Dna Replikasyonu

Dna Replikasyonu, DNA eşlemesi olarak da bilinir. Hücre bölüneceği zaman DNA kendini eşler ve Dna'nın kendini eşlemesine replikasyon adı verilir.

Yaklaşık 3 milyar bazın hatasız 2 katına çıkarılması son derece doğru çalışma bir mekanizma tarafından gerçekleşmesi gerekir. Milyonda bir hata oranı ile çalışan bir mekanizma bile olsa bu, her bir replikasyon döngüsünde 3 bin hata anlamına gelir. Fiziksel ya da kimyasal olarak oluşan hatalar DNA tamir mekanizmaları ile onarılır. Onarılamayan hatalar sonucunda mutasyonlar meydana gelir. Replikasyon genetik devamlılığın sağlanması için doğru bir biçimde gerçekleşmelidir. Replikasyon genetik materyalin temel bir işlevidir.

Hem prokaryotik hem de ökaryotik hücrelerde replikasyonu oluşturan temel mekanizmalar birbirleriyle aynıdır. Sadece karyotiklerde DNA molekülünün prokaryotlardan daha büyük olması, histon proteinleri ile kromatin yapı oluşturmaları sebebiyle farklı sentez aşamaları gözlenir. Bunlar replikasyon başlangıç noktalarının tayini DNA çift ipliğinin çözünmesi ve replikasyon çatalının oluşmasıdır. DNA'nın replikasyonu için birçok enzim ve bir o kadar da protein gereklidir. Replikasyonun gerçekleştiği tüm genlerin olduğu birime replikon denir. Kromozomun tümü bir replikondur. Her replikonda bir başlangıç ve bir bitiş noktası vardır. Prokaryotlar hücrelerde çembersel Dna'da bir başlangıç ve bir bitiş noktası vardır. Ökaryotik hücrelerde ise çok fazla sayıda başlangıç ve bitiş noktası bulunur. Başlangıç noktaları bir fosfat, karbonlu şeker ve azotlu organik bazdan oluşan özel kimyasal bileşik dizilerinden oluşur. Bu diziye özel olan Dna'ya bağlanan proteinler tarafından tanınır. Tanınan bu proteinlerin başlangıç noktalarına bağlanmalarıyla replikasyonun ilk adımı atılır.

Replikasyonun başlayabilmesi için Dna'da bulunan çift zincirinin sarmal yapısının çözülmesi gereklidir. Çözülme işlemini başlatan protein DNA helikazlar ile gerçekleştirilir. Kromozom üzerindeki replikasyonun olduğu her noktada sarmala ait zincirlerin açılmasıyla ortaya çıkan yapıya replikasyon çatalı denir. Replikasyon olayı replikasyon çatalının ana DNA molekülü boyunca ilerlemesi ile gerçekleşir. Replikasyon çatalında dört temel yapı vardır. Bunlar DNA helikaz, DNA sarmalını çözen enzimdir. Primaz, DNA sentezinin başlayabilmesi için gerekli olan RNA primerlerini sentezleyen enzimdir. DNA polimerazlar ise DNA zincirini sentezleyen enzimdir. Tek zincire bağlanan proteinler, Replikasyon çatalının sürekliliğini sağlayan ve tek DNA ipliğine bağlanarak katlanmayı önleyen proteinlerdir. DNA molekülü birbirine zıt yönde paralel iki zincir içerdiğinden sentezin aynı anda ve devamlı olarak ilerlemesi mümkün değildir. Replikasyon çatalında bu nedenle zıt yöne ilerleyen iki replikasyon tipi ortaya çıkar. Bunlar devamlı iplik ve kesikli iplik sentezidir. Kesikli DNA zincirlerinin oluşumunu göstermeye okazaki parçaları yardımcı olur. Her bir okazaki parçasının da başlangıcında RNA primerleri bulunmaktadır. Replikasyon ilerledikçe RNA primerleri kesilip oradan çıkarılır. Ortaya çıkan boşluklar DNA polimerazlar tarafından Dna'ya aktarılır ve burada uygun olarak sentezlenir. Sonrasında iki DNA ucu ligaz enzimi ile birleştirilerek bir bütün olarak DNA ipliğini oluşturur.

Her hücre bölünmesinde DNA replikasyonu olur. Hücre yaşam döngüsü G1, S, G2, M ve G0 evrelerinden ibarettir.

Dna replikasyonunda conservative yani korunumlu, semi conservative yani yarı korunumlu ve despersive yani parçalı olacak şekilde 3 model bulunmaktadır. Conservative replikasyonda iki yeni zincir bir araya gelir. Ana zincirler yeniden birleşerek orijinal sarmal korunur. Despersive replikasyonda ana zincirler iki yeni çift sarmal için dağılır. Böylelikle her zincirde hem yeni hem de eski DNA bulunmuş olur. Ayrıca ana zincirler replikasyon esnasında kırıldığı için oldukça karmaşıktır. Bu nedenle gerçekleşme ihtimali en zayıf olan replikasyon modelidir. DNA'nın replikasyonu semi conservativede gerçekleşir. İlk kez 1958 yılında Meselson ve Stahl, deneyleri sırasında DNA'nın yarı koruyucu tipte bir replikasyon gerçekleştirdiğini kanıtlamışlardır. Bir çift zincirden oluşan DNA ipliği iki kalıp zincir olacak şekilde ikiye ayrılır. Bu kalıp zincirler kendilerine ayrı ayrı iki yeni zincir sentezler ve ortaya çıkan DNA molekülleri hem yeni hem de eski zincir moleküllerinden oluşur.