı PCNA isimli bir etken tarafından yapılabilir. Ya da yeni sentezlenen zincirin boşlukları, kesikleri ve serbest ucu tanınıyor olabilir. Daha sonraki düzeyde yeni sentezlenen zincir dağılınarak, yanlış eşleşme yok edilir.

Nükleotid Çıkarma Onarımı

DNA Hasarı İçin Onarım MekanizmalarıUV hasarları dahil çok muhtelif DNA hasarlarını NER yok edebilir. NER iki tane alt yolak kapsar. Bunlar: global genom onarımı GGR ve transkripsiyonla eşleşen onarım TCR’dir. TCR, özgül olarak etkin genin transkribe ona zincirini Ribo Nükleik Asit sentezinin yapıldığı zincir yeniler. GGR ve TCR arasındaki temel fark, hasarı tanıyan proteinlerin değişik olmasıdır. DDB1, DDB2 ve XPC-hHR23B proteinleri GGR’nin tanıma sistemi içindedir. TCR mekanizması ise, Ribo Nükleik Asit polimeraz II tarafından başlatılır. Ayrıca TCR için, CSA ve CSB etmenleri de gereklidir. GGR ve TCR’de daha sonraki aşamalarda yer alan proteinler eştir. IIH isimli 9 alt üniteden oluşan bir transkripsiyon etmeni DNA’da hasarlı bölgeyi tanır. Bu düzeyde başlangıç tanıma etkenleri DNA’dan parçalar. IIH’nin iki alt üniteyi, XBP ve XPD helikaz etkinliksi gösterirler ve DNA zincirini hasar çevresinde çözerler.

Hasarlı bölgeye bağlanan öteki etmenler XPG ve XPA-RPA’dır. XPA-RPA, NER kompleksinin doğru bir biçimde kurulup kurulmadığını hakimiyet eder ve hasarlı DNA’nın doğru biçimde kesildiğinden emin olur. XPF-ERCC1’in bağlanmasının ardından XPG ve XPF-ERCC1 tarafından çift çıkarılma gerçekleşir. Bu düzeyde hasar, 24-32 nükleotid uzunluğunda uzun bir oligonükleotit olarak salınır. Onarım DNA sentezi tarafından bitirilir. NER mekanizmasındaki kusurdan kaynaklı olan hastalık, Xeroderma pigmentosum’dur. TCR’deki fonksiyon bozukluğu ise; Cockayne sendromu CS ve trichothiodystrophy TTD hastalıklarına yol açar.

Baz Çıkarma Onarımı

BER temel olarak; bazın alkillenmesi, oksidasyonu ve deaminasyonu amin grubunun çıkarılması sonucu ortaya çıkan hasarları onarır. Hücre birkaç çeşit DNA glikosilaz enzimi kapsar. Bu enzimlerin her biri değişik bir molekülü gayeler. Nükleotit içerisinde, bazın şeker ile yaptığı bağın, DNA glikosilaz tarafından parçalanmasından sonra; hasarlı baz DNA’dan parçalar ve DNA’da apürünik ya da apirimidik bir bölge AP bölgesi ortaya çıkar. AP bölgesi kendiliğinden de bir hasar olarak ortaya çıkabilir. Çift fonksiyonlu glikozilaz enzimleri, AP bölgesindeki şeker-fosfat bağını kesen bir etkinliğe de sahiptir. Sonuç olarak ufalanmış şeker bakiyesi, AP endonükleaz ya da DNA polimeraz beta enzimi tarafından dağılınır. Bir nükleotitlik boşluk, DNA polimeraz beta tarafından doldurulur ve bağlanır. AP bölgelerinin işlenmesi, monofonksiyonel DNA glikozilaz tarafından yapılır ve bir AP nükleaz tarafından DNA’nın 5′ ucunun kesilmesini gerektirir. Polimeraz beta bölgeye bir nükleotit ilaveler ve onun deoksiribofosfodiesteraz etkinliksi 5’ucunda minik bir parçayı yok eder. Kalan boşluk kapatılır. BER yolağında hasarlı nükleotide ek olarak 2-8 nükleotit ortadan kaldırılır. Gnamımızda BER’deki fonksiyon bozukluğundan kaynaklı herhangi bir hastalık öğrenilmemektedir. Buna karşın, DNA glikozilaz enzimlerinin etkinliksi eksik olan transgenik farede, cenin vefata gitmiştir. Ancak, enzimlerden sadece birinde mutasyon olması, farede herhangi bir anormaliye yol açmamıştır.

Homolog Rekombinasyon Onarımı

DNA Hasarı İçin Onarım MekanizmalarıDNA’daki çift iplik kırıkları, HR ya da NHEJ mekanizmalarıyla onarılabilir. HR, kalıp olarak homolog kromozomdaki ökaryot hücrelerde her kromozomdan iki tane vardır DNA kalıbını kullanır ve bu yüksek oranda doğruluk sağlar. Bunun aksine NHEJ, kalıp kullanmadan kırılmış uçları tekerrür bir araya getirir ve bu mekanizma sıklıkla bazı nükleotitlerin kaybıyla sonuçlanır. Bu sebeple NHEJ mekanizması yanılgıya meyillidir. Her bir yolağın göreceli katılımı, hücrenin hangi aşamada olduğuna bağlıdır. NHEJ G1 fazında hücre çoğalmasında mitoz ayrılınmanın bir aşaması daha etkindir ve HR ise S ve G2 fazlarında mitoz düzeyleri etkindir. HR onarımı sırasında çift iplik kırıkları, 3′ uçlu DNA’da fosfatın serbest olduğu uç tek zincirlere dönüştürülür ve bu zincirler RPA’ya bağlanır. Çift iplik kırığının işlenmesi, MRE11-RAD50-NBS1’i gerektirir. RAD52 NPA ile ilişki kurar ve RAD51’in tek zincirli DNA’ya bağlanmasını teşvik eder. DNA sentezinden sonra zincirler arasında başkalaşım olur.

Homolog Olmayan Onarım

NHEJ, Ku70-Ku80 protein kompleksinin DNA uçlarına bağlanmasıyla başlar. Daha yüksek ökaryotlarda DNA protein kinazın katalitik alt üniteyi, sonradan dahil olur. Bu düzeyde DNA polimeraz gerekli olabilir. Son düzeyde DNA uçları, XRCC4-DNA ligaz ile yine bağlanır.
Çift iplik kırıklarının yanılgılı onarımı; kromozomların yapısal kararsızlığıyla ve bu da kromozomların yine bir araya gelmesi ya da kromozom kaybıyla sonuçlanır. Ataxia talengiectasia AT, Nijmegen kırılma sendromu NBS, meme ve yumurtalık kanserine neden olan BRCA1 ve BRCA2 genlerindeki mutasyonlar çift iplik kırığı onarımındaki yanılgılarla ilgilidir. Fakat bu sendromlar; HR ya da NHEJ’in inaktivasyonundan çok, çift iplik kırılmasındaki hatalardan kaynaklanır.

DNA onarım mekanizmalarının daha iyi anlaşılması; mutasyonların nasıl alana geldiğini ve kanser başta olmak üzere genetik hastalıkların tedavisi için DNA’yı nasıl manipüle edebileceğimizi kavramamızı sağlar.

ZİYARETÇİ YORUMLARI

Henüz yorum yapılmamış. İlk yorumu aşağıdaki form aracılığıyla siz yapabilirsiniz.

BİR YORUM YAZ