Nükleik asitlerin biyolojik fonksiyonları

Nukleik  Asitlerin  Biyolojik  Fonksiyonları    

Prof. Dr. Mustafa Arda

Ankara Üniversitesi Veteriner Fakültesi
Temel Mikrobiyoloji 1

01. Genel Giriş  
02. DNA Replikasyonu
 
03. Prokaryotiklerde  Replikasyon

04. Ökaryotiklerde  Replikasyon
 
05. Diğer  Replikasyon  Modelleri
 
   05.01. Mitokondrial DNA (mt DNA) Replikasyonu 
   05.02. Rolling Circle Replication 
   05.03. Plasmidlerde Replikasyon 
   05.04. Replikasyon İnhibitörleri

01. Genel Giriş

Nukleik asitlerin hücre içindeki en önemli görevlerinden birisi de, kuşkusuz, DNA'nın replikasyonu ve bu sayede genetik bilgilerin nesillere aktarılması ile genlerin ekspresyonu (transkripsiyon ve translasyon)'dur.

02. DNA Replikasyonu 

Hücreler, tek kromozomlu (prokaryotik) veya çok kromozomlu (ökaryotik) olsunlar, DNA'lar genetik bilgileri taşıdıklarından, her hücre bölünmesinde, bunların da çok az hata ile replike olması ve yeni sentezlenen DNA'nın kardeş hücrelere eşit olarak aktarılması gereklidir. Replikasyon tamamlanıncaya kadar da hücrelerin bölünmemesi lazımdır. Aksi halde, bazı hücreler genetik materyallerden yoksun kalır ve çekirdeksiz hücreler oluşur (anukleer hücreler). Diğer bir önemli nokta da, kromozomun (DNA), dış ve içten kaynaklanan zararlı etkilerden korunması ve DNA'da meydana gelecek bozuklukların da hemen tamir edilerek nesillere aktarılmasının önlenmesidir. Böyle olumsuz durumları gidermek için hücreler yeterli düzeltme ve enzimatik mekanizmalara da sahiptirler.

Genetik materyallerin her ne kadar iyi korunmuş olmasına karşın, DNA'nın çok sayıda replikasyonu ve çok değişik nedenler bazı mutasyonların meydana gelmesine yol açmakta ve buna bağlı olarak da değişik karakterde yeni nesiller (mutant) ortaya çıkmaktadır.

DNA'nın hücre içinde kısa bir sürede ve minimal bir hata ile nasıl replike olduğuna dair bazı görüşler ileri sürülmüştür. Bunlardan 1) Konservatif (parental iplikçikler birbirlerinden ayrılmadan kopyalarının çıkması) ve Dispersif (parental DNA'da kopmalar meydana gelerek aralarına yeni sentezlenen DNA segmentlerinin girmesi) olan teoriler terk edilerek yerini, Watson-Crick tarafından ileri sürülen ve araştırıcılar tarafından da (Meselson ve Stahl deneyi, E. coli 'de) ispatlanan Semi konservatif modele bırakmıştır. Buna göre, sarmal ve dubleks DNA açılmakta ve her iplikçiğin (parental iplikçik) karşısında enzimler tarafından bir yenisi sentezlenmekte ve parental iplikçikler yeni sentezlenen iplikçikler için bir kalıp görevi yapmaktadırlar. Bu modelde, her bir çift iplikçikli DNA'da bir parental ve bir de yeni sentezlenen iplikçik bulunmaktadır.

Prokaryotiklerde (bakterilerde) ispatlanan bu semi konservatif replikasyon modelinin, ökaryotikler, virus ve fajlar için de geçerli olduğu belirlenmiştir. Bu durum, semi konservatif replikasyon tarzının genel (üniversal) bir karakter taşıdığını da ortaya koymaktadır.

03. Prokaryotiklerde  Replikasyon

E. coli 'ler üzerinde çok fazla deneme yapıldığı için, bu mikroorganizma, replikasyon için de bir model oluşturmuştur.

E. coli genomu, sirküler, sarmal ve dubleks bir DNA karakteri taşıyan ve yaklaşık 4.5x106 baz çiftine (bp, base pair) sahip tek bir makro moleküldür (1.1-1.4 mm uzunlukta). Tüm genomun replikasyonu için 20-50 gen'in fonksiyonel olduğu belirtilmektedir. E. coli uygun koşullar altında 15-20 dk. bir generasyon meydana getirmektedir. Genom replikasyonu E. coli 'de tek bir orijinden (oriC) başlayarak bidireksiyonal (iki yöne doğru) olarak devam eder.

Replikasyon yönleri yandaki şekilde gösterilmektedir.

E.  coli 'de replikasyon orijini, konjugasyonla belirlenen dakika durumuna göre, 86. dk'dan iki yöne doğru devam ederek 32. dakikada son bulur (terminus). Bu süre, optimal koşullarda, bakterinin 15-20 dakikada bir bölünmesi süresinden daha kısadır.

E. coli ‘nin konjugasyon ile belirlenen dakikalara göre genetik haritası yandaki şekilde gösterilmektedir.

E. coli 'de, kromozomun replikasyon orijini 86. dk. bölgesi olmasına karşın, diğer bakterilerde hem orijin ve hem de terminus daha değişik yerlerde olabilmektedir. Bu noktalar, bakteri türlerine özeldir. E. coli 'de bile uygun olmayan koşullarda bölünme süresi, optimal limitleri geçebilir.

Replikasyonun, kromozomu küçük olan bazı mikroorganizmalarda, tek yönlü (unidireksiyonal) olduğu da belirtilmiştir. Bu durumda, replikasyon, orijinden sadece bir yöne doğru devam eder ve tekrar başlangıç yerinde son bulur.

Tek veya çift yönde replikasyonun olma durumu, orijin tarafından tayin edilir. Radyoaktif işaretleme yöntemleriyle, bu özellik saptanabilir. E. coli 'de, replikasyon orijininde yaklaşık 245 bp bulunmakta ve burada A-T bazlarının fazla olması açılmayı kolaylaştırmaktadır.

E. coli 'de replikasyon fenomeninin başlangıcında genom sitoplasmik membranda bulunan özel bir bölgeye (mesosom) bağlanır. Burası, bakterinin yaklaşık orta bölgesine isabet eder.

Diğer önemli nokta, kromozomun, sitoplasmik membranda bağlantı yerine kuvvetlice tutunmasıdır. Bunlara yardımcı olan bazı özel proteinler de belirlenmiştir. Genom, özel bölgeye bağlandıktan sonra buraya replikasyonda görevi olan bazı spesifik enzimler, proteinler ve dört tür deoksiribonukleotid trifosfat (dNTP) molekülleri birikir. Bunlar arasında, DNA polimerase, DNA ligase, helikase, primase, SSB, primosom,  DNA'yı açan proteinler ve topoisomerase en önemlileri arasındadır. Ayrıca, dNTP'ler ve Mg++ iyonlarına gereksinim vardır.

Replikasyonu bazı aşamalar halinde incelemek, olayı anlamak bakımından yararlı olacaktır.

1) Replikasyon noktasının belirlenmesi: E. coli 'de kromozom üzerinde 86. dk.'ya isabet eden bölge replikasyon orijinini (oriC) oluşturur ve burası yaklaşık 245 bp'den meydana gelmiştir. DNA, sitoplasmik membrandaki bu özel bölgeyi çeşitli proteinlerin yardımıyla da tanıyarak sıkıca bağlanır.

2) DNA'nın açılması: Bağlanma işlemi gerçekleştikten sonra, DNA'daki replikasyon orijini bölgesinde küçük bir açılma meydana gelir. Bu açılmayı, özel açıcı proteinler (enzimler), DNA iplikçikleri arasını açmak suretiyle genişletirler. Böylece sağa ve sola doğru giderek açılan bir replikasyon çatalı oluşur.

DNA’nın replikasyon şeması yanda gösterilmektedir.

Başlangıç bölgesinde DNA'da ilk açılmanın oluşu tam olarak aydınlatılmış değildir. Bir çok bilgilere sahip olunmasına karşın yine de çözüm bekleyen bazı noktalar bulunmaktadır. E. coli 'de 245 bp'den oluşan orijin bölgesinde kolayca açılabilen ve A-T bazlarından zengin 3 tane 13 bp ve 4 tane de 9 bp'lik tekrarlanan sekanslar vardır. Önce, dnaA proteinleri oriC bölgesinde toplanır ve reaksiyon bu iki bölgede (9 bp ve 13 bp) başlatılır. İlk açıklık 13 bp.'lik bölgede 3 yerden başlar ve sonra, dnaB ve dnaC'nin de komplekse katılmasıyla açıklıklar genişletilir ve bidireksiyonal replikasyon çatalı meydana gelir.

3) DNA sentezi (polimerizasyon): Parental iplikçikte açılmanın meydana gelmesiyle oluşan replikasyon çatalında, sentez hemen sağa ve sola doğru ilerlemeye başlar. Sentezi gerçekleştiren DNA polimerase-III enziminin önünde iki önemli enzim daha fonksiyoneldir ve bunlar da sentez yönünde ilerler. Bunlardan biri, eğer, DNA'da süper heliks (super sarmal) varsa bunu açarak genomu istirahat haline getiren topoisomerase (DNA girase) enzimi ve diğeri de istirahat halindeki DNA'da karşılıklı hidrojen bağlarını açarak, devamlı replikasyon çatalı oluşturan helikase (dnaG) enzimidir. Açılan iplikçiklerin tekrar birleşmesi de SSB (single strand binding) protein'lerin replikasyon çatalına yakın yerde  iplikçiğe bağlanması ve bunun etkinliği ile önlenir ve böylece ayrılan iplikçikler sentez için daima açık tutulurlar.

Sentez, birbirinden ayrılan parental iplikçiklerden 3' ¬ 5' yönünde olanının karşısına, bu iplikçik kalıp olarak kullanılarak, DNA polimerase enziminin katalitik etkinliği ile 5' ®3' yönünde komplementer yeni bir iplikçik çok çabuk olarak sentezlenir ve buna devam edilir (kesintisiz sentez). Bu yön (5' ® 3'), DNA pol'ün aktivitesine de uygundur ve herhangi bir güçlük meydana gelmez. Ancak, DNA pol enzimlerinin sentez yapabilmesi için bir primer moleküle  (başlangıç basamağı) gereksinim vardır. Çünkü, DNA pol., gerek tek iplikçik DNA'da ve gerekse primer olmayan DNA'da polimerizasyon yapamaz. Bu sorun, başlıca 3 tarzda çözümlenebilmektedir. Bunlardan biri ve çok kullanılanı, parental DNA'nın karşısına, 5' ® 3' yönünde ve serbest 3'-OH ucuna sahip 8-14 bazdan oluşan primer RNA'ların sentezleridir. Burası yeni DNA sentezi için başlangıç yeri oluşturur (veya, DNA'da bir çentik açılarak serbest 3' -OH ucu meydana getirilebilir veya RNA primerlerinin yerinde meydana gelen kısa protein primerleri de başlangıç oluşturabilirler). Böylece bu başlangıç noktasından orijin alan ve parental iplik (3'¬ 5') kalıp olarak kullanılarak, 3' -OH ucuna nukleotid trifosfatlar ilave edilerek (trifosfatlardan biri bağlanır ve geri kalan iki fosfat molekülü serbest kalır), yeni sentez 5'® 3' yönünde diğer parental iplikçikle birlikte eş zamanlı olarak sürdürülür. Eğer, yanlış bazlar sıraya girmişse, DNA pol. enzimi bunu hemen tanıyarak ekzonuklease aktivitesi ile çıkarır  yerine doğrusunu koyar (düzeltme okuması). DNA sentezinin hızı, mRNA sentezinden (transkripsiyon) 10 defa daha çabuktur. Replikasyon çatalının ilerleme hızı dakikada 50.000 bp kadardır. Bu hız, S. cerevisiae 'de 3600 bp/dk olarak hesaplanmıştır.

Parental iplikçiğinin 5' ® 3' yönünde olanında, ise, sentez kesintili olarak sürdürülür ve kompleks bir karakter gösterir. Parental iplikçiğinin karşısına sentezlenecek olan yeni iplikçik tersine 3' ¬ 5' yönündedir. Bu istikamet, DNA polimerazın sentez aktivitesine terstir. Bu nedenle, bazı güçlükler ortaya çıkmaktadır.

DNA’nın 3' ¬ 5' yönünde sentezinin moleküler düzeyi yandaki şekilde gösterilmektedir.

Bu durum mikroorganizmalarda, şöyle çözümlenmektedir.Sentez, replikasyon çatalından başlamakta ve ters yönde, parental iplikçik (5' ® 3') boyunca kesintili olarak devam etmektedir. Diğer bir ifade ile, kesintili sentezin yönü, replikasyon çatalının ilerleme yönüne terstir. Açılan parental iplikçiğe SSB proteinleri bağlanarak çatalın devamlı açık tutulmasını ve sentezin devamlı yapılmasını sağlarlar. Primase enzimi (dnaG) yaklaşık 10 bazdan oluşan primer RNA'ları sentezler ve bunun 3' -OH ucu serbesttir. Bu uç basamak olarak kullanılarak yaklaşık 1000-2000 bazdan oluşan kısa bir DNA segmenti (Okazaki fragment) sentezlenir. Her Okazaki fragmenti ayrı bir primerden orijin alır. Bu sentezi, bir protein kompleksi olan primosom başlatır. Primosomlar da replikasyon çatalının ilerlediği yönde, diğer enzimlerle birlikte hareket ederler. Ancak, bunun hareketi de Okazaki fragment'lerinin sentezi yönünün tersi istikametinde olur. Okazaki fragmenti, bir önceki RNA primerlerine kadar uzanır ve burada durur. Primerler DNA pol I'in etkisiyle çıkarıldıktan sonra bunların yerleri aynı enzimle kapatılır ve iki DNA iplikçiği arası da DNA ligase ile birleştirilerek iplikçik kesintili olarak tamamlanmış olur. Primase enziminin çıkarılmasında da DNA pol III'ün rolü vardır. Böylece,   5'  ®  3' yönündeki parental iplikçik kalıp olarak kullanılarak, kesintili olarak devam eden ve sonunda tamamlanan 3' ¬ 5' yönünde yeni bir DNA iplikçiği sentezlenmiş olur. Kesintili sentez işlemini de yine DNA pol enzimi yapar.

Replikasyon çatalı ilerledikçe, sentez kesintisiz ve kesintili olarak aynı hızda ve sürede tamamlanır.

4) Terminasyon: Sentezin sona ermesi de yine protein komplekslerinin aktivitesi sonu gerçekleşerek iki iplikçik birbirinden tamamen ayrılır.

5) DNA'nın segregasyonu ve hücre bölünmesi: Genomik DNA'nın sitoplasmik membrana bağlandığı yerde, membranın sentezi nedeniyle giderek artan bir açılma meydana gelir. Bu açılma ilerleyerek iki replike olan iplikçiği de birbirinden uzaklaştırır. Bunun sonunda, bakterinin uzun ekseninde bir uzama gözlenir. Sonra, ortadan sirküler tarzda septum formasyonu meydana gelerek bakteri iki hücreye ayrılır.

Bakterilerde DNA’nın replikasyonu ve bakterinin bölünme aşamaları yandaki şekilde gösterilmektedir.

Kromozomun iki hücreye ayrılmasında ve hücre divizyonunda oluşan aksaklıklar, bazı anormal bakteri formlarının meydana gelmesine yol açar. Eğer septum formasyonu çok sık veya yanlış yerden olursa kardeş hücrelerden birinde (küçük olanda) kromozom bulunmaz. Böyle hücrelere çekirdeksiz hücreler (anukleer hücreler) adı verilir. Bazen de böyle hücreler kromozom ayrılmasının anormal olduğu durumlarda da meydana gelir. Bunlarda da, hücrelerde kromozom yoktur. Ancak, septum formasyonu ve boyutları normaldir.

Septum formasyonu inhibe olursa, kromozom normal olarak replikasyona devam eder. Ancak, flamentöz formlar oluşur ve içinde birden fazla nukleus bulunur (multinukleer flamentöz formlar). Bazı mutantlarda (fts, flamentöz temperature sensitive), hücre uzun flamentler oluşturur ve içinde çok sayıda nukleusa rastlanır. Buna karşın, par (partition) mutantlarında ise, kromozom segregasyonunda bozukluk vardır. Çünkü, DNA anormal olarak hücrelere dağılır ve bazı hücrelerde çekirdek bulunmaz. Defektler bu olguda DNA'da yerleşmiştir.

Septum formasyonuna neden olan gen, ftsZ'dir. Bu gende oluşan mutasyon, septum formasyonunu önler ve flamentöz formların meydana gelmesine yol açar. Mini hücre oluşumunda min B geninin rolü vardır. Bu lokusta meydana gelen mutasyonlar minicell (bunlarda genellikle çekirdeksizdirler) formasyonunu artırır. Kromozomun segregasyonunda da muk geni etkindir.

04.Ökaryotiklerde  Replikasyon

Ökaryotiklere ait replikasyon mekanizmasının incelenmesinde maya hücrelerinden fazlaca yararlanılmıştır.

Ökaryotiklerde de prokaryotiklerde bulunan benzer enzim ve proteinler fonksiyoneldir (DNA pol., DNA ligase, topoisomerase, SSBP, DNA'yı açıcı proteinler, vs.). Ancak, bazıları yapısal farklılıklar gösterirler. Ökaryotiklerde 4 tür DNA polimerase enzimi (a, b, d, e,) vardır, ayrıca bir de gama (g) enzimi (mitokondrial) belirlenmiştir. DNA sentezi sırasında polimerase enzimi fazlalaşmakta ve DNA sentezi hücrenin S-fazında meydana gelmektedir. Pol. b  ve g  enzimleri daha ziyade hücrenin istirahat halinde iken bulunurlar. Pol. d, ayrıca, mitokondrial DNA'nın replikasyonunda etkilidir.

Ökaryotiklerde de replikasyon, prokaryotiklere benzemektedir. Ancak, kromozomun çok uzun olması (bazıları bakterilerin bin katı) ve hücrenin S-fazında sentezin meydana gelmesi gibi nedenler, prokaryotiklerden daha yavaş ve daha zaman alıcı bir DNA sentezine yol açmaktadır. Belli bir süre içinde bu kadar fazla uzun kromozomun replikasyonu için, sadece bir tane replikasyon orijini yeterli olamamakta ve bu nedenle birçok orijinden, aynı anda veya bazen değişik zaman aralıklarında başlayan, bidireksiyonal replikasyon meydana gelmektedir. Replikasyon, sağa ve sola doğru genişleyen orijinlerin birbirine değdiği yerde son bulur.

Ökaryotiklerde replikasyon yandaki şekilde gösterilmektedir.

Ökaryotiklerin kromozomları histonla birleşmiştir (nukleosome) ve replikasyon sırasında histondan ayrılırlar.

Replikasyonda, DNA sentezi her iki iplikçikte aynen bakterilerde olduğu gibi sürdürülür (biri kesintisiz ve diğeri kesintili).

Maya hücrelerinde yaklaşık 400'e yakın orijin (ARS, autonomously replicating sequence) bulunmaktadır.

05. Diğer  Replikasyon  Modelleri

05.01. Mitokondrial DNA (mt DNA) Replikasyonu

Memeli hücrelerinin mitokondrisi yaklaşık 5 µm uzunlukta (MA: 10x106, 15 000 bp) olup sirküler, süper sarmal bir DNA yapı özelliği gösterir. mtDNA'nın replikasyonunda, DNA pol, d enziminin aktif rolü vardır.

Fare L-hücreleri mitokondrisi üzerinde yapılan çalışmalarda, mtDNA'nın sentezine her iki iplikçiktede diğer mekanizmaların aksine, kesintisiz olarak devam ettiği ortaya konulmuştur. Ancak, replikasyonda bazı farklı yanlar da bulunmaktadır. Şöyle ki, biri ağır (H) ve diğeri de hafif (L) iplikçiklerde iki replikasyon orijini (OH ve OL) yer almaktadır. DNA'da, önce, H-iplikçiğindeki orijinden (OH) başlayarak bir D-ilmeği meydana gelir ve ilmek genişleyerek unidireksiyonal olarak sentez devam eder. H-sentezi, 2/3 uzunluğa erişince, bu defa L-iplikçiğindeki OL bölgesinde sentez başlar ve H-ye ters olarak bu da unidireksiyonal olarak ve kesintisiz devam eder. Sonra iki sirküler DNA birbirinden ayrılır, sentez tamamlanır ve DNA iplikçiğinde 100'e yakın super sarmal meydana gelir.

Mitokondriyal DNA’nın replikasyon aşamaları yandaki şekilde gösterilmektedir.

05.02. Rolling Circle Replication

Bu tür replikasyon modeline bazı fajlarda (ØX174, Lambda) ve F-faktörünü kromozomlarında taşıyan Hfr-hücrelerde rastlanmaktadır.

1) Lambda (l) fajında replikasyon: Bu faj konakçı bakteri içinde başlıca iki formda bulunur. Biri konakçıyı lize eden (litik form) ve diğeri de konakçının kromozomunun belli bir bölgesine (biotin geni ile galaktoz geni arasına) yerleşerek herhangi bir bozukluk oluşturmayan latent form. Böyle formu oluşturan lambda fajına profaj adı verilir.

Litik formda faj ürerken, oluşan bazı sirküler formlarında bir iplikçikte meydana gelen kopma nedeniyle 5' -ucu dışa doğru açılarak uzanır. Buna karşın, 3' -ucu ise ortadaki sirküler tek iplikçiğin etrafında yeni komplementer iplikçik sentezler. Ayrılan 5' -ucu, normal boyutuna veya bunun 2-3 katı uzunluğa ulaştığında paketleme enzimi Cos bölgelerinden iplikçiği keserek normal boyutlarda lineer çift iplikçik DNA segmentleri meydana getirir. Bunlar paketleme enzimleri yardımıyla, hücre içinde sentezlenen boş faj  başlığı içine girerler ve böylece olgun infektif fajlar meydana gelir.

2) Øx174 fajında replikasyon: Tek iplikçik DNA fajında da rolling circle replikasyon modeli sentez görülmektedir.

Faj DNA'sı sirküler tek iplikçik ve (+) polaritelidir. Hücre içinde buna (–) polariteli bir iplikçik daha sentezlenerek çift iplikli hale getirilerek replikatif formlar (RF) oluşturulur. Bu formlar, genellikle, super sarmal bir yapıya sahiptirler. Topoisomerase enzimi süper heliksi açarak istirahat haline getirir. Protein A, (+) polariteli iplikçiğe bağlanarak bir çentik açar ve protein A, 5' -ucuna bağlı olarak iplikçiği ayırır. Diğer 3' -ucu ise sentezi devam ettirir. Ayrılan 5' -ucunun bulunduğu DNA iplikçiğine stabilizan tek iplikçik proteinler (SSB) bağlanarak bunun (–) polariteli iplikçikle tekrar birleşmesi önlenir. Rep proteinleri de iki iplikçik arasındaki bağları çözerek, DNA' iplikçiklerini birbirinden ayırmaya devam eder. Sentez 3' -ucundan, (–) polariteli iplikçik etrafında ilerler. Ayrılan 5' -ucu tam bir dönüş uzunluğuna ulaşınca serbest uçtaki protein A bu defa (–) iplikçik etrafında yeni sentezlenen (+) iplikçiğe bağlanarak tekrar çentik açar ve replikasyon böylece devam eder. Protein A'dan kurtulan (+) iplikçik sirküler forma dönüştürülerek faj başlığı içine paketlenir.

Bu iki fajın replikasyonları hakkında fajlar bahsinde gerekli bilgiler verilmektedir.

3) Hfr hücrelerde replikasyon: E. coli 'lerde bulunan ve seks pilusunun formasyonuna neden olan seks faktörü (F-faktörü) bir plasmiddir. Bu faktör E. coli içinde ya sitoplazmada bulunur ve E. coli 'yi F+ hale getirir veya bakterinin genomu ile birleşerek Hfr (High frequency recombination) oluşturur. Bu son durumda bakteri, kendi kromozomunu ve F-faktörünü transfer için seks pilusu sentezler. Bu pilus, kendisinde F-faktörü bulunmayan (F¯) hücreye genetik materyalin aktarılması için bağlanarak bir köprü görevi yapar. Genetik materyal, oluşan bu konjugasyon köprüsünden geçerek (F¯) hücreye transfer edilir.

F plasmidinde, transfer için yaklaşık, 35 kb'lık bir bölge (transfer bölgesi) etkilidir. Pilus formasyonu için de 12 gene (tra gen) ihtiyaç vardır. F+ bir hücre, diğer F+ bir hücre ile pilus aracılığı ile temasa gelemez. Çünkü, tra S ve tra T genleri bakteri yüzey eksklusiyon proteinlerinin sentezine neden olur ve bunlar pilusla sağlanan teması önlerler. Böylece F+ veya Hfr bir hücre ancak, F¯ hücre ile ilişki kurabilir.

F¯ plasmidinin F+ hücreden replikasyon ve F¯ hücreye nakli yandaki şekilde gösterilmektedir.

F-faktörünün transferi oriT (origin transferi) bölgesinden başlar. Burası, transfer orijininin bir ucunda lokalize olmuştur. OriT'de, Tra Y ve/veya Tra I proteinleri tarafından bir çentik oluşturulur. Proteinler, sonra, DNA'ya bağlanır ve yaklaşık 200 bp uzunlukta DNA açılır. TraY/TraI multimeri 5' -ucundan hareket ederek bir saniyede 1200 bp açar ve açmaya devam eder. Sonra, 5' -ucu tekrar alıcı bakteriye yönelir. Konjugasyon köprüsünden alıcıya geçince bu tek iplikçiğe ikinci iplikçik (komplementer) sentezlenerek sirküler bir duruma gelir.

05.03. Plasmidlerde Replikasyon

Bakterilerde sitoplazmada serbest olarak bulunan plasmidler replikasyon orijinine sahip olduklarından, bakteri genomuna bağlı olmaksızın, bakteri hücresi içinde otonom olarak kendi replikasyonunu yönetebilirler. Replikasyon tarzları, bakteri kromozomuna benzerdir. Ancak, plasmidler bakterinin kromozomu ile birleşince (episom), aynen profajlar gibi, DNA'nın bir parçası gibi olurlar, onunla birlikte replike olurlar ve kardeş hücrelere transfer edilirler.

05.04. Replikasyon İnhibitörleri

DNA replikasyonu, sentez sırasında, çeşitli aşamalarda bazı kimyasal maddeler tarafından inhibe edilirler. Bu inhibitörler çok değişik karakter gösterdikleri gibi etkinlikleri de oldukça farklıdır. Bazıları nukleotid prekürsör sentezini inhibe eder, bir kısmı nukleotid analoğu olarak DNA'ya inkorpore olur ve bazıları da DNA'ya bağlanarak aktivitesine mani olur. Enzimlere, özellikle, DNA polimerase ve replikasyonda fonksiyonu olan diğer enzimlere bağlanarak görevini aksatan ve bozan maddeler de vardır.

Bazı fiziksel ajanlar (UV-ışınları, X-ışınları ve gama ışınları) DNA'ya zarar verir ve replikasyonda bozukluklar meydana getirir. Böyle direkt etki yapan ajanların dışında, bazı kimyasal maddeler de sentez inhibitörü olarak indirekt etkiye sahiptirler. Örn. Colchicine ve diğer mikrotubuler parçalayıcıları (Vinca alkaloidleri, vincristine ve vinblastin gibi).

Replikasyon inhibitörleri, etkiledikleri bölgelere göre 3 gruba ayrılmaktadırlar.

a)Nukleotid biyosentezini inhibe edenler (pürin, pirimidin, folate, deoksiribonukleotid sentez inhibitörleri vb.). b)DNA ile bağlantı kurarak aktivitesini bozanlar (aktinomisin D, akridin, ethidium, vb).  
c)DNA sentezinde fonksiyonu olan enzimlere bağlanarak aktivitesini bozanlar (thriphosphatase, arylhydrazinopyrimidin, vb).

[1] Kaynak: Temel Mikrobiyoloji


Bu sayfa 6166 kez okundu.
Sayfayı Yazdır    Adobe Acrobat Reader Adobe Acrobat Reader