DNA’nın Kendini Eşlemesi (Replikasyon) Nedir?

DNA molekülü, hücre bölünmesi öncesinde kendini eşler ve yeni oluşacak hücrelere kalıtım bilgisinin eşit miktar­da aktarılmasını sağlar. DNA’nın kalıtım materyali olarak keşfedilmesinden sonra 1958 yılında, Matthew Meselson (Methiv Meselsın) ve Franklin Stahl (Franklin Sıtal) DNA eşlenmesi üzerine deneyler yapmışlardır. Bu bilim insan­ları, yaptıkları deneyler sonucunda DNA’nın kendini yarı korunumlu (semikonservatif) eşlediğini ispat etmişlerdir.

Meselson ve Stahl, yaptıkları deneyde ¹⁴N ve ¹⁵N içeren besi ortamı ve E. coli bakterisini kullanmışlardır. ¹⁴N normal azot, ¹⁵N azotun ağır izotopudur.

1- Meselson ve Stahl deneyin ilk aşamasında ¹⁵N içeren besi ortamında E. coli bakterisini çoğaltmışlar ve bu kültürdeki E. coli bakteri DNA’larının ¹⁵N içermesini sağlamışlardır. Daha sonra bakterilerin DNA’sı izole edilip, tüp içerisinde santrifüj edildiğinde tüpün altında bantlaşma gözlemlenmiştir

2- ¹⁵N içeren DNA’ya sahip bakteriler, ¹⁴N içeren ortamda bir nesil çoğaltılmıştır. Çoğalma sonunda bakteri­lerin DNA’ları santrifüj edildiğinde deney tüpünün orta kısmında bir bantlaşma görülmüştür. Meselson ve Stahl; bu durumu birinci nesildeki bakteri DNA’larının ipliklerinden birinin ağır azot, diğerinin normal azot taşımasıyla açıklamışlardır.

     3- Birinci nesil bakteriler (melez DNA’ ya sahip), 14N içeren ortamda 20 dakika daha bekletilerek üremeleri sağlanmıştır. Elde edilen ikinci nesil bakterilerin DNA’ları santrifüj edilmiştir. Bantlaşmanın tüpün orta­sında ve üstünde olduğu gözlemlenmiştir. Bu durum; ikinci nesildeki bakterilerin %50’sinin 14N içerdiği, %50’sinin ise hem 14N hem de 15N içerdiği sonucunu ortaya çıkarmıştır. Meselson ve Stahl, yaptıkları bu deneyle DNA’nın yarı korunumlu eşlendiğini ispatlamışlardır.

DNA’nın replikasyonu, küçük farklılıklar olsa da ökaryot ve prokaryot hücrelerde aynı şekilde gerçekleşir. Prokaryotlarda DNA halkasal olduğu için replikasyon, replikasyon orijini adı verilen özel bölgeden başlar. İki yönde devam ederek tek noktada sonlanır. Sonuçta birbirinin aynısı, iki halkasal DNA elde edilmiş olur.

Ökaryot hücrelerde DNA doğrusaldır. Prokaryot hücrelerdekinin aksine ökaryot hücrelerde çok fazla sayıda replikasyon orijini bulunur.  Bu sebeple ökaryot hücre DNA’sı, prokaryot hücre DNA’sından uzun olmasına karşın replikasyonu daha kısa sürede tamamlar. Ökaryotlarda DNA’nın replikasyonu başladığında öncelikle replikasyon orijinlerine helikaz adı verilen enzim bağlanır. Bu enzim, DNA’nın sarmal (helix) yapısını açar.

DNA polimeraz enzimi, DNA ipliğinin sadece 3′ ucundaki nükleotidin yanına yeni nükleotit ekleyebilir. 3’→5′ yönünde uzanan kalıp ipliğin karşısına gelecek olan iplik, 5′ ucundan 3′ ucuna doğru kesintisiz olarak sentezlenir. Diğer kalıp DNA ipliği ise 5’→3′ yönünde uzandığı için karşısına gelecek olan iplik kesintisiz bir şekilde sentezlene- mez. 5’→3′ yönünde DNA sentezinin başlayabilmesi için küçük RNA parçasının sentezlenmesi gerekir. Replikasyon çatalı açıldıkça yeni iplik, 5′ ucundan 3′ ucuna doğru uzanan parçalar hâlinde sentezlenir.

Kesintili DNA sentezinde hem sentezi başlatan RNA parçacıkları uzaklaştırılmalı hem de DNA’nın asıl ipliğini oluşturacak nükleotit zincirleri birleştirilmelidir. DNA polimeraz RNA parçacıklarını uzaklaştırırken eksik nükleotitlerin yerine yenisini koyar. DNA ligaz ise yeni sentezlenen DNA ipliğindeki parçaları birbirine bağlar. Böylece her iki iplik de eksiksiz sentezlenmiş olur.

Tomas Lindahl (Tomas Lindol), Paul Modrich (Pol Mudriç) ve Aziz Sancar; hücre­lerin moleküler düzeyde hasar gören DNA’larının nasıl onarıldığını ve genetik bilgisini nasıl koruduğunu haritalandıran araştırmalar yaptılar. Bu çalışmaları ile 2015 Nobel Kim­ya Ödülü’nü aldılar. Bu üç bilim insanının yaptığı çalışmalar hücrelerin DNA onarımında nasıl çalıştığı konusuna ışık tutmuştur.

Aziz Sancar, 8 Eylül 1946 tarihinde Mar­din ilinin Savur ilçesinde doğmuştur. 1971 yılında İstanbul Üniversitesi Tıp Fakültesini bitirmiştir. Kısa bir süre Sa­vur’da çalıştıktan sonra çalışmalarına Amerika’da devam etmiştir. Aziz Sancar yalnızca yürüttüğü bilimsel çalış­malarla değil, bilimsel başarıyı sağlayan hayat felsefesiyle de örnek olmuştur. Aziz Sancar, “Başarılı olmak Nobel almak değildir. Başarılı olmak ailenize, memleketinize, vatanınıza, insanlığa hizmet etmek demektir.” diyerek vatan ve millet sevgisini ortaya koymuştur.