Slayt Başlığı Yok

REPLİKASYON
Dr. Lülüfer TAMER GÜMÜŞ
M.Ü. Tıp Fakültesi
Tıbbi Biyokimya AD
MERSİN
1
Hücre bölünmesi için;
• Çift zincirli DNA nın bir eş modelinin oluşturulması;
REPLİKASYON
• Hücre yaşamındaki gerekli protein sentezi için DNA daki
genetik bilginin RNA ya aktarılması; TRANSKRİPSİYON
• mRNA nın sitoplazmaya geçerek gerekli protein sentezi
için mRNA daki bilginin proteine dönüştürülmesi;
TRANSLASYON
işlemlerinin HATASIZ YERİNE GETİRİLMESİ GEREKİR!!!!
2
Metabolik Bilgi Akışı
(SANTRAL DOGMA HİPOTEZİ)
DNA
(REPLİKASYON)
RNA
(TRANSKRİPSİYON)
PROTEİN
(TRANSLASYON)
(Leninger 4220 Sant Dog)
3
DNA molekülleri, hücredeki en büyük moleküllerdir
ve kromozom adı verilen yapılarda paketlenirler.
Her bir kromozomda da bir çift zincirli DNA vardır.
Bir insan hücresi toplam 2X1011 km uzunluğunda DNA içerir.
DNA vücüttaki bütün proteinlerden sorumludur.
Nükleus
Hücre
Protein
Kromozom
Genler
Gen
Deoksiriboz
nukleik asid
Bir tek kromozom
Binlerce kodlayıcı
gen taşıyabilir.
Kromozomlar
üzerinde dağılımları
4
eşit değildir
İnsan Genomu
• İnsan genomunda yaklaşık 35000 gen bulunmaktadır.
5
İnsan Gen Kümeleri
İnsan Genomu
• İki birey arasındaki benzerlik %99.9 civarındadır.
• Arasındaki fark ise yaklaşık 3 milyon nükleotid kadardır.
Bu fark bireylerin birbirinden farkını sağlayan ana
farklılıktır.
• Bireyler arasındaki genetik farklılık mutasyonlar sonucu
olmaktadır.
6
•Ökaryatik hücreler birden fazla, çoğu bakteri ve viruslar
ise bir tek kromozoma sahiptir. DNA,
bakterilerde
ve mitokondride
Halkasaldır.
Mitokondri DNA’sı
7
GEN:
Biyokimyasal olarak gen, işlevsel bir biyolojik
ürün (protein, RNA) oluşumu için gerekli bilgiyi
kodlayan bir DNA parçası veya kromozom kesimi
( bazı olgularda RNA) olarak tanımlanır
8
Genlerde sentezlenecek proteinin uzunluğu
ile orantılı sayıda kodon bulunur.
9
Aynı tip hücrelerde DNA'nın hem kimyasal özelliğini
hem de toplam miktarı, nesilden nesile sabit kalmaktadır
•Hücre mitoz bölünmeye hazırlanırken DNA bütün uzunluğu
boyunca, bütün kromozomlarda bir uçundan diğer ucuna doğru
kendini ikiler (Replike eder)
10
Hücre bölünmesindeki sürede ( interfaz ) ökaryatik
hücre çekirdeği kromatin (kromozom materyali)
olarak isimlendirilen fiberler içerir.
Kromatin eşit oranda
*DNA
*Bazik protein histonları
*Asidik non histon proteinleri
*DNA pol. gibi enzimler
*Nükleer RNA
*Lipidleri içerir.
11
Histonlar; Düşük moleküler ağırlıklı yüksek
oranda arginin ve lizin içeren proteinlerdir.
Hücre histonları 5 gruba ayrılır
Tip
Lizin/Arginin
H1
20
H2A
1.25
H2B
2.5
H3
0.72
H4
0.79
12
Ökaryatik hücrelerde DNA replike olurken
kromatinin de replike olmaktadır. Beş histondan H2A,
H2B, H3 ve H4 benzerlerini alarak eşleşir ve oktomer-core
teşkil ederler.
Oktomer yapının etrafına 140 baz çifti içeren DNA
sarılarak nüklezomu (Kromatindeki DNA-histon) meydana
getirir.
13
60-80 kadar baz çifti ise histonlardan H1 ile ilişkili
olup internüklezomu teşkil eder.
Böylece kromozom tesbih taneleri gibi dizilmiş,
DNA gibi kıvrılıp katlanan 200 baz çiftlik nüklezomlardan
oluşur.
Nükleozomun
Histon çekirdeği
Nükleozom
İnternükleozomun bağlaç DNA sı
14
(60-80 bazlık) H1
(LeningerMovies 6901)
DNA-Nükleus- Kromozom
RNA – Nükleus- Herhangi bir yerde
BAZLAR
Baz: Heterosiklik amin
Purines
g
Adenine (A)
Purine
N
N
N
g
Pyrimidines
NH
N
H
O
N
N
N
H
N
Guanine (G)
NH2
N
HN
N
H
H 2N
Cytosine (C)
Thymine (T) Uracil (U)
NH2
N
H
O
O
N
O
N
H
N
NH
NH
O
N
H
O
N
H
O
15
Şeker: Beş karbonlu halkalı bileşik
D- Deoxyriboz (DNA) D- Riboz (RNA)
OH
OH
HO
HO
O
H
H
H
OH
H
O
O
H
H
H
H
OH
H
OH
O
OH
Fosfat
O
P
O-
O16
Nucleoside
• Nucleoside - Base + sugar
NH2
N
O
N
N
N
N
HO
NH
N
N
HO
O
H
NH2
O
H
H
OH
H
H
H
Adenine (A)
H
H
OH
H
H
Guanine (G)
O
NH2
NH
N
N
O
HO
H
OH
O
HO
O
H
N
O
H
H
H
Thymine (T)
H
H
H
OH
H
H
Cytosine (C)
17
Nucleotide
•Nucleotide:
Base + sugar+fosfat
NH2
N
N
O
-O
P
N
O
N
O
H
H
OH
H
OH
H
O
NH
N
O
-O
P
O
O
O
OH
H
H
OH
H
H
18
•Çift heliksdeki 2 DNA zinciri ortak bir eksen etrafında birbirine
sarılmıştır.
•Zincirler birbirine antiparaleldir
•Bir sarmalda bulunan bazlar, diğer sarmaldaki
bazlar ile eşleşir. Adenin-Timin; Guanin-Sitozin
5’
3’
Adenin -Timin 2 H bağı
Guanin-Sitozin 3 H bağı
B DNA; Sağ heliks, 10 nükleotid
A DNA: Sağ heliks, 11 nükleotid
Z DNA: Sol heliks, 12 nükleotid
(Leninger 2902 DNA)
İnternet Thinkwells
5’
3’
19
Melting Tempature:
pH değiştirilirse; bazlar iyonize olur
ısı artırılırsa; H bağları etkilenir ve 2 DNA zinciri açılır.
Heliks yapısının yarısının açıldığı ısıya DNA nın erime
derecesi ( melting tempature, Tm) denir. DNA çift zincirinin
açılması DNA DENATÜRASYONU olarak adlandırılır, 260
nm de ölçüm yapılır.
Fosfodiester
bağları ısıya
dayanıklıdır.
20
Tek sarmallı DNA çift sarmala oranla 260 nm de daha
fazla absorbans verir.
A-T den zengin bölge G-C den zengin bölgeye göre
daha düşük ısılarda denatüre olur.
(Leninger movie 156401)
21
4’üncü döngü
istenen gen
3’üncü döngü
Amplifikasyon
2’nci döngü
35’inci döngü
1’nci döngü
şablon DNA
21 =
2 kopya
Leninger 112601
22 =
4 kopya
235 = 34 milyar kopya
8 kopya
16 kopya
22
PCR
Klinikte Kullanım: Ör; Faktör V Leiden
24
REPLİKASYON
Hücre bölünmesinin S fazında gerçekleşir
6-8 saat sürer
(Leninger 2601
Movies)
25
DNA replikasyonu
DNA’nın replikasyonu, DNA molekülünün, sakladığı genetik bilgilerin
sonraki nesillere aktarılması için kendi kopyasını oluşturmasıdır
26
Replikasyon;
• Initiation (başlangıç)—Genomik DNA’daki
sentez başlangıcının yeri ve zamanını,
• Elongation (uzama)—Ana zincirin
kopyalandığı replikasyon zincirindeki
reaksiyonlar
• Termination (sonlanma)—Sentez
reaksiyonun tamamlanması ve genomik
DNA’nın kopyalarının birleştirilmesi
27
DNA REPLİKASYONU İÇİN 3 TERORİ ORTAYA ATILMIŞTIR.
*Konservatif replikasyon:
DNA orijinal eş modelinin
oluşturulması
*Semikonservatif: DNA sarmalı
ikiye ayrılır ve onun her bir
zincirinin bir eşi sentezlenerek
iki eşit sarmal DNA meydana
gelir.
*Dispertif: DNA nın değişik
yerlerinden parçalanarak
onun bir kopyasının oluşturulması
28
SEMİKONSERVATİF
REPLİKASYONUN
gerçekleşebilmesi için;
Replicase system
*DNA polimeraz
*Helikazlar (DNA zincirini
ayırır)
*Primazlar (primerleri
sentezler)
*DNA ligaz
*Endodeoksiribonükleaz
Bunların hepsine birden
DNA replicase system
veya replisom denir
29
2 DNA zinciri birbirine antiparaleldir ve
REPLİKASYON 5’ 3’ YÖNÜNDE
GERÇEKLEŞİR.
Bir DNA molekülü replikasyon yapacağı zaman DNA molekülünün ikili
sarmal dizilerim birbirine bağlayan zayıf hidrojen bağları bir fermuar
gibi açılır
Replication fork
30
İki DNA zincirinin birbirine antiparalel olması
nedeni ile kalıp görevini gören zincir
3’ ucundan 5’ ucuna dogru okunur.
31
Replikasyon bir noktadan başlamakta, tek yönlü,
bir zincir duraksız sentezlenirken (Leading strandÖncü) diğeri parça parça olarak ( Laggind strandGeciken) sentezlenmekte (okazaki parçacıkları) ve
daha sonra birleştirilmektedir.
32
• Replikasyon prokaryotlarda DNA heliksi boyunca tek ve belirli bir nükleotid
dizesinde başlar ve Replikasyon Orjini denir.
• Ökaryotlarda bir çok orjinden başlar. Bu orjinler çoğunlukla AT bakımından
zengindir. (AT den zengin olan bu dizelere Konsesyus dizeler denir)
• Replikasyonun başlayabilmesi için bu başlangıç noktasının tanınması gerekir.
• Başlangıç noktasını tanıyan proteinlere “ DNA binding protein” denilmektedir.
• Binding protein AT zengin bölgeyi tanır
33
*İkinci işlem sarmal DNA nın açılması, çizgisel olması
gerekmektedir. Bu görevi yapan proteinlere “unbinding
proteinler” ( DNA helikaz) denir. Sarmalın açılması için
zorlarlar.
34
Tek sarmal bağlayıcı proteinler ( Heliks oluşumunu
önleyici prateinler)
Tek sarmalın devamlılığnı sağlar
DNA yı parçalayan nükleazlardan korur.
35
Primaz (RNA Polimeraz):
Replikasyon için gerekli RNA öncülerini (Primer
RNA) sentezlerler
36
DNA çift heliksi çatallanma noktasında açıldıktan ve primaz
aşamaları tamamlandıktan sonra DNA polimerazların etkisiyle
uygun deoksinükleozid trifosfatlardan (dNTP) girişiyle DNA
polimerizasyonu başlar ve devam eder
37
DNA POLİMERAZ III:
•Primerler üzerine
Nükleotidtrifosfatlar arasında
internükleotid bağlarını kurar.
• DNA zincirindeki
mononükleotidlerin 3’
hidroksiline, bir d-NTP nin
pirofosforilik parçalanması ile
ilave olmasını sağlar ve DNA
sentezini 5’-3’ yönünde
gerçekleştirir.
•Sentez primerlere ilave
şeklindedir
Thigwell internet, DNA 3 ve 4internet
38
DNA POLİMERAZ; Aynı polipeptid yapıda (monomerik) hem
sentez hemde düzeltme aktivitesi için ayrı yerler vardır.
I
1
E
II
>4
E
III
<10
E

Hayır
Evet

Hayır
Evet

Evet
Hayır
Subünit
3’-5’ eksonükleaz
aktivitesi
5’-3’ eksonükleaz
E
H
H
aktivitesi
(DNA sentezinde asıl görevi yoktur)
ÖKARYOT
DNA POLİMERAZ
3’ 5’
5’ 3’

Evet
Evet

Evet
Evet
39
5’-3’ eksonükleaz aktivitesi; Doğru baz eşleşmesi
olan DNA bölgesinden her seferinde bir nükleotid
veya daha fazla ( 10) uzaklaştırır. Ör. Primer ve timin
dimerleri uzaklaştırılır.
3’-5’ eksonükleaz aktivitesi; DNA zincirine ters
yönde olup DNA polimeraz enziminin teşekkül etmiş
DNA zincirinde, bazların doğru eşleşip
eşleşmediğini kontrol eder, buna düzeltme
reaksiyonu
(Proof reading)
denir.
40
DNA POLİMERAZ ÖNCEDEN ŞUNLARI GEREKTİRİR:
*Zincirin 5’-3’ yönde ilerleyebilmesi için hazır
DNA molekülün 3’OH ucu boş olmalı
*Templat bir DNA olmalı
*3’OH le ilave olacak dNTP ler ortamda hazır
olmalı
41
DNA POLİMERAZDA 4 YER MEVCUT
*Templat (şablon) bağlayacak bir yer
*Primer bağlayacak bir yer
*dNTP ler için bir yer
*Eksonükleaz aktivitesi için bir yer
42
DNA ligaz:
DNA molekünün iki ucunu birleştirir.
43
Mitomycin A, alkilleme suretiyle;
distamycin A, streptonigrin ve bleomycin, DNA ile
kompleks oluşturma suretiyle
prokaryotlarda DNA replikasyonunu inhibe ederler ve
böylece bakteriyostatik etki gösterirler
Mitomycin A, alkilleme suretiyle;
distamycin A, streptonigrin ve bleomycin, DNA ile
kompleks oluşturma suretiyle;
cytosin-arabinosid, DNA polimeraz inhibisyonu
suretiyle gibi çeşitli mekanizmalarla ökaryotlarda DNA
replikasyonunu inhibe ederler
44
Leninger movie, 2701
45