Topoizomerazlar
En küçük bir nokta bile içinde büyük bir alem barındırır. Örneğin DNA bunlardan biridir. 20. yüzyıldaki en büyük keşiflerden biridir. DNA hücrenin içinde, gözle görülemeyecek kadar küçük bir bölgede, canlıyla ilgili kütüphaneler dolusu bilgi saklar. Bu yazımızda ise DNA ile ilgili çok ilginç bir enzimi tanıyacağız.
Bu enzim, bir matematik profesörü gibi davranmakta ve DNA’nın şeklinde değişikliklere sebep olmaktadır. Bu enzimin adı topoizomerazdır. Topoizomeraz enzimleri, DNA’daki zincirleri kırıp, birbirleri üzerinden atlatır ve tekrar birleştirir. Bu sayede, zincirlerin birbiri etrafındaki dönüş sayısı azaltılır. Bunun neden gerekli olduğu, ileri bir matematik bilgisi gerektirmektedir. Bu dahiyane tekniği kullanarak, bu enzimler çok önemli faaliyetleri yerine getirirler.
DNA’nın tıpkı bizim gibi kendine özgü bir dili vardır. Bu dilde 4 harf bulunmaktadır. Bu 4 harfle, bütün hücre bilgisi kodlanmıştır. Bu yüzden DNA’yı büyük bir ansiklopedi gibi düşünebilirsiniz. Ancak bu ansiklopedinin bir özelliği vardır. Bu ansiklopedi yedeklidir. Bilgi çift zincir halinde kodlanmıştır. Tek zincirde bütün bilgi varken; ikinci zincirde de bunun bir kopyası vardır. Bu da, ek bir koruma sağlamaktadır. Çeşitli tamir mekanizmalarıyla , tek zincirdeki aksaklıklar sistemlerce tespit edilir ve diğer zincirdeki doğru bilgiye bakılarak hatalar düzeltilir. Kütüphaneler dolusu bilgi, gözle görülemeyecek kadar küçük bir bölgeye sığdırılmıştır. DNA, çift zincirin birbiri üzerinde bükülmesiyle meydana gelir. Gevşemiş durumda her 10.5 bazdan sonra DNA kendi üzerinde bir tur yapmış olur. DNA’daki çift zincirin özelliği, zincirlerin birbiri üzerinden bükülmeleridir. Öyle ki gevşemiş durumda yaklaşık her 10.5 bazda bu bükülme neticesinde DNA zinciri dönme ekseni etrafında bir tur yapar. DNA’nın birbirinin üzerinden dönerkenki bu tur sayısının, DNA’nın 3 boyutlu görünümü açısından önemli bir yeri vardır. Bu noktada mucizevi bir molekül ortaya çıkar. Bilimsel adı topoizomeraz olan bir enzim, DNA’nın dönme sayısını değiştirme yeteneği vardır. Bu sayede hücre için çok kritik olan DNA’nın çoğaltılması işlemi ve DNA’nın paketlenerek şekil verilmesi mümkün olur.
Topoizomerazlar DNA üzerinde ne tür işlemler yaparlar? Topoizomeraz enzimleri DNA zincirlerini kırmaya yararlar. Topoizomeraz enzimlerinin 2 tipi vardır. Bunlar Topoizomeraz tip 1 ve Topoizomeraz tip 2 olarak adlandırılmaktadır.Tip 1 Topoizomeraz tek DNA zincirini kırar. Kırılan zinciri diğer zincirin üzerinden atlatır ve birşeltiririr. Tip 2 Topoizomeraz ise DNA’nın iki zincirini kırar zinciri son derece şuurlu işlemle döndürür ve tekrar birleştirir.
Topoizomeraz Enzimleri DNA Zincirini Keser: Topoizomeraz enzimlerinin, tıpkı makasın kağıdı kesmesi gibi, DNA zincirini kestiğini biliyor muydunuz? Bu kesme işlemi DNA’ya zarar verme maksatlı değildir. Bu çok ileri düşünceli birinin verebileceği bir karardır. Kesme işlemi ile bazen DNA’nın kendini çoğaltması için ilk adım hedeflenir. Bazen de DNA’nın paketlenerek şekil alması hedeflenir.
Topoizomeraz Enzimi Örgü Örer Gibi Zincirleri Birbiri Üzerinden Atlatır: Topoizomeraz enzimi tıpkı örgü ören birinin gösterdiği mahareti sergiler. DNA zincirleri kırdıktan sonra birbirinin üzerinden kusursuz bir şekilde atlatır. Daha sonra da kırığı tamir etmek için yapıştırır.
DNA Zinciri Kırdığı Zinciri Yapıştırır : DNA’yı tek başına kırmanın hiç bir yararı yoktur. DNA’yı kırdıktan sonra DNA zincirinin ucu açıkta kalır. Zincirleri tekrar yapıştırmak da gerekmektedir. Topoizomeraz enzimi bunu da yapar. Bu enzimin DNA üzerinde bir işçi gibi çalışması hayranlık uyandıran bir durumdur. Topoizomeraz enzimleri bu işlemi yaparken matematik profesörlerinin anlayabileceği kompleks bir düşünceyi kullanırlar. Topoizomerazlar, matematikte topoloji adlı kompleks bir alanın kavramlarını bilircesine hareket ederler.
Topoizomeraz Bu İşlemleri Niye Yapar?
1) Topoizomerazlar DNA’nın çoğaltılmasının ilk adımını oluşturur.
DNA’da çift zincirin birbiri üzerinde dönerek sarılması güçlü bir yapı kazandırır. Bu dönen yapıya helezon da denir. Ancak bu bir yandan önemli bir probleme sebep olur. DNA çoğaltılırken zincirler arasındaki bağlar kırılması gerektiği gibi helezonun da açılması gerekir. Önceleri biyologlar bu enzimin varlığından haberdar değildi. DNA’nın helezon açılmadan nasıl çoğaltıldığı araştımacıların kafasını karıştırdı. Öyle ki 1979 yılında bazı araştırmacılar DNA’nın birbiri üzerine dönmediğini, yanyana duran çift iplik olduğunu savunmaya başladılar. Ancak topoizomeraz enziminin keşfi ile biyologların bu kafa karışıklığı çözüldü. Buna göre topoizomeraz enziminin yardımıyla ilk önce zincirin biri kesiliyor diğer zincirin üzerinden atlatılıp tekrar birleştiriliyor. Bu sayede dönme sayısı bir azaltılıyor. Bu da DNA’nın içinde enzimlerin girebileceği boşluğa olanak veriyor. DNA zinciri birbirinin üzerinde dönmeseydi, tıpkı fermuarın açılması gibi zincirlerin birbirinden ayrılması yeterli olurdu. Ancak zincirlerin birbiri üzerinden dönmesi bunu yeterli kılmamaktadır. Ayrıca bu dönme harketinin de ortadan kaldırılması gerekir. Topoizomeraz enzimi işte bu problemi çözmekle görevlidir. Bu şekil, DNA’nın kendini çoğaltması sırasındaki aşamaları gösterir. Ancak, ilk aşamada zincirlerin açılabilmesi için, bir boşluklu alan gereklidir. Bu boşluklu alan bağlanma sayısının bir azaltılması ile mümkün olur. Bunu topoizomeraz enzimi yapar. Aksi halde diğer enzimler faaliyetlerini sürdüremez. Neticede DNA’da çoğaltılamazdı. Bu da yaşamın sonu anlamına gelirdi.
2 Topoizomeraz enzimi DNA’nın paketlenmesine yardımcı olur.
Topoizomeraz enzimleri, DNA zincirlerini kırıp, birbiri üzerinden atlatıp, tekrar yapıştırarak DNA’nın dönme sayısını azaltırlar. Dönüş sayısının azalması, yapısal gerilmeye yol açar; bu gerilme de süperkıvrım adlı bir şekilin oluşmasıyla dengelenir. Süperkıvrımları telefon kablolarının birbiri üzerinde kıvrılması ile oluşan şekillere benzetebiliriz. Süperkıvrımların oluşturulması ile DNA daha az yer kaplar. DNA’daki kıvrılmalar, telefonun kablosunun kıvrılmasına benzer. Çift zincirde bu kıvrılmaları sağlamak için topoizomeraz enzimleri görev yaparlar. Topoizomeraz enzimlerinin DNA’ları kırıp kıvrılmaları azlatması ile DNA molekülünde bir gerilim meydana gelir. Bu gerilim, DNA’nın kendi üzerinde kıvrılmalar yapılmasıyla aşılır. Bu sayede DNA daha küçük yer kaplar. Topoizormeraz enzimi, DNA’da süperkıvrılma adlı yapılar oluşmasını sağlar. Ancak bunu yaparken mucizevi bir teknik uygular. Matematik dahisi gibi davranır. Zincirlerden birini kırar ve diğeri üzerinden atlatır. Bu, DNA’daki dönme sayısını azaltır. Bunun neticesinde oluşan gerilim, DNA’nın birbiri üzerinden kıvrılarak süperkıvrım adlı yapıların oluşmasına sebep olur.
Genetik
-
İnsanlarda Kaç Kromozom Vardır?
-
Sık görülen mikrodelesyon sendromları nelerdir?
-
Bilim insanları kromozomları nasıl inceler?
-
Arkea'da Kromozomlar ve DNA Replikasyonu
-
DNA Onarım Mekanizmaları Nelerdir?
-
DNA hasarına neden olan etkenler nelerdir?
-
XYY Süper Erkek Sendromu - JACOB’S, Sendromu
-
Bitki doku kültürü çalışmaları ile haploid bitkiler elde edilebilir
-
Gram pozitif bakterilerden genomik DNA izolasyon protokolü
-
E. coli bakterisinden genomik DNA izolasyon protokolü
-
DNA’nın Keşfi
-
İnsan Genom Projesi Nedir ? Amaçları Nelerdir ?
-
Genomik mikrodizilimlerle ikilenme teşhisi yöntemi
-
Gen duplikasyonu ve amplifikasyonu nedir?
-
DNA ile RNA Arasndaki Farklar ve Benzerlikler Nelerdir