Biyolojiye gercekci yaklasimin tek adresi.

Arama Sonuçları..

Toplam 83 kayıt bulundu.

Evrim Nedir

“Bilimler, düşündügümüzün tam tersi bir düzen içinde geliştiler. Bize en uzak olan şeylerin yasalari en önce bulundu, sonra yavaş yavaş daha yakinlara sira geldi: Ilkin gökler, arkadan yer, sonra hayvanlarla bitmkilerin yaşami, sonra insan gövedesi en sonra da (Yine de en yarim yamala) insan zihni. Bu durumun anlaşilamayaca bir yani yoktur... Yalniz teme doga yasalarinin bulunmasi degil, dünyanin uzun süreli gelişmesiyle ilgil ögretinin kurulmasi da gökbilimle başladi; ama bu ikinci öncekinden ayri bir konuya gezegenimizde yaşamin başlayip gelişmesi konusunua uygulaniyordu daha çok. Şimdi gözden geçirecegimiz evrim ögretisi gökbilimle başlamişsa da yerbilim ile biyoloji açilarindan daha büyük bir önem kazanmiş, ayrica Copernicus sisteminin zaferinden sonra gökbilimin karşisina dikilen daha rinegen tanribilimsel önyargilarla savaşmak zorunda kalmiştir. Modern kafanın, uzun süreli bir gelişme kavramının ne denli yeni olduğunu görmes güçtür; gerçekte de bütünüyle Newton’dan sonraki bir düyşüncedir bu. Kutsal Kitap ’a dayanan inanca göre evren altı günde yaratılmış, o zamandan beri, şimdi içinde bulanan bütün göklü yaratıklara, bütün phayvanlarla bitkilere, Büyük Sel’in yokettiği daha başka birçok canlııya yurtluk etmişti.Birçok tanrıbilimcinin söylediklerine, bütün Hıristiyanların inandıklarına göre Düşüşş zamanında evrene yasa olabilecek bir gelişme şöyle dursun, her türlü kötülüğün korkunç bir kaynaşması görülüyordu. Tanrı, Adem ile Havva’ya belli bir ağacın meyvesini yememesini söyledi; ama onlar dinlemeyip yediler.Bunun üzerine Tanrı , onların, kendi soylarından gelecekelerin bütünüyle birlikte ölümlü olmalarını, küçük bir azınlık bir yana, en uzak torunlarının bile cehennemde sonsuz ceza çekmelerini emretti; bu küçük azınlığın da neye göre seçileceği tartışmalıydı. Adem, günahı işler işlemez, hayvanlar birbirlerini avlamaya, dikenler göğermeye başlamış, birbirinden ayrı mevsimler ortaya çıkmış, toprak da lanetlenmiş, ağır bir emek karşılığı olmadıkça insanoğluna hiçbir şey vermemesi emredilmişti. İnsanlar öyelesine azalmışlardı ki, Tanrı, Nuh ile üç oğlu ve karılarından başka hepsini Büyük Sel’de boğmuştu. Bu cezadan sonra da uslandıkları sanılmıyordu; ama Tanrı, artık başka bir evrensel felaket göndermeyeceğine söz vermişti ancak arasıra yaptığı su basıknlarıyla, depremlerle yetiniyordu. Bilmeliyiz ki bütün bunlar ya doğrudan doğruya Kutsal Kitap ’ta yer alan, ya da Kutsal Kitap ’takilerden, tümdengelimden çıkarılan kesin gerçekler olarak benimseniyorlardı. Dünya’nın yaratılış yılı, Oluş (Genesis ) da adı anılan her atanın, en büyük oğlu doğduğunda kaç yaşında olduğunu söyleyen soy dizilerinden çıkarılabilir. Bu konularda,İ brani yazması ile Septuagint yazması (Tevrat’ın İÖ 270 yılında 70 kişi tarafından başlanılan Yunanca çevirisi) arasındaki ayrılıklardan ya da anlaşılma güçlüklerinden doğan karıştıtlıklar da ortaya çıkabilyordu; sonunda Protestanlar genel olarak başpiskopos Usher’in ileri sürdüğü İÖ 4004 yılını dünanın yaratılış yılı kabul ettiler. Cambridge Üniversitesi’nin Yardımcı Başkanı Dr. Lightfood yaratıtılış yılı konusunda bu bilgiyi benimsemiş, Oluş’un yakından incelenmesiyle daha başka bir çok konunun da büyük bir seçiklik kazanacağını düyşünmüştü; onun söylediğine göre insan 23 Ekim sabahı saat 9'da yaratılmıştır; ama bu da bir inanç sorunuydu;Oluş’tan çıkaracağınız birtakım kanıtlara dayanarak, Adem ile Havva’nın, 16 Ekim’de ya da 30 Ekim’de varedildiklerine inanmanızda, dinsiz sayılma sakıncası yoktur. Yaratılış gününün Cuma olduğu da biliniyordu tabi, çünkü Tanrı, Cumartesi günü dinlenmişti. Bilimin de bu dar sınırlar içinde kalması istenmiş, gördüğümüz evrenin 6000 yıllık değil çok daha yaşlı olduğunu düşünenler alay konusu olmuşlardır. Gerçi böyle kimseler artık yakılmıyor, hapsedilmiyorlardı; ama tanrıbilimciler bunlarını yaşamalaranı zehir etmek, öğretilerinin yayılmasına engel olmak için ellerinden geleni geri koymuyorlardı. Newton, Copernicus sistemi kabul edildikten sonra, dinsel inançları sarsacak bir şey yapmış olmuyordu. Kendisi de koyu bir Hıristiyan, Kutsal Kitap ’a inanan bir kimseydi. Onun evreni, içinde gelişmeler bulunmayan bir evren değildi, söylediklerinde bu konuya hiç rastlamıyoruz; ama herhalde bütün evrenin tek parçadan yaratıldığına inanıyordu. Gezegenlerin Güneşin çekiminden kurtulmalarını sağlayan teğetsel hızlarını açıklarken, hepsinin başlangıçta Tanrı eliyle boşluğa fırlatılmış olduklarının tasarlıyordu; bundan sonra olup bitenler de genel çekim yasasıyla açıklanıyordu. Newton’un, Bentley’e yazmış olduğu özel bir mektupta bütün evrenin Güneş sisteminin ilkel bir parçalanmasından doğmuş olabileceğini ileri sürdüğü doğrudur; ama topluluk karşısında ya da resmi olarak söylediklerine bakılırsa, Güneş ile gezegenlerin birdenbire yaratılmış olduklarını benimseyen, evrensel evrime hiçbir şey tanımayan bir düşünceden yana olduğu görülür. 18. yüzyılın özel inanç biçim Newton’dan alınmadır; buna göre evrenin ilk yaratıcısı olan Tanrı, temel yasalar da koymuş, yaptığı kurallarla da gelecekteki bütün olayları kendisinin bir daha araya girmesini gerektirmeyecek biçimde belirlemiştir. Koyu dinciler göre yasalarla açıklanamayacak durumlar da vardı: dinle ilgili mucizeler. Ama yaratancılara göre herşey doğal yasalarla yönetiliyordu. Pope’ un İnsan Üstüne Deneme iki görüşle de karşılaşırız. Bir parçada: Her şeye yeterli ilk güç, ayri ayri degil, genel yasalarla hareket eder, pek azdir bunun dişinda kalan. Ama dinsel bağın unutulduğu anlarda, hiçbir duruma ayrıcalık tanımaz: Doğa’nğın zincirinden hangi halkayı koparsanız, onuncu olsun, on birinci olsun fark etmez, kırılıverir zincir. Aşamalı sistemler, şaşkınlık veren o bütüne uyarak, hep birbirleri gibi yuvarlanıp giderlerken en küzük bir karışıklık koca bir sistemi yıkmakla kalmaz, bütünü de yıkar. Yer dengesini yitirir, fırlar yörengesinden; gezgenler, güneşler, yasasız koşarlar gökyüzünde; yönetici melekler göklerinden uğrarlar, varlık varlık üstüne dünya dünya üstüne yığılır; bütün temelleri göklerin eğilir merrkeze doğru. Doğa titrer tahtı önünde Tanrının! Yasaların Yetkisi sözünden, Kraliçe Anne zamanında olduğu gibi, politik durulma anlaşılıyor, devrimler çağının geçtiğine inanılıyordu. İnsanlar yeniden değişiklik istemeye başlayınca, doğal yasaların işlyeşi ikonusundaki görüşleri de kural olmaktan çıktı. Güneşin gelişimi konusunda ciddi bir bilimsel kuram koymaya girişen ilk kimse 1755 yilinda Göklerin Genel Doga Tarihi ile Kurami ya da Newton Ilkelerini Uygulayarak Evrenin Bütün Yapisinin Kuruluşu ve Mekaki Kynagi Üzerinde Araştirma adli kitabiyla Kant olmuştur. Bu kitap, kimi yönleriyle modern gökbilimin sonuçlarini önceden gören çok önemli bir yapittir. Çiplak gözle görülebilen bütün yildizlarin tek sisteme, Samanyolu’na bagli olduklarini söyleyerek başlar. Bütürn bu yildizlar hemen hemen bir düzlemde yer alirlar. Kant’a göre bunlar arasinda da tipki Güneşş sistemindekine benzer bir birlik göze çarpar. Olagaüstü bir düşsel karayişla Nebula’nin da sonsuz uzaklikta yildiz kümelerinden başka bir şey olmadigini söylemiştir; bugün de genellikle tutulan görüş budur. Nebula’nin, Samanyolu’nun, yildizlarin, gezegenlerin takimyildizlarinin gerçekte dağınık olan bir maddenin küme küme yoğunlaşmasından ortaya çıktıklarını ileri süren-yer yer, matematik kanıtlara dayanmamakla birlikte, daha sonraki buluşların eşiğine dayanmış- bir kuramı vardır. maddesel evrenin sınırsızlığına inanır, bunun Yaratıcı’nın sınırsızlığına yaraşacak tek görüş olduğunu söyler. Kant’ın düşüncesine göre karışıklıktan örgütlenmeye doğru aşamalı bir geçiş evrenin çekim merkezinden başlar, yavaş yavaş bu noktadan en uzak kesimlere değin yayılır; sonsuz bir uzayda olup biten sonsuz zaman isteyen bir işledir bu. Kant’ın yapıtının önemli yönlerinden birincisi maddesel evreni bir bütün, Samanayoluyla Nebula’nın da bu bütünün birimleri olarak düşünen görüş; ikincisi de uzaydaki hemen hemen anlaşılmaz bir madde dağılmasından doğan aşamalaı gelişim fikridir. Bu, birden yaratılma düşüncesi yerine evrimi koyan ilk adaımdır, böyle bir görüşün Dünya’yla değil de göklerle ilgili bir kuramla ortaya çıkmış olması da ilgi çekicidir. Türlü nedenlerden dolayı Kant’ın yapıtına ilgi azdı. (B.Russel, Din ile Bilim s: 35-39) Kitap yayımlandığı zaman Kant otuz bir yaşındaydı., büyük bir üne ulaşmış değildi daha. Bir matematikçi ya da fizikçi değil, filozoftu; kendi başına olan bir sistemin, durup dururken bir dönme kazanacağını tasarlaması, dinamik konusundaki yetersizliğini gösterir. Ayrıca, kuramı yer yer katıksız bir düştü; örneğin bir gezegen Güneşten ne denli uzaksa içinde yaşayanlar da o denli daha üstündür diye düşünüyordu; bu görüş insan soyu konusunda gösterdiği alçakgönülüllükle birlikte, bilimsel dayanaklardan yoksundur. Bu nedenlerden dolayı Laplace aynı konuda daha yetkili bir kuram ortaya koyuncaya dek Kant’ın yapıtı hemen hemen göze çarpmamıştır bile. Laplace’ın ünlü varsayımı ilk olarak, 1796'da Dünya Sisteminin Açıklaması adlı kitabın yayımlanmasıyla ortaya çıktı; Laplace, söylediklerinin çoğunun daha önce Kant tarafından söylenmiş oluduğunu bilmiyordu bile. Söylediğinin bir varsayımdan başka hiçbir şey olmadığına inanıyor; bunu “gözlem ya da hesap sonucu olmayan herşeydeki güvensizlik” diyen bir notla belirtiyordu; ama şimdi değişmiş olan bu varsalyım o zaman bütün bir yüzyıl boyunca düşünce alanına egemen oldu. Laplace’a göre Güneş sistemi ile gezeneler sistemi bu zamanlar çok geniş bir nebulaydı; bu nebula yavaş yavaş büzüldü. Büzülünce de daha hızlı dönmeye başladı; merkeçkaç gücü ile koparak uçan topraklar gezegen oldular; aynı işlemin tekrarlanmasıyla gezegenlerin uyduları ortaya çıktı. Laplace, Fransız Devrimi çağında yaşadığı için tam bir özgür düşünürdü. Yaratılışı bütünüyle yadsıyordu. Göklü bir hükümdara beslenen inancın yeryüzü hükümdarlarına da saygı uyandıracağına inanan Napoleon, Laplace’ın büyük yapıtı Celestial Mechanics ’de Tanrı adının neden hiç anılmadığını sorunca, büyük gökbilimci, “Efendimiz, o varsayımla işim yok benim ” diye karşılık vermişti. Tanrıbilimciler diş biliyorlardı tabii; ama Laplace’a olan öfkeleri, tanrıtanımazlık akımı ile devrim Fransa’sının türlü azgınlıkları karşısında duydukları korku yanında hiç kalıyordu. Hem o güne dek gökbilimcilere açtıkları her savaş boşuna çaba olmuştu. Yerbilimsel görüşün gelişmesi, bir bakima gökbilimdekinin tam tersi oldu. Gökbilimde göksel cizsimlerin degişmezi oldugu kanisi, yerini göksel cisimlerin aşamali bir gelişim geçirdiklerini söyleyen kurama birakti; ama yerbilimde, hizli, karmakarişik degişikliklerin geçirilmiş oldugu eski bir dönemin varligina inanilirken, bilim ilerledikçe, degişikliklerin her zaman için, uzun bir süreyi gerektirdikleri inanci yerleşti. Oysa daha önce, bütün dünya tarihini alti bin yila sigdirmak gerekiyordu. Tortul kayalardan, lav birikintilerinden elde edilen kanitlar incelenirken, bunlarin ilgili bulundugu felaketlerin eskiden çok yaygin olduklari tasarlaniyordu, çünkü sinirli bir zaman içinde olup bitmişti hepsi. Bilimsel gelişme yönünden yerbilimin gökbilimden ne denli geri kaldigi,Newton zamanindaki durumundan anlaşilabilir. 1695'te Woodward “yer kabugundaki bütün kalinti katmanlari birkaç ay içinde birikmiştir” diyordu. On dört yil önce (1681'de) sonralari Charterhouse’a başkanlik etmiş olan Thomas Burnet, Yer’in Aslini Şimdiye Dek Geçirmiş Oldugu ya da Her şey Bütünleniceye Dek Geçirecegi Degişiklikleri Açiklayan Kutsal Yer Kurami adili kitabini yayimlamişti. Büyük Sel’den önce Güneş yörengesi düzleminde bulunan Ekvator’un, selden sonra şimdiki egik duruma geldigine inaniyordu (Bu degişikligin Düşüş sirasinda oldugunu düşünen Milton’un görüşü tanribilimsel yönden daha dogrudur) Burnet’in düşüncesine göre, güneşin isisiyla yerkabugu çatlamiş, yeraltindaki sularin bu yariklardan fişkirmasiyla sel olmuştur. Ikinci bir felaketin, büyük selden bin yil sonra görüldügüne inaniyordu. Görüşlerini incelerken yine de dikkatli olmak gerekir, örnegin tanrisal cezaya inanmiyordu. Daha da kötsü, Düşüşü’ün ders alinacak bir öyküden başka bir şey olmadigin söylüyordu. Encylpaedia Britannicca’dan ögrendigimize göre, bu ininçlarindan dolayi “kral onu saray rahipliginden uzaklaştirmak zorunda kalmiştir”. Whiston 1696'da yayimladigi kitabinda Burnet’in Ekvator’la ilgili yanliş görüşüyle öbür yanlişlarindan kaçinmaya çalişmiştir. Bu kitabin yazilmasinda bir bakima 1680 kuyrukluyildizinin payi olmuştur; bu belki de Whiston’a, Büyük Sel’in de bir kuyruklu yildizdan ileri gelmiş olabilecegini düşündürmüştür. Bir noktada, Kutsal Kitap ’a bagliligin derecesi tartişma götürür; yaratiliştaki alti günün bildigimiz günlerden daha uzun olduklarini düşünüyordu. Woodward, Burnet ve Whiston’un, çağlarının öbür yerbilimcilerinden daha aşağı oldukları sanılmamalıdır. Tam tersine zamanlarını en iyi yerbilimcileriydiler; Whiston, Locke’un çok büyük övgülerine konu oluşturmuştur. 18. yy’da, hemen hemen her şeyin sudan geldigini söyleyen Neptün’cü okulla, her şeyi yanardaglarla depremlere baglayan Volakanci okul arasinda uzun bir çatişma görülür. Birinciler durmadan Büyük Sel’in kanitlarini topluyorlar, daglarin yüksek kesimlerinde bulunan taşil (fosil) kalintilara büyük bir önem yüklüyorlardi. Dinsel görüşe daha çok bagliydilar, bundan dolayi bu görüşün düşmanlari, bulununa taşillarin gerçek hayvan kalinilari olamayacagini söylemeye kalkiştilar. Voltaire aşiri şüpheyle davrandi bu konuda; bu taşillarin gerçekten yaşamiş hayvanlardan kalma olduklarını yadsımayacak duruma gelince, bunların dağlardan yolu geçen hacılarca atılmış, düşürülmüş olduklarını ileri sürdü. Bu örenkte, dogmatik özgür düşünce, bilime aykırılıkla dinsel düşünceden daha baskın çıkmıştır. Büyük doğacı Buffon, 1749'da yayımladığı Doğal Tarih adıl kitabında, Paris’teki Sorbonne Tanrıbilim Fakültesinin “Kilise öğretisine aykırı” olmakla suçlandırdığoı on dört önerme ileri sürdü. Bu önermelerden biri, yerbilimle ilgili olarak: “ Şimdi yeryüzünde bulunan dağlar, vadiler ikincil nedenlerden doğmuştur, aynı nedenler zamanla bütün kıtaları, tepeleri, vadileri yok ederek yerlerine yenilerini getireceklerdir” diyordu. Burada “ikincil nedenler” Tanrı’ın yaratıcı emirleri dışında kalan büün öbür nedenler anlamındadır; oysa 1749'da dinsel görüş, dağlarıyla, vadileriyle, denizlerinin, karalarının, dağılışıyla bütün dünyanın, şimdi gördüğümüz biçimde yaratılmış olduğuna inanmayı gerektiriyordu; yalnız bir mucize ile değişikliğe uğramış olan Lut Gölü bunun dışında sayılıyordu. Buffon, Sorbonne ile bir çatışmaya girişmenin iyi olmayacağını düşündü. Sözlerini geri alarak şu itirafı yayımlamak zorunda kaldı: “Kutsal Kitap ’a aykırı şeyler söylemek amacında olmadığımı; Kutsal Kutap’ta yaratışı konusunda söylenenlerin gerçekliğine, belirtilen sürelerin doğruluğuna bütün gücümle inandığımı; kitabımda, yerin oluşumu konusunda bütün söyledilerimden, genel olarak Musa’nın söyledikleriyle çelişebilecek bir şeyden vazgeçtiğimi açıklarım.” Burada açıkça görüldüğü gibi, tanrıbilimcilerin Galilei ile olan çatışmadan aldıkları ders gökbilim sınırları içinde kalmıştı. Yerbilim konusunda modern bir bilimsel görüş ortaya koyan ilk yazar, ilkin 1788'de, sonra daha genişleterek 1795'te yayimladigi Yer Kurami adli kitabi ile Hutton olmuştur.Söyledigine göre, geçmiş çaglarda yer yüzeyinin geçirmiş oldugu degişiklikler bugün de sürüp gitmekte olan nedenlerden ileri gelmişti, bu nedenlerin eski çaglarda şimdikinden daha etkili olduklarini düşünmek yersizdi.Bu, temel bakimdan saglam bir görüşse de, Hutton bu görüşün kimi yönlerini çok geliştirmiş, kimi yönleri üzerinde de geregi ölçüsünde durmamiştir. Deniz dibinde biriken tortulara bakarak, kitalarin ortadan kalkişini aşinmaya bagliyordu; ama yeni kitalarin ortaya çikişini,birden gelmiş büyük degişikliklerle açikliyordu. karalarin birden bire batmasini ya da yavaş bir süreyle yükselmesini, gerektigi ölçüde anlayamamiştir. Ama onun gününden beri bütün yerbilimciler, geçmişteki degişiklikleri yapan etkenlerin bugün kiyilarin yavaş yavaş degişmelerinde, dag yüksekliklerinin artip eksilmesinde, deniz dibinin yükselip alçalmasinda payi olan etkenlerden ayri olmadiklarini söyleyen yöntemi benimsemişlerdir. (B. Russel, Din ile Bilim s:40-43 ) İnsanların bu görüşü daha önce benimsememiş olmaları, yalnızca Musa’cı zaman bilgisi yüzündendir. Oluş’a bağlı kimseler, Hutton ile öğrencisi Playfair’e çok ağır saldırılarda bulunmuşlardır.Lyell “Din tutkusu Hutton öğretilerine karşı coşmuştu, bu çatışmada başvurulan hileler, aşırılıklar inanılacak gibi değildir, İngilliz halkının düşüncelerinin o zamanlar nasıl ateşli bir heyecanla kamçılandığını anımsayamayan okur bütün bunları anlayamaz.” diyor. “Fransa’da birtakım yazarlar yıllardır bütün güçleriyle Hıristiyan inancının temellerini çökertmeye çalışıyorlardı; bir yandan bu yazarların başarıları, bir yandan da Devrim’in sonuçları, en gözüpek kafaları uyandırmıştı; ama daha yüreksiz olanların kafalarında yenilik korkusu, korkunç bir düş gibi sürüp gidiyordu.” 1795 İngiltere’sinde hemen hemen bütün zenginler Kutsal Kutap’a karşıt her öğretiyi mallarına yönelmiş bir saldırı, bir giyotin tehditi olarak görüyorlardı. İngiliz düşüncesi yıllarca, Devrim’den önceki özgürlüğünden bile yoksun kaldı. Taşillarin soyu tükenmiş canlilara, yaşam biçimlerine birer kanit olduklari düşünülerek yerbilimin daha sonraki gelişimi biyolojininki ile karişti.Dünyanin ilkçaglari söz konusu olunca, yerbilim il e tanribilim alti “gün”ün alti “çag” sayilmasi gerektigini söyleyerek uzlaşiyorlardi. Ama canlilar konusunda tanribilimin ileri sürdügü bir sürü kesinlemeyi, bilimle uzlaştirmak gitgide daha güç bir iş oldu. Düşüş zamanina dek hayvanlardan hiçbiri öbürünü yememişti; şimdi varolan hayvanlar Nuh’un gemisine alinan hayvanlarin soyundandirlar(Dip not: Bu düşüncenin de güçlükleri yok degildi. St Augustine tanri’nin sinekleri yaratmasindaki nedeni bilmedigini söylmek zorunda kalmişti. Luther daha da ileri giderek, sineklerin, iyi kitaplar yazarken kendisini rahatsiz etsinler diye Şeytan tarafindan yaratildiklarini söylemiştir. Bu ikinci düşünce daha degerlidir kuşkusuz), şimdi soyu tükenmiş olanlar ise selde bogulmuşlardir. Yaratilan türler hiçbir degişiklige ugrayamazlardi; herbiri ayri bir yaratma eyleminin sonucuydu. Bu önermelerin herhangibiriyle ilgili bir soru sormak, tanribilimcileri öfkelendirmek demekti. Güçlükler Yeni Dünya’nın bulunmasıylla başlamıştı. Amerika, Ağrı Dağından çok uzakta bir ülkeydi; ama yine de aradaki ülkelerin hiçbirinde görülmeyen birçok hayvan yaşıyordu orada. Bu hayvanlar bunca uzak yoldan nasıl gelmişlerdi, üstelik, türlerinden bir tekini bile yolda bırakmamışlardı. Kimileri onları denizcilerin getirmiş olduklarını düşündüler ama kendisini Kızılderilileri dine sokmaya adayan, sonra kendi inancını da güç kurtarabilen sofu Jesuit Joseph Acosta böyle bir varsayımı şaşkınlıkla karşılamıştı. Kızılderililerin Doğal ve Töresel Tarihi (1590) adlı yapıtında bu sorunu çok olumlu bir biçimde tartışır der ki: “ İnsanların bunca uzak bir yolculukta, Peru’ya tilkiler götürmek için başlarını derde sokmuş olduklarını kim düşünüebilir, hele şimdiye dek gördüklerimin en pisi olan o ‘Acias’ türünü? Kaplanlar ya da aslanlar götürmüş olduklarını kim söyleyebilir? Böyle düşünenlere gülünse yeridir doğrusu. Bir fırtınayla ellerinde olmaksızın, bunca uzun, bilinmez bir yolculuğa sürüklenmiş olan insanlar kendi canlarının derdine düşmüşlerdir herhalde, yoksa başlarına gelenler yetmiyormuş gibi kurtlar, tilkiler götürmeye kalkışıp iki taşın arasında, bir de onları beslemekle uğraşmamışlardır. Bunun üzerine tanrıbilimciler pis Acias’la benzeri hayvanların Güneş etkisiyle kendiliklerinden, bataklıklardan türemiş olduklarına inandılar; ne yazık ki Nuh’un gemisinde bununla ilgili hiçbir ipucu yoktu. Ama başka çıkar yol da yoktu. Örneğin, adlarının da belirtildiği gibi, yerlerinden zor kımıldayan Sloth’lar (Sloth, Amerika’da yaşayan, ağır ağır yürür, ağaçlara tırmanır hayvanlar, Bu sözcük ayrıca tembellik anlamına da gelir.) nasıl Ağrı Dağı’ndan yola çıkıp hep birlikte Amerika’ya ulaşmış olabilirler? Başka bir güçlük de hayvanbilimin gelişmesiyle elde edilen, hayvan türlerinin sayisindan dogdu. Şimdi bu sayi iki imilyonu bulmuştu, her türden iki hayvanin gemiye alindigi göz önünde tutulunca, geminin biraz fazlaca kalabalik olabilecegi düşünüldü. Hem, Adem hepsine ayri ayri ad takmişti; bunca çok sayida hayvani adlandirmak yaşamin tam başlangicinda biraz agir bir iş olurdu. Avusturalya’nin bulunmasi yeni güçlükler çikardi. Neden bütün kangurular Torres Bozagi’ndan atlamişlar, geride bir çift bile kalmamişti? Biyoloji alanindaki gelişmeler yüzünden, Güneş’in etkisiyle batakliklardan bir çift kangurunun türemiş oldugunu düşünmek de pek güçtü artik; ama böyle bir kuram her zamankinden daha gerekliydi. Bu türden güçlükler, bütün 19. yy boyunca din adamlarının kafalarını oyaladı durdu. Örneğin, Tanrı’nın Zorunlu Varlığı ’nın yazarı William Gillespie’nin Hugh Miller ve Başkalarından Verilmiş Örneklerle Yerbilimcilerin Tanrıbilimi adlı kitapçığı okuyunuz Bir İskoç tanrıbilimcisinin yazdığı bu kitap 1859'da Darwin’in Türlerin Kökeni ile aynı yılda çıktı. Yerbilimcilerin korkunç önermeleri üzerinde durur, onyların “düşünülmesi bile korkunç günahların öncüleri” olduklarını söyler. Yazarın üzerinde durduğu ana sorun, Hugh Miller’in Kayaların Tanıklığı adlı kitabında ileri sürdüğü “insan ilk günahı işleyip acı çekmeye başlamadan önce de hayvanlar arasında şimdiki savaş vardı” düşüncesidir. Hugh Miller, insanın yaratılışından önce yaşayıp soyları tükenmiş hayvan türlerini birbirlerine karşı başvurdukları ölüm, işkence yollarını bütün korkulu yanlarıyla, canlı bir biçimde anlatır. Dine bağlı bir kimse olduğu için tanrı’nın günahsız yaratıklara neden böyle acı çektirdiğini bir türlü anlayamıyordu. Mr. Gillespie, kanıtlara gözlerini kapayarak, küçük hayvanların insanın ilk günahından dolayı acı çektiklerini, yine bundan dolayı öldüklerini söyleyen dinsel görüşü körükörüne savunuyor; Kutsal Kitap’tan aldığı “insanla geldi ölüm” sözleriyle, Adem’in elmayı yediği zamana değin hiçbir hayvanın ölmemiş olduğunu tanıtlamaya kalkışıyordu(Dip not: Bütün eski öğretilerin ortak görüşüydü bu. tıpkı bunun gibi Wesley, Düşüş’ten önce “Örümcek de sinek gibi dokuncasızdı, kan için pusuda beklemiyordu” der). Hugh Miller’in, soyu tükenmiş hayvanların boğuşmaları konusunda söylediklerini göstererek, İyiliksever bir Yaratıcı böyle canavarlar yaratmış olamaz diyordu. Bütün bunlara peki diyelim Ama daha aşırı düşünceleri pek gariptir. Herhalde yerbilimin kanıtlarını yadsımaya yeltenmiş, ama yiğitliği daha baskın çıkmıştır. Belki de vardı böyle canavarlar, ama onlar doğrudan doğruya Tanrı eliyle yaratılmamışlardır, diyordu. Başlangıçta iyi yaratıklardı, sonradan şeytan ayarttı onları; ya da belki Gadarene domuzu gibi, cinleri barındıran hayvan gövdeleriydi bunlar. Tevrat’ın, birçokları için sürçme-taşı olan Gadarene domuzu öyküsüne neden yer verdiği anlaşılır burda. Biyoloji alanında, dinsel görüşü kurtarmak için, Edmund Gosse’un babası, doğa bilgini Gosse garip bir yelteni gösterdi.Dünyanın eskiliği konusunda yerbilimcilerin ileri sürmüş oldukları bütün kanıtları kabul etti; ama Yaratılış sırasında herşeyin eskiymiş gibi yapılmış olduğunu ileri sürdü. Kuramının gerçek olmadığını tanıtlayacak, mantığa uygun bir yol yoktur. Tanrıbilimciler, Adem’le Havva’nın tıpkı doğumla dünyaya gelen insanlar gibi göbekleri olduğunu söylüyorlardı.(Belki de Gosse kitabına Omphalos adını bunun için vermiştir) Bunun gibi, öbür yaratılanla da eski bir biçimde yaratılmışlardı belki.Kayalar taşıl kanıtlarla doldurulmuş volkanların ya da tortul birikmelerin etkisine uğramış gibi yapılmış olabilirlerdi. Ama böyle olanaklar bir kez benimsendi mi, dünya şu zaman ya da bu zaman yaratılmıştır diye tartışmanın hiçbir anlamı kalmaz. Hepimiz anılarla, çoraplarımızda delikler, saçımız sakalımız uzamış bir halde bir halde beş dakika önce dünyaya gelmiş olabiliriz. Mantıkça olağan bu duruma, kimse inanamazdı; Gosse umduğunun tam tersine , din ile bilim arasında yaptığı, mantık yönünden eşsiz uzlaştırmaya, hiçmkmisenin inanmadığını gördü. Onun oüşüncelerini tanımayan tanrıbilimciler, daha önceki öfkelerinin çoğunu bırakıp azıyla durumlarını kurtarmaya çalıştılar. Bitkilerle hayvanların üreme, değişme yoluyla uzun süreli bir evrim geçirdiklerini söyleyen öğreti biyolojiye yerbilimden geldi daha çok; bu kuram üçe ayrılabilir..İlk gerçek,-ancak, uzak çağlarla ilgili bir gerçekten umulabilecek kesinlikte bir gerçek bu- küçük canlıların daha eski oldukları, daha karmaşık bir bir yapı taşıyan canlıların ise gelişmenin sonlarına doğru ortaya çıktıklarıdır. İkincisi, daha sonraki, çok daha üstün yapılı canlılar kendiliklerinden ortaya çıkmamışlar, bir değişmeler dizisinden geçerek daha önceki canlılardan türemişlerdir; biyolojide “evrim” ile söylenmek istenen budur. Üçüncüsü, bütünlükten uzak olkala birlikte, evrimin işleyişini, örneğin değişmenin belli canlıların yaşayıp öbürlerinin silinip gitmlerinin nedenlerini araştıran bir çalışma vardır. İşleyşişkonusunda daha birçok karanlık noktalar bulunmakla birlikte, evrim öğretisi bugün bütün evrence benimsenmiştir. Darwin’in başlıca tarihsel evrimi daha olağan gösteren bir işleyiş- doğal seçim- ileri sürmüş olmasıdır; ama ileri sürdüğü, kendisinden hemen sonra gelenlerce kolay benimsenmişse de, yirminci yüzyılın bilim adamlarına göre pek yetersizdir. Evrim öğrtisine önem veren ilk biyoloji bilgini Lamarck (1744-1829) oldu. Öğretileri kabul edilmedi, çünkü türlerin değişmezliği konusundaki önyargı geçerlikteydi daha, üstelik ileri sürdüğü değişim süreci de bilimsel kafaların benimseyebileceği gibi değildi. Bir hayvanın gövdesinde beliren yeni bir organın, duyulan yeni bir istekten ileri geldiğine inanıyor, tek örnekte görülen bu yeniliğin, sonra bütün soya geçtiğini düşünüyordu. İkinci varsayım olmadan, birincisi evrim için pek yetersiz bir açıklamaydı Birinci varsayımın, yeni türlerin gelişiminde önemli bir öğe olmayacağını söyleyen Darwin, kendi issteminde pek geniş bir yer tutmamasına karşın, ikinciyi benimsiyordu. Tek örneklerde ortaya çıkan değişikliklerin bütün bir soya geçktiğini söyleyen ikinci varsayıma Weissmann bütün gücüyle karşı koydu, bu çekişme bugün bile sürüp gitmektedir, ama elde edilen kanıtlar bir kaç ayırıcı durum dışında, soya geçen bütün yeni özeliklerin yumurta hücdresiyle ilgili değişiklikler olduğunu göstermektedir. Bu bakımdan Lamarck’ın evrimi işleyişi konusunda söyledikleri kabul edilemez. Lyell’in yeryuvarlağı ile yaşamın eskiliğini sağlam kanıtlarla savunan Yerbilimin (Jeolojinin) İlkeleri adlı kitabı 1839'da ilk baıldığı zaman dine bağlı kimseler arasında büyük bir yaygarayla karşılandı, oysa kitabın ilk basıkıılarında canlıların evrimi varbsayımını savunan çok şey yoktu. Lamarck’ın kuramlarını titizlikle eleştiriyor, bilimsel kanıtlara dayanarak çürütyordu. Darwin’in Türlerin Kökeni (1859) çıkışından sonra yaptığı yeni baskılarda ise evrim kuramını savunuyordu. Darwin’in kuramı, laisser-faire ekonomi düzeniyle işleyen bitki hayvan dünyasını da kavramaktaydı, Malthus nüfus kuramı da Darwin kuramına dayanıyordu. Bütün canlıların büyük bir hızla yayılmalarından dolayı, her kuşağın büyük çoğunluğunun daha çoğalma çağına varmadan ölmesi gerekmektedir. Dişi bir morina balığı yılda 9 milyon yumurta yumurtlar. Bu yumurtaların hepsinden yeni morina balıkları çıksa, birkaç yıla varmaz bütün deniz silme morinayla dolar, karalar yeni bir sele uğrardı. Fillerden başka, öbür hayvanların hepsinden daha yavaş artan insan topluluklarının da her yirmi beş yıl içinde iki kat olduklarıbilinmektedir. Bütün dünyadaki insanlar bu hızla çoğalsalar, önümüzdeki iki yüz yıl içinde insan sayısı beşyüzbin milyonu bulur. Oysa, hayvan-bitki topluluklarının gerçekte, bir kural gereği sayıca hep aynı düzeyde kaldıklarını görüyoruz; birçok dönemlerde insan toplulukları için de durum aynı olmuştur. Buradan çıkan sonuca göre bir türün, kendilerine üstünlük sağlayan bir yanlarıyla öbürlerinden ayrılan kimi üyelerinin, süreklilikleri daha olağandır. Ayrılan özellik sonradan kazanılma ise arkadan gelen kuşaklara geçmez ama doğuştansa yeni kuşaklarda, küçük bir oran da olsa bile izler bırakabilir.Lamarck zürafanın boyunun yüksek dallara ulaşabilme çabasından dolayı uzadığını, bu çabanın sonucunun da soydan soya geçtiğini düşünüyordu; Weismann’ın yaptığı değişikliklerle Darwinci görüş, zürafaların, uzun boyunluluğa doğuştan bir eğilim taşıdıklarını, böylece açlıktan ölebilme sakıncasından kurtulduklarını, bundan dolayı kendilerinden sonraya da yine uzun boyunlu, daha çok sayıda zürafa bıraktıklarını, kimilerini anne babalarından da daha uszun boyunlu olduklarını söylüyordu. Böylece zürafanın bu özelliği, daha çok uzamanın hiçbir yarar sağlamayacağı zamanına dek gitgide gelişecekti. Darwinin kuramı, nedenelri bilinmeyen tek tük değişikliklerin görülmesine dayanıyordu.Ele alınan herhangi bir çiftin bütün çocuklarının aynı olmadıkları bir gerçekti. Evcil hayvanlar yapay seçmeler sonucunda büyük bir değişikliğe uğruyorlardı: İnsanın aracılığı ile inekler daha çok süt vermeye başlıyor, yarış atları daha hızlı koşuyorlar, koyunlar daha çok yün veriyorlardı. Böyle olgular, seçmenin ne sonuçlar doğurabileceği konusunda Darwin’e en açık kanıtları sağlıyorlardı. Yetiştiricilerin bir balığı keseli bir hayvana, keseli bir hayvanı bir maymuna dönüştüremeyecekleri açıktır; ama bu gibi büyük değişikliklerin, yerbilimcilerin söylediği sayısız çağlar sonucunda ortaya çıkmaları olağan bir şeydir. Hem birçok durumlarda ataların ortaklığına kanıtlar da vardır.Taşıllar, geçmiş çağlarda şimdi çok yaygın olan türlerin karışımı hayvanların yaşadıklarını gösteriyorlar; Pterodaktil, örneğin, yarı kuş yarı sürüngendi. Döllenme konusunda çalışan bilginler, gelişme evreleri sırasında, kimi olgunlaşmamış hayvanlarda daha önceki biçimlerin yeniden ortaya çıktıklarını göstermişlerdir; belli bir dönemde bir memelide, iyice gelişmemiş balık solungaçları göze çarpar; bunlar bütünüyle yarasızdırlar, ancak soyla ilgili tarihsel değişikliklerin başlıca etkenlerinin evrim ile doğal seçme olduğunu göstermek için, türlü yollardan kanıtlar ileri sürüldü. Darwincilik, tanrıbilime Copernicus’culuktan geri kalmayan bir tokat oldu. Yalnızca Oluş’ta ileri sürülen ayrı ayrı yaratma eylemlerini, türlerin değişmezliklerini çürütmekle; yaşamın başlangıcından beri, dinsel görüşe taban tabana karşıt, usa sığmaz bir sürenin geçmiş olduğunu söylemekle; Tanrı’nın iyilikseverliği ile açıklanan, canlıların çevreye uyumunu, doğal seçmeye bağlamakla kalmıyor; hepsinden kötüsü, evrimciler insanın daha aşağı hayvan soylarından türediğini savunuyorlardı. Tanrıbilimcilerle öğrenimsiz kimseler, gerçekte kuramın bu noktasına takılıyorlardı. “Darwin insanın maymun soyundan geldiğini söylüyor!” diye bir yaygara koptu dünyada. Bir ara, kendisinin maymuna benzerliğinden dolayı böyle bir şeye inandığı söylendi( oysa benzemiyordu). Çocukken, öğretmenlerimden biri büyük bir ciddiyetle şu sözleri söylemişti bana: “Darwinci olursan acırım sana, bir kimse hem Darwinci hem Hıristiyan olamaz ” Bugün bile Tennessee’de evrim öğretisini yaymak yasalara aykırıdır, çünkü bu öğreti Tanrı Sözü’ne karşıt sayılmaktadır. Her zaman olduğu gibi tanrıbilimciler, yeni öğretinin doğuracağı sonuçları, bu öğretiyi savunanlardan daha çabuk kavradılar, ileri sürülen kanıtlara inanmakla birlikte dine bağlılıkla dirediler, önceki inançlarını ellerinden geldiğince korumaya çabaladılar.Özellikle 19. yy’da yeni öğreti, savunucularının düşüncesizliğinden dolayı büyük bir hız gösterdi, bu yüzden, daha ağır bir değişikliğe alışılmadan arkadan öbürü bastırdı.Bir yeniliğin bütün sonuçları bir arada ileri sürülürse, alışkanlıkların tepkisi öyle büyük olur ki bu tepkiyle yeniliğin bütünü birden terslenir; oysa her on ya da yirmi yılda bir atılacak yeni adımlarla, gelişme yolu boyunca büyük bir direnmeyle karşılaştırılmadan, alışkanlıklar yavaş yavaş uyutabilirdi. 19. yy’ın büyük adamları gerekliği sugötürmez bir devrimi başarıya ulaştırmak istiyorlardı ama kafaları ya da politikaları yönünden devrimci görünmüyorlardı Yenilikçilerin bu yolda davranışları 19. yy’ın önemli bir gelişme çağı olmasına yardım etti. Tanrıbilimciler yine de neyin olup bittiğini halktan daha iyi biliyorlardı. İnsanların ruhlarının ölümsüz olduğunu, maymunlarda ise böyle bir özelliğin bulunmadığını;İsa’nın maymunları değil insanları kurtarmak için öldüğünü; insanlarda tanrıca bir iyiyi kötüyü ayırt etme duygusu varken, maymunların yalnızca içgüdülerle hareket ettiklerini söylemeye başladılar.İnsanlar kavranamayacak ölçüde uzun süreli bir değişme sonunda maymundan türedilerse, tanrıbilimce önemli olan bu özellikleri ne zaman kazandılar ansızın? 1860'ta, Türlerin Kökeni ’nin yayımlanmasından bir yıl sonra, Bishop Wilberforce Darwinciliğe karşı gürleyerek bayrak açtı: “Bu doğal seçme ilkesi bütünüyle Tanrı Sözü’ne aykırıdır” Ama bütün parlak sözler bir işe yaramadı, Darwin’i başarıyla savunan Huxley bu sözleri herkesin anlayabileceği biçimde çürüttü. Artık kilisenin kızgınlığına kimse aldırmıyşordu., Chichester başpapazı bir ünversite vaazında: “İlk anne-babamızın yaratılış tarihini, anlamındaki bütün açıklığa karşın kabul etmeyip, yerine şu modern evrim düşünü koymak isteyenler isnoğlunun kurtuluşu konusundaki bütün düşünceleri çökertmlektedirler diyerek Oxford’u uyarmaya çalıştı; öte yandan Kutsal Kitap’ın öğretisine bağlı olmamakla birlikte dinsel görüşü destekleyen Carlyle, Darwin için “kirli bir dinin peygamberi” dedi, ama bunların hepsi etkisiz kaldı, hayvan-bitki türlerinin evrimi kısa zamanda biyoloji bilginlerinin de benimsedikleri bir öğreti oldu. Bilim çevreleri dışındaki laik Hıristiyanların tutumuna, Gladstone’un davranışı iyi bir örnektir. Bu özgür önder bütün çabalarına karşın, çağının özgür bir çağ olmasını önleyemedi.1864'te tanrısal adalete inanmadıklarından dolayı cezalandırılmaları istenen iki din adamıyla ilgili karar, Kral’ın Danışma Kurulu’nun yargıçları tarafından bozulunca, Gladstone öfkelenerek, böyle olursa “Hıristiyanlığa inanmak ya da inanmamak konusunda büyük bir umursamazlık”çıkar ortaya demişti. Darwin’in kuramı ilk basıldığında, yöneticiliğe alışmış bir kimsenin halden anlarlığıyla: “ ... evrim diye adlandırılan gerçek ile, Tanrı’nın yaratma işine son verilmiş; dünyayı değişmez yasalar uyarınca yönetmekten uzaklaştırılmıştır” demişti. Ama Darwin’e özel bir kızgınlığı yoktu. Yavaş yavaş tutumunu değiştirdi, 1877'de Darwin’le görüşmeye bile gitti, bütün görüşme sırasında da durmadan Bulgar zulmünden söz etti Ayrıldığında Darwin büyük bir saflıkla : “ Böyle büyük bir adamın beni görmeye gelmesi ne onur!” diyordu. Gladstone’da Darwin’le ilgili izlenim kalıp kalmadığı konusunda ise tarih bir şey söylemiyor. Günümüzde din, evrim öğretisine göre kendisine çekidüzen vermiş, yeni yeni düşünceler bile sürmüştür ortaya. “Çağlar içinden akıp gelen, büyüyen bir amaç vardır.” Evrim de Tanrı’nın kafasındaki bir düşüncenin çağlar boyunca açılmasıdır. Bütün bunlardan, Hugh Miller’i uzun uzun uğraştıran, hayvanların, birbirlerine korkunç boynuzlarla, can alıcı iğnelerle işkence ettikleri o çağlarda her şeye yeterli tanrının elini kolunu bağlayıp daha da çetin işkence yollarıyla gitgide daha artan zorbalığıyla, eninde sonunda insanoğlunun ortaya çıkmasını beklediği anlaşılıyordu. Büyük Yaratıcı, neden böyle birtakım işlemlere başvurdu da doğrudan doğruya gerçekleştirmedi isteğini, bunu söylemiyorlar modern tanrıbilimciler. Bu konudaki şüphelerimizi giderecek çok şey de söylemiyorlar. Alfabeyi öğrendikten sonra, elde ettiği şeyin bunca emeğe değmediğini düşünen bir çocuk gibi duyuyoruz kendimizi ister istemez. Ama bu bir beeni sorunudur ne de olsa. Evrim üzerine kurulmuş herhangi bir tanribilim ögretisine yöneltilebilecek daha agir bir itiraz vardir. Bin sekiz yüz altmiş, yetmiş siralarinda, evrimin geçen moda oldugu siralarda, gelişim, dünyanin bir yasasi sayiliyordu. Her yil daha zengin olmuyor muyduk, azalan vergilere karşin bütçemiz gitgide kabarmiyor muydu? Bizim kurdugumuz düzen dünyaya parmak isirtan bir düzen, parlamentomuz bütün yabanci aydinlarin öykündügü bir örnek degil miydi? Gelişimin hep böyle sürüp gideceginden şüphe den var miydi? Böyle bir dünyada evrim, günlük yaşamin bir genellemesinden başka bir şey degildi sanki. Ama zaman bile daha düşünceli olanlar, öbür yani görebiliyordu. Gelişim saglayan yasalar çöküşü de hazirlar. Bir gün Güneş soguyacak, yeryüzünde yaşam sona erecektir. Bütün bu hayvanlar, bitkiler tarihi, çok sicak çaglarla çok soguk çaglar arasinda bir geçiş dönemi olacaktir. Evrensel gelişim yasasi olmayacak, yalniz enerji dagilimi yüzünden dünyada hafifçe aşagiya egimli, yukari aşagi bir salinma görüleceketir. Bugünkü bilimin çok olagan saydigi, bizim umutlari kirilmiş kuşagimizin da kolayca inanacagi bir sondur bu. Şimdiki bilgimizle kavrayabildigimiz ölçüde evrimden, iyimser sonuçlara baglayabilecegimiz bir felsefe çikarilamaz. (B. Russel, Din ile Bilim s: 44-53) “1953'te, AmerikalıJ ames Watson ve İngiliz Francis Crick tarafından DNA’nın ikili sarmal yapısına, ardından, 60'lı yıllarda, genetik kodlama mekanizmasına ilişkin olağanüstü keşiflerden sonra, moleküler biyoloji yerinde saymıştı. Vaatlerini tutar gibi görünmüyordu. Öyle ki bakterilerin genomu (genetik programın bütünü) üzerindeki çalışmalardan hayvana ve a fortiori insana gidecek olan yol, geçit vermez görünüyordu. Bakteri genomonon işlevi hakkında çok şey bilinyordu; ama gelişmiş hayvanların DNA’sı ile çalışılmaya geçildiğinde bir bilmece silsilesiyle karşılaşıylıyordu. Genetiğin pratik uygulamalarının belirsiz bir geleceğe itelenmiş olmasından kaygı duyulabilirdi. Derken 70'lı yıllarda, Amerikalı araştırmacılardan oluşan küçük bir ekipten, hayvan ya da insan geninin bir bakteri aracılığıyla yeniden üretimine olanak sağlayan bir bilim kurgu tekniği çıkageldi. Bir geni ya da insan genomunun bir kısmını parçalara ayırıp sonra da bunu bir bakterini içine yerleştirmek mümkün oluyordu. Bakteri, birkaç saatte, içine yerleştirilmiş genin kopyasıyla birlikte, milyarlarca örnek halinde çoğalıyordu (bu işlem, genlerin klonajı diye adlandırılır). Ve bu milyarlarca bakteriden yola çıkarak, bir okadar sayıdaki gen saf halre eldeediliyordu. Araştirmacilar daha da iyisini başardilar: bir insan genini bir bakteri içinde klonlamayi başardiklari andan itibaren, o genin bakterinin içinde faaileyt göstermesini sagladilar, yani sonuçta, bakteriye, genin kodladigi proteini büyük miktarlarda üretebildiler. Aslinda, bakterideki bir genin açiga çikarilmasi çok özel koşullar gerektirir ve genellikle işlem çok hassastir. Böylece, istenen genlerin ve iyi belirlenmiş genom parçalarinin tükenmez mitarlarina ulaşilmasi, genetik araştirmasinda yepyeni ufuklar açiyordu. Ve tip alaninda dogrudan DNA üzerinde çalişilabilecegi düşüncesi dogmaya başliyordu. Bugün moleküler biyoloji diye kutsanana terim, sözü uzatmaktan başka bir terim degildir. Eger biyoloji moleküler degilse, o zaman başkaca nasil bir biyoloji olabilecegini sormak gerekir. Ama bu her zaman böyle degildi. 1940'li yillarda DNA molekülü keşfedildiginde, bazilari , başlangiçta, hiçbir işe yaramayan kimyasal bir maddenin söz konusu oldugunu düşündü! 1978'de Jean Dausset’in laboratuvari, DNA konusundaki çalişmaya henüz bütünüyle yabanciydi... Genetik etkenler (DNA’nın taşıdığı bilgiler), tıpkı otuz yıl önce Jean Dausset’nin yaptığı gibi hücreler, daha doğrusu hücre yüzeyleri incelenerek, hep dolaylı bir biçimde çözümlenirdi. Çok uzun bir süre bir antite olarak kalan genin kendisi üzerinde hiç çalışılmazdı. Yalnız şu da var: hiçbir şey, bir proteini çözümlemektendaha zor değildir. Gen, ince ve uzun bir iplikçikten başka bir şey değilken protein en sık olarak küresel bir biçimle karşımıza çıkar. Aslında, proteinin kendisi de bir iplikçiktir; ama az çok düzensiz bir küre biçimini alacak şekilde kıvrılmış ve yumaklaşmış bir iplikçik. Birbirine çok benzer yapıdaki iki alel (bir bakıma iki kardeş gen) ile kodlanmış iki proteni birbirinden ayırmak, özellikle nankör bir iş demektir. Buna karşilik, genetik dehanin en yeni araçlari yakindan bilindigi anda DNA molekülünü oluşturan kimyasal elementler zincirini okumanin da çok daha kolay oldugu ortaya çikiyordu. Çünkü DNA tipki manyetik bir bant gibi, çizgisel tarzda okunur... Proteinler üzerndeki araştirma, kazanilmiş bir alandi. Üstelik çok önemli bir alan. Birilerinin, bu alana incelemeyi sürdürmesi zorunluydu. Zaten bugün arayştirma teknikleri de daha etkin bir hale gelmişti. Proteinlerin yapi ve işlevlerini çözümlemeye olanak saglayan biyolojik araçlar, hele bir tümüyle yetkinleşsinler, yakin bir gelecekte, genetik işlemlerdeki patlamadan sonra proteinleri kullanma çalişmasindan da benzer bir patlamayla pekala karşilaşilabilirdi. Araştirmanin yollari da tipki yaşaminkiler gibi, çogu zaman gereginden fazla uzundur. DNA’ya duyulan hayranlık, onun olağanüstü bir kolaylıkla çözümlenebilmesinden kaynaklanır. Bir kez tekniklerde ustalaştınız mı, kolayca başarılı olursunuz.Her şeyin kökeni olarak görülen bu tanrısal moleküle dokununca, kendinizi sihirbaz sanırsınız. Gerçekte bu, ölü, haretesiz bir molekül, bir kayıt kütüğüdür. Protein ise tersine, olağanüstü duyarlı ve tepki veren canlı bir maddedir. Toprak ve taş için bitkiler ne ise DNA için de proteinler odur. toprağa temel atıp tuğlaları döşemek, yaşamın bahçesini ekip, bakımını yapmaktan daha kolaydır. (Daniel Cohen, Umudun Genleri, s: 25-29 )

http://www.biyologlar.com/evrim-nedir

Hipotez, Olgu ve Bilimin Doğası

Douglas Futuyma, çeviren Mehmet Cem Kamözüt Örneğin, DNA’nın genetik malzeme olduğundan nasıl emin olabilirsiniz? Ya bunu “kanıtlamış” olan bilimciler bir hata yapmışlarsa? Kesinlikle doğru olduğu gerçekten kanıtlanmış bir şey var mıdır? Bilim, dünyayı algılamanın farklı ve eşit derecede geçerli biçimlerinden yalnızca biri, baskın Batılı biçimi midir? Evrim bir gerçek midir, yoksa bir kuram mı? Ya da tıpkı yaratılışçıların benimseme hakkına sahip oldukları karşı görüş gibi, bu da benim benimseme hakkına sahip olduğum görüş mü? Varsayımsal bir örneği ele alalım. Bilinmeyen bir hastalıktan ölmekte olan koyunların ölüm nedenini belirlemekle görevlendirildiniz. 50 hasta, 50 sağlıklı koyundan doku örnekleri aldınız ve hasta hayvanların 20 tanesinin, sağlıklı olanların da yalnızca 10 tanesinin karaciğerinde bir tekhücreli teşhis ettiniz. Bu farklılık, iki koyun grubunun söz konusu tekhücrelinin görünme sıklığı açısından bir fark göstermediğini söyleyen SIFIR HİPOTEZİNİ reddetmeye yeterli midir? Bu soruya yanıt verebilmek için istatistiksel testler yaparak bu sayılar arasındaki farklılığın sırf şans yoluyla ortaya çıkıp çıkamayacağına bakarsınız. Ki kare (χ2) istatistiğini hesaplarsınız (burada bu değer 4,76’dır), bir ki kare değerleri tablosuna bakar ve “0,025 < p < 0,05” ifadesini bulursunuz. Benzerleriyle neredeyse tüm bilimsel veri analizlerinde karşılaştığınız bu ifade ne anlama gelir? Bulduğunuz farklılığın (hasta ve sağlıklı koyunlardan aldığınız örneklerin rastgele olduğu varsayımı altında) sırf şans eseri gerçekleşmiş olma olasılığının –yani gerçekte hasta koyunlarla sağlıklı koyunların sözkonusu tekhücreli ile enfekte olma oranları arasında bir farklılık olmaması olasılığının– 0,05’ten küçük ama 0,025’ten büyük olduğu anlamına… Bilimdeki her deney ya da gözlem daha büyük olası gözlem evreninden (bizim örneğimizde tüm koyunlar) alınan örneklemlere dayanmaktadır ve her durumda eldeki verinin bu daha büyük evrene ilişkin gerçekliği yanlış temsil etme olasılığı vardır. Yani ilişkisizlik hipotezini –koyun grupları arasında bir farklılık olmadığı, deney sonuçlarıyla oynanmasına bağlı bir etki olmadığı, ya da belirli değişkenler arasında korelasyon olmadığı hipotezini– yanlışlıkla reddetmek her zaman olanaklıdır. Ne mutludur ki bazı durumlarda, doğru bir ilişkisizlik hipotezini reddetme ve yanlış olan alternatif hipotezi doğru olarak kabul etme olasılığı 0,00001 ya da daha az olabilir. Bu durumda ilişkisizlik hipotezini güvenle reddedebilirsiniz, ama kesin olarak emin olamazsınız. O halde 100 koyunla yapılan çalışma hasta koyunlarda söz konusu tekhücrelilere rastlama olasılığımızın daha fazla olduğu varsayımını desteklemektedir; ama yalnızca zayıf bir şekilde. Ölümün nedeninin tekhücreliler olabileceğini düşünüyor ama korelasyonun yetersiz olmasından dolayı endişe duyuyorsunuz. Siz de örnekleminizi 1000 koyuna çıkardınız, karaciğer biyopsisi yaptınız; örneklerinizi tekhücreliler açısından (düşük yoğunlukta olmaları nedeniyle ilk çalışmanızda gözden kaçırmış olabileceğiniz vakarı da açığa çıkarak biçimde) daha detaylı incelediniz; ertesi yıl hangi koyunların öldüğünü kaydettiniz. Büyük bir hoşnutlukla gördünüz ki tekhücreliye rastlamadığınız koyunların yalnızca %5’i ölürken enfekte koyunların %95’i öldü. Hayatta kalanlar yıl sonunda kesildiklerinde görünürde sağlıklı olan koyunlarda hala bir enfeksiyon belirtisine rastlanmadı. Zafererinizle övünen bir biçimde danışmanınıza ölüm nedeni olarak tekhücreliyi rapor ettiniz. Doğru mu? Yanlış, dedi size. Diğer hipotezleri elememişsiniz. Belki de hastalığa, tesadüfen koyunun görece zararlı tekhücreliye karşı direncini de azaltan bir virüs neden oluyordur. Belki bazı koyunlar ömürlerini kısaltan bir gene sahip ve bu gen aynı zamanda enfeksiyon dirençlerini de azaltıyor. “Yapmanız gereken” diyor, “bir deney”. “Rastgele seçtiğiniz bazı koyunlara tek hücreliyi içeren, diğerlerine de tek hücreli dışında tüm içeriği aynı olan bir sıvı enjekte etmek”. Bunu yapıyorsunuz ve başarısız birkaç denemeden sonra koyunların tek hücreliyi oral yollardan almadıkça enfekte olmadıkları ortaya çıkıyor. Sonuçta deneysel olarak enfekte edilmiş 100 koyunun 90’ının 3 ay içinde öldüğünü, 100 “kontrol” koyununun 95’inin deneyin sürdüğü 1 yıl boyunca yaşadığını memnuniyetle rapor ediyorsunuz. Ki kare testleri p’nin 0,0001’den küçük olduğunu gösteriyor. Yani elinizdeki sonuçların şans sonucu ortaya çıkmış olması son derece düşük bir olasılık. Bu noktada tek hücrelinin hastalığa ve ölüme neden olduğuna dair dikkate değer bir güveniniz olabilir. Ama bunu hala mutlak olarak kanıtlamadınız. Koyunlara yalıtıp enjekte ettiğiniz yalnızca tek hücreli değil de görünmeyen bir virüs de olamaz mı? Koyunlara enjeksiyonu rastgele yaptığınızdan emin misiniz? Yoksa enjeksiyon için farkında olmadan zayıf görünen hayvanları seçmiş olabilir misiniz? Hipotezinize uymayan 15 hayvanın durumunu sizce ne açıklıyor? Ve her ne kadar p < 0,0001 olsa da hala kötü bir “şanslı kura” tutturmuş olma şansınız var, yok mu? Örneği uzatmaya gerek yok, buradan çeşitli dersler çıkarabiliriz. Öncelikle veriler kendi başlarına hiçbir şey anlatmazlar, önceki bilgilerimiz ve kuramımız ışığında yorumlanmalıdırlar. Bu örnekte başka bazı şeylerin yanı sıra (ki kare testi gibi istatistklerin temelinde yatan) olasılık kuramına, deneysel tasarım kuramına ve virüslerin var olduğu ve sonuçlarımızı karıştırabileceği bilgisine gereksinim duyduk. Bilim tarihi, yeni kuram ve bilgiler ışığında düzeltilmesi ya da reddedilmesi gerekmiş olan sonuçların örnekleriyle doludur. Örneğin 1950’lerin sonlarına kadar neredeyse tüm jeologlar kıtaların sabit konumda olduğuna inanıyordu; şimdi tümü levha tektoniği ve kıta kaymalarına inanıyor ve pek çok jeolojik olgunun bunun ışığında yeniden yorumlanması gerekti. İkinci olarak varsayımsal araştırma deneyimimiz güvenilir bir sonuca ulaşmak için pek çok çalışma gerektiğini göstermiştir. Ders kitaplarındaki, bir gerçeği dile getirdiğini söyleyen her tümcenin genellikle en azından bir kişinin yaşamının en az birkaç yılı boyunca büyük bir çaba harcamasını gerektirdiğini gözden kaçırmak kolaydır. Bu nedenle bilimciler sonuçlarını, birazdan tekrar söz edeceğimiz gibi dikkate değer bir güçle savunurlar. Üçüncü olarak ve bu en önemlisidir araştırma, ne kadar dikkatlice ve yorucu bir biçimde tasarlanmış ve gerçekleştirilmiş olursa olsun kanıta yaklaşır ama asla onu tam olarak elde edemez. Kabul ettiğiniz hipotezinizin günün birinde, bugün hayal edemeyeceğimiz tümüyle yeni kuramlar ya da veriler ışığında düzeltilmesi ya da reddedilmesi olasılığı –neredeyse yokmuş gibi görünebilecek olsa da– her zaman vardır. Bunun sonucu olarak neredeyse tüm bilimsel makaleler sonuçlarını, kuşkuya yer bırakan bir biçimde sergilerler. Drosophila genetiği üzerine yeni yayımlanmış bir makalede şu sonucu okudum: Deney “sperm yerdeğiştirmesinin iki bileşenini bir araya getiren farklı mekanizmalar olduğunu düşündürtüyor” (Clark et al. 1995). Aslında veriler harikaydı, deney dikkatlice tasarlanmıştı, istatistiksel analizler örnek olacak nitelikteydi, ama yazarlar görüşlerini kanıtladıklarını savlamıyorlardı. Bilimciler genellikle sonuçlarına muazzam bir güven duyarlar, ama kesinliğe sahip değillerdir. Belirsizliği yaşamın bir gerçeği olarak benimsemek iyi bir bilimcinin dünya görüşü için kaçınılmazdır. Öyleyse bilimdeki her ifade bir HİPOTEZ olarak anlaşılmalıdır. Neyin doğru olabileceğini söyleyen bir ifade. Bazı hipotezler zayıfça desteklenmektedir. Başka bazıları (örneğin dünyanın güneş çevresinde döndüğü ya da DNA’nın kalıtsal malzeme olduğu gibileri) o kadar iyi desteklenmiştir ki, onları olgu olarak görürüz. Olgu denilince, tam bir kesinlikle mutlak olarak doğru olduğunu bildiğimiz bir şey anlamak bir hatadır. Hiçbir şeyi böyle bilmiyoruz (Bazı felsefecilere göre kendimiz de dahil herhangi bir şeyin var olduğunundan bile emin olamayız. Dünyanın tanrının zihnindeki tutarlı bir düş olmadığını nasıl kanıtlayabiliriz?). Doğrusu şudur: Bir olgu bir hipotezdir, ancak delillerle o kadar güçlü desteklenmektedir ki onu doğru olarak kabul ederiz ve doğruymuş gibi davranırız. Bilimcilerin, kuvvetle desteklenmiş hipotezler ya da olgular olarak ortaya koydukları ifadelere duydukları güveni neden paylaşmalıyız? Bilimin sosyal dinamikleri yüzünden. Tek bir bilimci yanılıyor olabilir (ve çok ender de olsa bir bilimci kasıtlı olarak verileri çarpıtabilir). Ama eğer konu önemliyse, alanın ilerlemesi (örneğin bütün moleküler biyolojinin, DNA’nın yapısı ve işlevine bağlı olduğu gibi) bu konuya bağlıysa, diğer bilimciler bulguları kuşkucu biçimde sorgulayacaklardır. Bazıları bilinçli olarak deneyi yinelemeye çalışabilir; başkaları da hipotezin doğru olduğu varsayımıyla araştırmalar yürütecekler ve eğer gerçekte yanlışsa uyumsuzluklar bulacaklardır. Başka bir deyişle bu alanda çalışan araştırmacılar hataları bulmaya çalışacaktır; çünkü kendi işleri ve kariyerleri söz konusudur. Üstelik bilimciler yalnızca entelektüel merakla değil (her ne kadar başarılı olmayı nadiren umabilirlerse de) tanınma ve ünlü olma güdüsüyle de hareket ederler. Yaygın kabul görmüş bir hipotezi yanlışlamak da profesyönel alanda tanınmaya giden yolu açar. Kalıtımın DNA’ya dayanmadığını ya da AIDS’in nedeninin HIV (Human Immunodeficiency Virus, İnsan Bağışıklık Yetersizliği Virüsü) olmadığını gösterebilen bilimci, alanında ünlü olacaktır. Elbette hipotezi ilk ortaya koyanların kaybedecek çok şeyi vardır. Yatırmış oldukları yoğun bir emek –ve hatta– itibarları. Dolayısıyla tipik tutumları, görüşlerini –bazen aksi yöndeki ezici delillere rağmen– tutkuyla savunmak olacaktır. Bu sürecin sonucu her bilimsel disiplinin karşıt hipotezlerin savunucuları arasındaki tartışmalar ve entelektüel savaşlarla dolu olmasıdır. Fikirler arasında, sonucu daha çok delilin ve daha dikkatli çözümlemenin belirlediği, en inatçı skeptiklerin bile uzlaşımsal görüşe kazanılacakları (ya da ölüp gidecekleri) zamana kadar sürecek bir rekabet –bir tür doğal seçilim– vardır. Olgu ve Kuram Olarak Evrim Evrim bir olgu mudur, kuram mıdır, yoksa hipotez midir? Bilimde sözcükler genellikle kesin bir anlamda ve gündelik yaşamdaki kullanımlarından farklı çağrışımlarla kullanılırlar. Bu aşırı önemli bir durumdur ve bu kitapta pek çok örneğiyle karşılaşacağız (uyum, rastgele, korelasyon). Bu sözcükler arasında hipotez ve kuram da vardır. İnsanlar –sanki hipotez delillerle desteklenmeyen bir fikir demekmiş gibi– sıklıkla bir şeyin “sadece” bir hipotez olmasından söz ederler (“sigaranın kansere neden olduğu yalnızca bir hipotezdir” örneğindeki gibi). Ancak bilimde hipotez, neyin doğru olabileceğine ilişkin bilgi birikimimize dayanan bir ifadedir. Zayıf biçimde desteklenmiş olabilir, özellikle de başlarda. Ama görmüş olduğumuz gibi neredeyse bir olgu olacak düzeyde destek de kazanabilir. Kopernik için Dünya’nın Güneş çevresinde dönmesi orta düzeyde desteklenmiş bir hipotezdi; bizim içinse kuvvetle desteklenmiş bir hipotezdir. Benzer biçimde, bilimde bir kuram, desteksiz bir spekülasyon değildir. Bundan ziyade, usavurum ve delillere dayanan, çeşitli gözlemleri açıklayan, uyumlu, olgun, birbiriyle ilişkili bir ifadeler bütünüdür. Ya da Oxford English Dictionary’nin tanımını alırsak bir kuram “bir grup olgu ya da görüngüyü açıkladığı ya da anlaşılır kıldığı düşünülen bir fikirler ve ifadeler sistemi ya da şablonudur; gözlem ya da deneyle desteklenmiş ya da yerleşmiş ve bilinen olguları anlaşılır kıldığı söylenen ya da kabul edilen bir hipotezdir; bilinen genel yasalar, ilkeler, bilinen ya da gözlemlenmiş bir şeyin nedeninin ifadesidir”. Dolayısıyla atom kuramı, kuantum kuramı ve levha tektoniği kuramı sırf spekülasyon ya da görüş değillerdir; (sigaranın kansere yol açtığı hipotezi gibi) hatta iyi desteklenmiş hipotezler de değillerdir. Her biri delillerle kuvvetle desteklenmiş çok çeşitli olguları anlaşılır kılan, iyi işlenmiş, birbiriyle ilişkili fikirler bütünüdür. Bir kuram bir ifadeler ağı olduğundan, genellikle tek bir kritik deneye dayanarak kabul edilmez ya da çürütülmez (basit hipotezlerin başına ise sıklıkla bu gelir). Bunun yerine kuramlar, yeni görüngüler ve gözlemlerle karşılaştıkça evrilirler; kuramın bazı parçaları atılır, düzeltilir, eklemeler yapılır. Örneğin kalıtım kuramı başlangıçta Mendel yasalarından parçacıklı karakterlerin kalıtımı, baskınlık ve farklı karakterleri etkileyen “etmenler”in (genlerin) bağımsız ayrılımından ibaretti. Kısa süre içinde baskınlık ve bağımsız ayrılıma ilişkin aykırı durumlar bulundu, ama parçacıklı karakterlerin kalıtımın çekirdek ilkeleri kaldı. Genetikçiler, yirminci yüzyıl boyunca bu çekirdeği işleyerek, ona eklemeler yaparak Mendel’in düşünebileceğinden çok daha karmaşık ve ayrınıtılı bir kalıtım kuramı geliştirdiler. Kuramın bazı kısımları son derece iyi oturtulmuştur, başka bazılarıysa hala iyileştirmeye açıktır. Kalıtımın ve gelişimin mekanizmaları daha da anlaşıldıkça pek çok ekleme ve değiştirme olması beklenebilir. Yukarıdaki tartışmanın ışığında evrim bir bilimsel olgudur. Ama evrim kuramıyla açıklanır. Türlerin Kökeni’nde Darwin iki büyük hipotez ortaya koymuştur. Biri –değişiklikler yoluyla– ortak bir atadan türeme hipotezidir (kısaca değişikliklerle türeme). Bu hipotezi “evrimin tarihsel gerçekliği” olarak da anacağım. Diğer büyük hipotezi de, Darwin’in değişikliklerle türeme için önerdiği nedendir: Doğal seçilim kalıtsal çeşitlilik içinden ayıklama yapar. Darwin, evrimin tarihsel gerçekliği –yani ortak bir atadan değişerek türeme– için fazlasıyla delil sağladı. 1859’da bile bu görüşün epey desteği vardı. Yaklaşık 15 yıl içinde birkaç bağnaz dışında tüm biyolojik bilimciler bu hipotezi kabul etmişlerdi. O günden beri paleontolojiden, biyocoğrafyadan, karşılaştırmalı anatomiden, embriyolojiden, genetikten, biyokimyadan ve moleküler biyolojiden yüzbinlerce gözlem bu görüşü destekledi. Kopernik’in Güneş merkezlilik hipotezi gibi, ortak bir atadan değişiklerle türeme hipotezi de uzun süredir bilimsel bir olgu statüsündedir. Nasıl ki bir kimyacı suyun hidrojen ve oksijenden oluştuğunu gösteren bir makale yayınlamaya çalışmazsa, bugün hiçbir biyolog da “evrim için yeni kanıtlar” konulu bir makale yayınlamayı düşünmez. Yüz yılı aşkın bir süredir, bilimsel çevreler bunu tartışılacak bir konu olarak görmemektedir. Darwin, evrimin nedeninin kalıtsal çeşitlilik üzerindeki doğal seçilim olduğu hipotezini öne sürmüştü. Argümanı mantığa ve çok çeşitli dolaylı delilin yorumuna dayanıyordu ama doğrudan hiç delili yoktu. Kalıtımın anlaşılmasının ve doğal seçilim delillerinin hipotezini tam olarak desteklemesi için 70 yıldan daha uzun bir süre geçmesi gerekecekti. Üstelik bugün biliyoruz ki evrimin Darwin’in fark ettiğinden daha fazla nedeni vardır ve doğal seçilim ve kalıtsal çeşitlilik onun sandığından daha karmaşıktır. Bu kitabın büyük kısmı evrimin nedenlerine ilişkin bugünkü anlayışımızı oluşturan mutasyon, rekombinasyon, gen akışı, yalıtım, rastgele genetik sürüklenme, doğal seçilimin çeşitli biçimleri ve başka etmenlerden oluşan karmaşık düşünceler bütününe ilişkindir. Evrimin nedenleri hakkındaki bu birbiriyle ilişkili düşünceler ağı evrim kuramı ya da evrimsel kuramdır. Bu “sırf spekülasyon” değildir; çünkü tüm fikirler delillerle desteklenmiştir. Bir hipotez de değildir. Çoğu iyi desteklenmiş bir hipotezler bütünüdür. Yukarıdaki bölümde tanımlandığı anlamda, bir kuramdır. Bilimdeki tüm kuramlar gibi, tam değildir. Tüm evrimin nedenlerini henüz bilmiyor olduğumuz ve bazı ayrıntılar sonradan yanlış çıkabileceği için… Ancak evrimin ana ilkeleri o kadar iyi desteklenmiştir ki, çoğu biyolog bunları büyük bir güvenle kabul eder. www.evrimcalismagrubu.org  

http://www.biyologlar.com/hipotez-olgu-ve-bilimin-dogasi

EVREN, EVRİM VE İNSAN

Dünya Toprağın anası olan sıcak, kıvamlı çorba: Kimyasal evrimin son aşamaya ulaşması ve biyolojik evrimin başlaması için uygun ortam... Viroyitler ile virüsler: Organik maddeyle canlı yaşam arasındaki geçiş ürünleri mi? Canlılar, ilyarlarca yıl süren bir gelişmenin ardından 600 bin yıl önce Kambriyen Patlaması’yla çeşitlenmişler. İnsanla maymunun ortak atası olan primatlar ise epi topu 70 milyon yıl önce ortaya çıkmışlar. Ve 5 milyon yıl önce başdöndürü bir gelişme: Önce insansılar, sonra Homo Habilis, Homo Erectus, Homo Neanderthalis ya da Homo Sapiens ve 50 bin, yalnızca 50 bin yıl önce de Homo Sapiens Sapiens: İşte insan!.. İnsanın çamurdan yaratıldığını anlatan dinsel efsanelerle, dünyanın başlangıcındaki kıvamlı, sıcak bulamaçtan yaratıldığını söyleyen evrime ilişkin bilimsel bulgular arasındaki tek ayrım, evrenin boyutları temelinde fazlaca önemi olmayan bir zaman farkı... Bugün üstünde yaşadığımız gezegen, hiçliğin içindeki bir noktada meydana gelerek evreni oluşturmaya başlayan Büyük Patlama’dan 15 milyar dünya yılını aşkın bir süre sonra, bağrından koptuğu yıldızın etrafında yörüngeye ilk girdiğinde, herhalde, alev alev yanan bir top gibiydi. Bu alev topunun son kalıntıları, Dünya’nın çekirdeğinde, dışarı akacak mecra bulmak için hala ayaklarımızın altındaki zemini yoklayıp duruyor. Varoluşundan tam 4 milyar 570 milyon yıl sonra bile Dünya’da yanardağlar, arasıra da olsa hala lav püskürtüyorlar. İlk başlarda dünyanın hidrojen, su buharı, amonyak, metan ve hidrojen sülfitten oluştuğu düşünülüyor. Laboratuvarda böyle bir gaz karışımına dışardan enerji verildiğinde bir süre sonra kahverengi bir bulamaç elde ediliyor. Dünya’nın da böyle bir süreçten geçerek en dış kabuğundan itibaren önce sıcak, kıvamlı bir çorba halini aldığı, sonra ağır ağır katılaştığı varsayılıyor. Toprağın anası olan bu sıcak, kıvamlı çorba, Güneş’in aşırı sıcağında gelişen kimyasal evrimin son aşamaya ulaşması için uygun bir ortam oluşturmuşa benziyor. Ve kimyasal evrim tamamlandığında; yani evrenin veri olan koşullarında varolabilecek bütün gelişme basamaklarında, giderek artan farklı sayılarda elektron ve protondan oluşan atomlar ile izotopları kararlılık kazandıklarında, niteliksel bir sıçramayla biyolojik evrim aşamasına geçilmiş olması gerekiyor. İnorganik maddeden organik maddeye... Aminoasitler ile nükleik asitlere... Ve cansız maddeden canlı maddeye... Bilinen en basit canlılara viroyit adı veriliyor. Bunlar yaklaşık 10 bin atomdan oluşuyorlar. Viroyit, 250 m. uzunlukta bir RNA dizisinden başka birşey değil... Ve kendi kendisini üretebiliyor. Bazı virüsler de yine bir RNA dizisiyle bunu çevreleyen bir protein tabakasından oluşuyorlar; ama bazılarında da hem RNA hem DNA bulunuyor. Elbette virüsler de kendi kendilerini üretebiliyorlar. Ama viroyitlerle virüslerin canlı sayılıp sayılamayacağı hala tartışmalı... Zira en ilkelinden en gelişmişi olan insana kadar bütün canlı türlerinin hücrelerinde RNA’nın yanısıra bir de, viroyitlerle bazı virüslerde bulunmayan ve çok önemli olan DNA molekülü mutlaka var... Ve her canlı türünün DNA molekülü farklı... DNA moleküllerindeki farklılık, basitten karmaşığa doğru tırmanan bir farklılık... En basiti virüsler, sonra tek hücrelilerde, en karmaşığı insanda... DNA molekülü bir şifre... Sözkonusu canlının bütün özelliklerini belirleyen şifre... Hücreler, bu şifrenin RNA vasıtasıyla taşınan talimatları doğrultusunda örgütleniyorlar ve birbirlerinden farklılaşıyorlar. DNA molekülü kendi etrafında dolanan uzun bir ip merdivene benziyor ve hücre bölünmesiyle gerçekleşen üreme sürecinde düşey olarak ikiye ayrılarak ilk hücreden üreyen iki yeni hücrede kendi yarımından kendisini yeniden üretebiliyor. Döllenmeyle gerçekleşen üreme sürecinde de, eşlerden her birinin DNA molekülleri yine düşey olarak ikiye ayrılıyor ya da çözülüyorlar. Döllenme gerçekleştiğinde, erkeğin yarım DNA’sıyla dişinin yarım DNA’sı birleşerek yeni bir DNA molekülü oluşturuyorlar. Ve biyolojik evrim hep DNA bazında gerçekleşiyor. Gerek kendi yarısından kendini üretmesi esnasında, gerekse iki yarımın birleşmesi esnasında çoğu zaman hiçbir mesele çıkmıyor ama, arasıra da DNA’yı oluşturan bazı moleküller tam yerine oturmuyorlar. Ya da ortamda bulunan başka bazı moleküller tam birleşme sırasında gelip DNA’ya katılıyorlar. Böylece şifre, bir ayrıntıda değişmiş oluyor. Ve ayrıntıda değişen bu şifre, doğan yeni canlının, anababasından bir ya da birkaç ayrıntıda farklı olmasına yol açıyor. Bu olaya mutasyon/değşinim, bu değişik canlıya da mutant/değşinik deniyor. Her döllenmede bir değşinim olması olasılığı yok değil... Ama işin içine olasılıklar girince, yani döllenme sayısı olasılık kurallarının işleyeceği kadar büyük olunca, muhtemelen çan eğrisi biçiminde bir dağılım sözkonusu oluyor. Yani, döllenmeler sırasında çoğu DNA kendisini tıpatıp ya da tıpatıpa çok yakın bir durumda üretmeyi başarıyor. Böylece çoğu döllenme, anababasından farksız yavrular üremesiyle son buluyor. Ama yine her döllenme kuşağında, bir kısmı olumlu, bir kısmı da olumsuz değşinikler de mutlaka ortaya çıkıyor. Bunlar, çan eğrisinin iki ucuna doğru yayılıyorlar. Eğrinin iki en uç kısmında aşırı olumlu değşinikler ile aşırı olumsuz değşinikler bulunuyorlar. Kalıcı olması için bir değşinimin resesif/çekinik değil, dominant/başat özellikte olması; yani değşinik bir başkasıyla ilişkiye girip döl verdiğinde yavrusuna aktarılacak ölçüde güçlü olması gerekiyor. Tabii döl verecek hale gelmesi için sözkonusu değşiniğin öncelikle çevre koşullarına uyum sağlaması, açıkçası hayatta kalmayı başarmış olması koşulu da var... Taşıdıkları farklı özellikler ister olumlu ister olumsuz olsun değşiniklerden çoğu yaşama ayak uyduramayıp ölüyorlar. Buna doğal ayıklama süreci deniyor. Dolayısıyla her değşinim, evrim sürecinde önemli bir yer tutuyor değil... Ancak çevre koşullarıyla uyum sağlayıp doğal ayıklamaya karşı koyan ve kalıcı olabilen ve olumlu değşinimler evrim sürecinde bir gelişmeye neden olabiliyorlar. Ve böyle bir değşinik, ancak uzun, çok uzun bir zaman geçince yeni bir türün ortaya çıkmasına neden olabiliyor. Ayrıntısal değişiklikler üstüste gelip de ilk değşiniğe döl vermiş olan türden çok farklı bir türün çoğalıp kendine Dünya’da yer edinebileceği kadar uzun bir zaman... Bazen milyarlarca, milyonlarca, hiç değilse yüzbinlerce yıl uzunluğunda bir zaman... Carl Sagan ya da Isaac Asimov gibi bazı bilim yazarları, Dünya üstündeki biyolojik evrimi şöyle özetliyorlar: 4 milyar yıl önce dünyada yalnızca moleküller varmış. Zamanla özel işlevli bir takım moleküller biraraya gelerek bir molekül ortaklığı kurmuşlar. Bu, ilk hücreymiş. 3 milyar yıl kadar önce bir değşinim, tek başına varlığını sürdürmekte olan bir hücrenin, bölündükten sonra ikiye ayrılmasını engellemiş. Bunun sonucunda tek hücreli bitkilerden bazıları biraraya gelmişler. Bunlar ilk çok hücreli organizmaları oluşturmuşlar. 2 milyar yıl kadar önce cinsler ortaya çıkmış. Böylelikle aynı cinsten iki organizma DNA’ların ikiye ayrılmasıyla döl vermeye başlamışlar. 1 milyar yıldır bitkiler öyle çeşitlenmişler ve öyle yayılmışlar ki dünyanın çevre koşullarını inanılmayacak kadar değiştirmişler. Çünkü yeşil bitkiler oksijen üretiyorlar. Ve oksijen üreten bitkiler dünyanın okyanuslarını kapladıkça hidrojen ağırlıklı ilk yapı ortadan kalkmış. Hidrojen yerini oksijene bırakmış. 600 milyon yıl önce Kambriyan Patlaması adı verilen bir olgu gerçekleşmiş ve yeşil bitkilerin yanısıra birdenbire bir dizi yeni canlı türü ortaya çıkmış. Önce ilk balıklar ve omurgalılar... Bu arada önceleri yalnızca okyanuslarda yaşayan bitkiler kara parçalarını işgal etmeye başlamışlar. İlk böcekler gelişmiş. Bunlardan üreyen yavrular karalara çıkmışlar. Kanatlı böceklerle hem karada hem suda yaşayabilen böcekler üremiş. Yine hem karada hem suda yaşayabilen balıklar görülmeye başlamış. Bunun ardından, 300 milyon yıl önce, ilk ağaçlar ve ilk sürüngenler ortaya çıkmış. Bunları dinozorlar izlemiş. Sonra sıra memelilere gelmiş. Tam o sırada ilk kuşlar da uçmaya, ilk çiçekler de açmaya başlamışlar. 70 milyon yıl kadar önce, yunus balıklarıyla balinaların ataları olan ilk balıklar... Ve aynı dönemde, maymunun, orangutanın ve insanın atası olan primatlar... İlk maymunlar 40 milyon yıl önce görünmüş. Ve 5 milyon yıldan beri de başdöndürücü bir gelişme yaşanmaya başlanmış. Önce hominidler/insansılar çıkmış ortaya: Australopithecus Afarensis; sonra, 3 milyon yıl kadar önce Australopithecus Africanus ve türevleri; 2 milyon yıl önce çeşitli hünerleri olan, ellerini tam anlamıyla kullanan ve artık maymundan çok insana benzemeye başlayan Homo Habilis, 1 milyon 6 yüz bin yıl önce ayakta duran ve beyni de büyümüş olan Homo Erectus; 3 yüz bin yıl önce bize iyice benzemeye başlayan ve geride bıraktıklarıyla akıllı olduğunu belli eden Homo Nearderthalensis ya da Homo Sapiens ve yalnızca elli bin yıl kadar önce de akıllının akıllısı ilk gerçek atalarımız: Homo Sapiens Sapiens... İşte insan!.. Bilim henüz, biyolojik evrimin dünya üstündeki gelişmesini de, bilime yakıştırılan türden bir kesinlikle ispatlayabilmiş değil... Bunun birkaç gerekçesi var... Bunlardan bir tanesi, bilimsel kesinliğe ulaşmak için toplanması gereken veri ya da birim bilgi miktarının, Aydınlanma Çağı’da umulandan çok fazla olması... Toplanması gereken birim bilgi miktarının yoğunluğu anlaşıldığı için biz, günümüzde, bilimin giderek daha küçük alanları kapsayacak biçimde bölünmesine, parçalanmasına ve yabancılaşmasına tanık oluyoruz. Bugün 2 bin 5 yüz farklı bilimsel disiplinin varlığından sözediliyor. Bu disiplinler yanyana açılan bir takım kuyular gibi kendi içlerinde giderek derinleşiyorlar, ama hiç değilse şimdilik birbirleriyle pek ilişki kurmuyorlar. Dolayısıyla bir disiplin tarafından elde edilen bilgilerin ve geliştirilen yorumların diğer disiplinler tarafından kullanılması şimdilik pek mümkün olamıyor. İkinci gerekçe, bazı bilgilere ulaşılamaması ve hiç ulaşılamayacak olması... Mesela Kambriyen Patlaması’ndan önceki dönemde yaşamış olduğu varsayılan canlı türlerinin bir kısmının hiçbir iz bırakmadan ortadan kaybolacak bir yapıya sahip olmaları... Bir başka önemli gerekçe ise, bilimle uğraşanların da sonuç itibariyle birer insan olması... Özellikle evrim konusunda, dinsel ve siyasal inançların etkisinden sıyrılamayan bilim insanları, kısıtlı da olsa ellerindeki bilgiyi yorumlarken bazen, eldeki verileri dinsel efsanelere uydurmak için fazlasıyla zorlanmış yorumlar yapabiliyorlar. Halbuki insanın çamurdan yaratıldığını anlatan dinsel efsanelerle bilimin evrime ilişkin bulguları arasında çok da büyük ayırımlar yok... Sonuç olarak bilimsel veriler de, insanın, dünyanın başlangıcındaki kıvamlı, sıcak bulamaçtan yaratıldığına işaret ediyorlar. Yani bilim, çamurdan yoğrulmuş iki bedene can üflendiğini anlatan efsaneleri bir anlamda doğruluyor. Arada yalnızca, insana önemli görünse de, evrenin boyutları temelinde fazlaca önemi olmayan bir zaman farkı var... Hepsi o!.. Bilimsel açıklamalar kesinlik taşımıyor olsalar da, mantık, eldeki verilerin, evrim sürecinin gerçekliğine inanmaya yeterli olduğunu söylüyor. Ve tam bu noktada insan, kendi soyunun biyolojik evrim sürecinin, hatta fiziksel ve kimyasal aşamalarıyla birlikte bütün evrim sürecinin en son aşaması olup olmadığını merak ediyor.

http://www.biyologlar.com/evren-evrim-ve-insan

Mutasyonların Başlıca Nedenleri

Mutasyonların meydana gelmesine neden olan başlıca faktörler şöyle sıralanabilirler: 1- Polinukleotid iplikçiklerindeki normal baz sıraları arasına bir baz çiftinin çıkması (delasyon) veya baz sıraları arasına bir baz çiftinin girmesi (insersiyon) (nokta mutasyonları). 2- Bir baz çiftinin yerini diğer baz çiftinin alması (transisyonel ve transversiyonal mutasyonlar). 3. Aynı polinukleotid iplikçiği üzerinde yan yana bulunan pirimidin bazları arasında özel bağların kurulması (dimerizasyon). 4. Bazlarla şekerler ve şekerlerle fosfatlar arasındaki bağlantıların kopması. Baz çiftinin çıkması ve girmesi durumu: Bu tarz mutasyonlarda DNA'daki normal baz sıraları arasından bir baz çifti çıkabilir veya baz sıralarına yeni bir baz çifti girebilir. a)Baz çiftinin çıkması: Bu örnekte, mRNA üzerinde 16. sırada bulunan sitozin (C) çıkmıştır. Buna göre düzenlenen mRNA ve oluşan yanlış sıralı amino asitler gösterilmektedir. Normal durumda polipeptid zinciri serin, arginin, tirosin, cystein, ....le başlamakta ve devam etmektedir. Buna karşın, bir baz çiftinin (sitozin) çıkması sonu oluşan yeni programlanmaya göre, amino asit dizilişi serinden alanin, threonin, alanin tarzında olup sırası olmayan amino asitlerdir. Bu nedenle proteinin karakteri değişik olur veya inaktif bir durum gösterir. Eğer anlamsız kodonlardan biri (UGA, UAG, UAA) sıraya girerse, protein sentezi sona erer. Bazen de, böyle değişmeler aynı amino asite ait diğer 2. veya 3. tripletlerden birini oluşturursa; (Örn; argininin 6 kodonu CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG; serinin 4 kodonu ACU, UCC, UCA, UCG veya leucinin 6 kodonu, UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG, v.s.) bu sefer polipeptid zincirinde bir süre daha doğru amino asitler sırada bulunabilir. Bu durum, eğer kısa bir süre sonra yeni bir mutasyonla düzeltilirse, proteini inaktif bir molekül olmaktan kurtarır. DNA’dan bir baz çiftinin çıkması yandaki şekilde gösterilmektedir. b) Baz çiftinin girmesi: Baz çiftinin girmesi de aynı yukarıdaki örnekte olduğu gibi, baz sıralarının değişmesine ve mRNA'nın yeniden programlanmasına yol açacak ve polipeptid zincirinde değişik amino asitlerin araya girmesine neden teşkil edecektir. DNA’ya bir baz çiftinin girmesi yandaki şekilde gösterilmektedir. Bu örnekte normal mRNA'da 13. sıraya U bazı girmiş ve mRNA yeni baştan programlanmış ve sıraya, Phe + Alanin + leucin + leucin + gibi değişik amino asitler girmiştir. Serinden sonra gelen amino asitler normal polipeptid zincirlerinde sırada değildirler. Bu nedenle oluşan protein inaktif bir durum gösterebilir. Bir baz çiftinin çıkmasını, aynı gen içinde veya dışında ikinci bir mutasyon aracılığı ile bir baz çiftinin girmesi izleyebilir. Bu durum iki şekilde etkileyebilir, ya birinci mutasyonla oluşan değişmelere, ikinci mutasyonunki de katılır ve öylece tamiri olanaksız mutasyonlar oluşabilir veya ikinci mutasyon, birincinin düzelmesine veya tamirine yol açabilir. Böylece ilk mutasyon giderilir. Bu ikinci mutasyon birinciye ne kadar yakınsa, polipeptid zincirinde sıraya giren yanlış amino asitler de o oranda az olur. DNA’da baz sıraları arasına birden fazla bazların girmesi ve çıkması durumları yandaki şekilde gösterilmektedir. Transisyonel mutasyonlar: Bu tür mutasyonlar, genellikle ya spontan olarak veya mutajenik maddelerin etkisiyle oluşurlar. Transisyonel türdeki mutasyonlara, pürin ve primidinlerin elektronlarında oluşan tautomerik değişmelerin bazlar arası karşılıklı hidrojen bağlantısının özelliklerini değiştirmesine neden olur. Örn; timin genellikle keto formunda C = O olup, bu durumu ile adeninle karşılıklı çift hidrojen bağı ile birleşir. Ancak, timin, nadiren enol formuna (C—OH) dönüşürse, 3 bağlantı yerinin oluşması nedeniyle, adeninle değil de, guaninle birleşir. Böylece, DNA molekülünde AT çifti yerine GT çifti geçmiş olur. Ancak, bu durum uzun süre devam etmez ve iki-üç generasyon sonra değişerek, guanin bu sefer sitozinle bağ kurar ve AT ® GC transisyonu meydana gelir. Böylece, başlangıçta AT olan molekül, 2-3 generasyon sonra GC çiftine dönüşmüş olur. Replikasyon sırasında pürin yerine diğer bir pürinin, veya pirimidin yerine diğer bir pirimidin bazının girmesine transisyonel mutasyon denir. Örn, adenin yerine guanin (AºG) veya sitozin yerine timinin girmesi (CºT) gibi. Eğer pürin yerine pirimidin (veya tersi) girerse buna transversiyonel mutasyon adı verilir. Örn; adenin yerine sitozin (AºC) veya guanin yerine timinin girmesi (GºT). Eğer baz çifti değişmeleri iki yönlü ise (AT W GC) bunlar bidireksiyonal mutasyonlar olarak isimlendirilir. Bazı mutajenler (hidroksilamin) tek yönlü transisyonel mutasyonlar oluşturur (GC ® AT). Adeninin amino formunda iken, imine formuna dönüşmesi, aynı şekilde, karşılıklı bağlantıları değiştirir ve sitozinle bağ kurmasına yol açabilir (A—C). Dimerizasyon: Mikroorganizmalar, ultraviole ışınlarının etkisine maruz kaldıktan sonra, aynı DNA iplikçiğinde yan yana bulunan pirimidinler (genellikle timinler) fotokimyasal reaksiyonlar sonu birbirleri ile kovalent bağlarla birleşirler (T - T). Işığın dozu artarsa bu sefer sitozinler de birleşebilirler (C—C). Dimerizasyon iki nukleotid arasını kısalttığından, DNA'da çarpıklıklara yol açar ve DNA'nın duplikasyon mekanizması bozulur. Sonunda transkripsiyon ve translasyon düzeninde değişiklikler meydana gelir. DNA'da diğer bozukluklar: Birçok mutajenler DNA iplikçiklerinin çeşitli yerlerinde bozukluklar oluşturabilirler. Bu tür bozukluklar kısaca şöyledir: a) Baz-şeker bağlarının kopması: İyonizen ışınlar, alkilleyen etkenler, nitroz asiti, hidroksil amin, süksinil peroksit, vs. b) Bazlar arası hidrojen bağların kopması: Isı, asit, alkali, iyonizan ışınlar, guanidinum klorid, vs. c) Çapraz bağ teşkili: Alkilleyen etkenler, nitröz asiti, vs. d) Şeker-fosfat bağlarının kopması: İyonizan ışınlar, sonik ve ultrasonik vibrasyonlar, asit, alkali, suksinil peroksit, vs. KAYNAK: www.mikrobiyoloji.org  

http://www.biyologlar.com/mutasyonlarin-baslica-nedenleri

İlk plazmid nasıl oluşmuştur

*Plazmidler, çoğu bakteri türünde bulunan,ancak her suşta bulunmayan halkasal veya süper sarmallı DNA molekülleridir. *Plazmitler, küçük moleküllerdir; bu açıdan bir karşılaştırma yapılırsa, bakteriyel kromozomun %20’si ile %4′ü arasında büyüklüklerde olduğu görülür. *Plazmidler, bazı üreme koşullarında konakçı hücre için mutlaka taşınması gereken yapılar değildir. Bununla birlikte, pek çok plazmid, özel koşullara uyum sağlamak için önemli olan genler içerir. Bu genler,çoğu kez bakterinin plazmiti taşıdığına dair temel işaret olurlar. Örneğin R plazmid taşıyıp, çeşitli antibiyotiklere dirençli olan bakteriler, aynı plazmiti taşımayan bakterilerin yaşayamadığı antibiyotikli ortamlarda yaşayarak diğerlerinden ayrılırlar . *Bir çok bakteride plazmid, hücreler arası gen transferinin özel bir tipinden sorumludur. Plazmidlerin bu özellikleri, 1950′lerde ilginç bir çalışma konusu olmalarına sebep olmuştur. Plazmidler, normalde konakçının replikasyon sistemini büyük ölçüde kullanmaları sebebiyle bakteriyel DNA replikasyonunun anlaşılması için iyi modeller olmuşlardır. Ayrıca, mikrobiyal genetikte kısmi diploidlerin yapılmasına yönelik çalışmalarda kullanıldıkları için önemlidirler. ***Başka bir önemleri de, genetik mühendisliğinde klonlama vektörü olarak kullanılmalarıdır. Plazmit Tipleri Farklı tiplerdeki plamitlerle ilgili genel bilgi Plazmitlerin Saptanması Bir bakteri suşunun plazmit taşıyıp taşımadığının, taşıyorsa bu plazmitin ne gibi özelliklerinin olduğunun bakteri genetiği yöntemleri ile belirlenmesi. Plazmitlerin Saflaştırılması Plazmit DNA’nın saflaştırılması: Moleküler biyolojide temel ve vazgeçilmez tekniklerden biri, Alkali lizis yöntemi. Plazmit Transferi Bakterilerde gen aktarımı. Plazmitlerin Replikasyonu Plazmit DNA nasıl çoğalır, yavru hücrelere nasıl dağılır? Önemli Plazmitler Önemli plazmit tipleri hakkında daha ayrıntılı bilgi. F, R, Col; ek olarak Ti ve Degredasyon Plazmitleri Kaynakça PLAZMİD TİPLERİ Çetitli E.coli suşlarında bir çok plazmit tipine rastlanmıştır. Ancak en çok bilinenleri, F, R ve Col plazmidleridir. Bu plazmidler, bazı özellikleri paylaşsalar da, önemli farklılıklara sahiptirler. Bir bakteride F, R ya da Col plazmidinin bulunup bulunmaması aşağıdaki özelliklerden yararlanılarak anlaşılabilir: 1. F ; Fertilite veya Seks Plazmidleri: Bu plazmidler, konakçılarına, kromozomal genlerini F plazmidinden yoksun hücrelere aktarma yeteneği kazandırırlar. F plazmidi, bu gibi durumlarda kendisini de alıcı hücreye transfer edebilir. 2. R ; Direnç Plazmidleri: R plazmidleri, konakçıyı bir veya daha fazla antibiyotiğe karşı dirençli kılar. Bu tip plazmidler, transfer edilerek başka hücrelerin de direnç kazanmasına yol açabilirler. 3. Col; Kolisinojenik Plazmidler: Col plazmidleri, “kolisin” adını alan bir grup proteinin sentezinden sorumlu genleri içerirler.Kolisinler,yakın suşlardan aynı tip Col plazmitini taşımayan bakterileri öldürme özelliğindedirler. Öldürme mekanizmasi, Col plazmidinin tipine göre değişiklik gösterir. Bu plazmit tipleri hakkında daha ayrıntılı bilgi, Önemli Plazmitler bağlantısında bulunabilir. Sonraki Konu: Plazmitlerin Saptanması PLAZMİDLERİN SAPTANMASI Plazmidler,hem genetik,hem de fiziksel yöntemler kullanılarak saptanabilirler.İlk olarak F plazmidi keşfedilmiştir. Met-Bio-Thr+Leu+ fenotipineki bir E.coli sutu (A),Met+Bio+Thr-Leu- fenotipindeki diğer bir suşla karıştırılarak minimal agara ekim yapıldığında minimal agarda yaklaşık 10-7 frekansında koloniler teşekkül etmiştir. Bu koloniler, Met+Bio+Thr+Leu+ fenotipinde; dolayısıyle, rekombinant kolonilerdi. Karıştırma işleminden önce A suşu streptomisinle muamele edilince,rekombinant koloniler yine oluşmuş; ancak ,B suşuna streptomisin uygulanınca koloni gözlenmemiştir. Bu deney, rekombinantların B suşundan türediğini olayın tek yönlü bir genetik bilgi akterımı olduğunu göstermiştir. Başka bir deneyde B’ye genetik bilgi aktaramayan bir suş, “C” suşu, A ile karıştırılıp uzun süre bir arada üretilmiş ve daha sonra karışımdan izole edilen C kolonilerinin B’ye gen aktarımı yaptığı gözlenmiştir.Bu deney sonuçlarından anlaşılmıştır ki, A suşu, B’ye gen transferini sağlayan bir fertilite elementine; “F” faktörüne sahiptir, C suşunda da F faktörü bulunmamaktadır; A ve C suşlarının bir arada üretilmeleri halinde F faktörü, A suşundan C suşuna transfer edilmekte, buna bağlı olarak da, genetik markırları B suşuna aktarabilen yeni bir C suşu ortaya çıkmaktadır. Başlangıç çaprazlaması: F+Met-Bio-Thr+Leu+ X F-Met+Bio+Thr-Leu- şeklindeydi. Transfer tek yönlü olduğu için F faktörü taşıyan hücreye donör (erkek), taşımayan hücreye ise resipient (dişi) adı verilmiştir. F’ adını alan F varyantlerı, plazmid üzerinde kromozomal genler de taşırlar.Bu konudaki ayrıntılı çalışmalardan biri, lac operonu ile ilgilidir ve kısmi diploidlerin elde edilmesimde kullanılmıştır. Bu deneyde, F’ lac bakteriler tasarlanmıştır. F’ ın transferi, bir antibiyotik içeren minimal laktoz katı kültür ortamına duyarlı donör ve dirençli resipient hücrelerin ekilmesiyle kolayca anlaşılabilir. çapraz tekli: F’ lac+ / lac- Strs X lac- Strr Plazmid üzerinde lac+ markırı taşıyan donör hücrelerle kromozomda lac- markırı taşıyan resipient hücreler karıştırılıp streptomisinli minimal laktoz agara ekilince rekombinant koloniler oluşmuştur (F’ lac+ / lac- Strr rekombinantları). Yalnızca donörün ekildiği kontrolde hücreler streptomisine duyarlı oldukları için; yalnız resipientin ekildiği kontrollerde ise hücreler laktozu kullanamadıkları için koloni oluşmamıştır. Burada, streptomisin markırının donör üremesini engelleyici özelliği önemlidir ve böyle markırlara “counterselection” ya da “counterselective” markırlar denir. Counterselective amaçlı olarak antibiyotik resistansı sıklıkla kullanılsa da diğer fenotipler de iyi sonuç verir. Örneğin, F’ transferi, F’ lac+ / met- X lac- met+ çaprazları minimal laktoz katı besiyerine ekilerek kontrol edilebilirler. Donörler, ortamda methionin olmadığı için (methionin eksiklği, counterselectiondur); resipientlerse laktozu karbon kaynağı olarak kullanamadıkları için üreyemezler. Yalnızca, F’ transferi yapan rekombinantlar üreyebilir. Bu durumda seçilmiş markır, lac+ ‘tir. F içeren A ve B suşları arasındaki çaprazlama ve F’ suşlarıyla yapılan deneyler arasında,önemli sayısal farklılıklar gözlenmiştir. Suşlar,ekilmeden önce yarım saat karıştırılırsa A X B deneyinde rekombinantların donör hücreye oranı 10-7; F’ deneyinde ise % 50′dir.Farklılığın sebebi, genetik markırın F’ bakterilerde plazmit üzerinde olmasından kaynaklanır. A X B deneyinde resipientlerin yarısı F faktörünü alsalar da çok az bir kısmı kromozomdaki markırları alabilmiştir. Plazmid Nasıl Transfer Edilir ? F’ lac+ / lac- Strs tsxr X F’ lac- Strr tsxs Eşletmesi gerçeklettirilmit, tsxr taşıyanlara Faj T6′nın absorbe olamadığı gözlenmiştir.Eşleşmeden bir süre sonra, bakteri karışımının bir kısmı streptomisinli laktoz kolorindikatör katı besiyerine ekilmiş ve kolonilerin %90′ından çoğunun lac+ olduğu gözlenmiştir.Bu da, donörlerin büyük kısmının F’ lac+ transferi yaptığını gösterir. F’ lac+ i trensfer eden bakterilerin hala plazmidin bir kopyasını taşıyıp taşımadığını belirlemek için, eşleşme karışımının bir kısmı T6 fajı ile muamele edilmiştir. tsxs bireyler,resipientler gibi viruslar tarafından lizise uğratılmıştır. tsxr donörü olup hayatta kalan hücreler, laktoz indikatör besiyerine ekilince, lac+ koloniler oluşmoştur. Sonuçta, donör hücrenin transferden sonra da plazmidin kopyasını taşıdığı; yani,transferin DNA replikasyonu ile birlikte geçekleştiği görülmüştür. Basit bir fenotip göstermeyen plazmitlerin varlığı ise, başka bir yöntemle saptanır. Hücre kültüründen DNA izole edilerek agaroz jel elektroforezi ile analiz edilir. Bakteri kromozomu büyük olduğu için jele giremez. Oysa plazmid, jelde yürüyecek kadar küçüktür. Eğer plazmid varsa, molekkül ağırlığına göre belirli sınırlar içinde band verir. Band, jelin EtBr ile boyanması durumunda UV ışığında görülür. Plazmid DNA büyüklüğü, molekül ağırlığı bilinen ve aynı jelde yürütülen DNA fragmentleriyle karşılaştırılarak hesaplanabilir. Sonraki Konu: Plazmit DNA’nın Saflaştırılması PLAZMİD DNA’nın SAFLAŞTIRILMASI Plazmid izolasyonu için, bakteriler,deterjan uygulamasıyla parçalanır. Elde edilen solüsyon (hücre lizatı), santrifüj edilir. Protein ve RNA ile kompleks yapmış olarak bulunan bakteri kromozomal DNA’sı, büyük olduğu için, santrifüj tüpünün altındaki tabakada yer alır. Daha küçük olan plazmid DNA ise,temiz süpernatanda (temiz lizat) kalır. Plazmitlerin izolasyonu için kullanılan yöntemler, mini prep ve large scale olmak üzere iki şekilde uygulanır. En çok kullanılanlar, alkali lizis ve boiling lizis yöntemleridir. PLAZMİT DNA İZOLASYONU (ALKALİ LİZİS YÖNTEMİ) 1.Gecelik kültürden bir miktar alınarak 6000rpm.’de 5 dakika santrifüj edilir. 2.Süpernatan atılararak çökeltiye 100 ml.G.T.E.eklenir.(1.çözelti) 1.Çözelti (GTE.): 50 mM Glukoz 25 mM. Tris Cl (pH 10 mM. EDTA (pH 3.Tüpe 200 ml.2. çözelti eklenir. 2. Çözelti: 0.2 N NaOH %1 SDS (2. Çözeltinin taze hazırlanması gerekmektedir.Hazırlandıktan sonra buzda bekletilir.) 0.91 ml. dH2O 0.05 ml. NaOH (5 M stoktan) 0.04 ml. SDS (%20’lik stoktan) 4.Tüpe 150 ml.3. çözelti eklenerek 5 dakika buzda bekletilir. 3.Çözelti: 5M (molar) Potasyum asetat Glecial asetik asit dH2O 5. Tüpler,12000 rpm’de 5 dakika santrifüj edilerek supernatan yeni tüpe alınır.400 ml.fenol ve 400 ml.kloroform eklenerek 12000 rpm’de 2 dakika sanntrifüj edilir. Üst faz yeni bir tüpe alınarak 2 hacim etanol eklenip düşük hızda vortekslenerek 2 dakika oda sıcaklığında bekletilir. 6.12000 rpm’de 5 dakika santrifüj uygulanır,süpernatan atılarak çökeltiye 1 ml. %70′liketanol eklenir. 7.12000 rpm’de 2 dakika santrifüj edilir. 8.Süpernatan atılarak çökelti vakum altında kurutuldu.Kuruduktan sonra distile suda çözülür. Sonraki Konu: Plazmit DNA’nın Transferi PLAZMİD DNA’nın TRANSFERİ Donör ve resipient Hücreler arasındaki rekombinasyona ilişkin ilk bulgulardan biri, rekombinasyon için hücreler arasındaki bir bağlantının gerekliliğidir. Bu durum,F+ ve F- hücre kültürlerinin porlu filtre ile ayrıldığı deneyde gösterilmiştir. Bu durumda, hücre hücreye bağlantı engellenerek rekombinant oluşumunun engellendiği görülmüş ve olay için bakteriyel konjugasyon ya da çiftleşme terimi kullanılmaya başlanmıştır. Bir dizi deneyle, plazmid transferinin dört adımda gerçekleştiği gösterilmiştir. Bu adımlar: 1.Özel donör-resipient etletmesi (efektif kontakt) 2. DNA transferi için hazırlık (mobilizasyon) 3.DNA transferi 4.Replike olabilen fonksiyonel plazmidin resipient içinde tekillenmesi. F ya da F’ içeren hücreler,bir resipientle kontakt kurdukları zaman bu dört adım gerçekleşir. Bazı plazmit tipleri, bu işlemlerin tamamını gerçeklştirmek için genetik olarak yeterli değildirler. Plazmidler, bu özelliklerine göre dört gruba ayrılırlar: · 1. Nontransmissible Plazmitler:Efektif kontakt ve DNA transferi için gerekli olan genleri içermezler. 2. Konjugatif plazmidler: Efektif kontakt itleminin gerçeklettirilmesi için gerekli genleri içerirler. 3. Mobilisable Plazmidler: Plazmid DNA’ sını transfer için hazırlayan genleri taşır. 4. Self Transmissible Plazmidler: Hem konjugatif, hem de mobilize özellik taşırlar (F plazmitler gibi). Konjugatif fonksiyonlar, çoğu kez, plazmide özel değildir ve bundan dolayı, bir plazmid, ikinci bir plazmidin transferine yardımcı olabilir. Örneğin, bir tek hücre, hem F plazmid, hem de Col E1 plazmid taşıyabilir. F plazmid, hem konjugatif hem de mobilisable’dir. Oysa Col E1, mobilisabledir, fakat konjugatif değildir. Bu nedenle,sadece Col E1 plazmidi taşıyan bir hücre, plazmid transferi yapamaz. Her iki plazmidi içeren bir hücrede, F plazmidi,Col E1′de olmayan konjugatif fonksiyonu sağlayabilir, böylece Col E1 plazmiti, her iki plazmitten de yoksun olan bir hücreye aktarılabilir. Bu şekilde nonkonjugatif bir plazmidin, bir konjugatif plazmit sayesinde kurulan efektif kontakt yoluyla transfer edilmesine “donation” denir. Mobilizasyon fonksiyonları ise, genellikle plazmite özeldir; yani, bir self-transmissable plazmid, nonmobilisable bir plazmiti transfer etme yeteneğine sahip değildir. Bununla birlikte, bazı örneklerde, frekans düşük de olsa transfer gerçekleşebilir. Transferin olması için, iki plazmid arasında rekombinasyon yapılarak transfer edilebilir tek bir DNA molekülünün oluşturulması gerekir.Sonuçta, ortaya nonmobilisable plazmidin tamamını taşıyan bir selftransmissible plazmit çıkar. Bu işleme,”kondüksiyon” adı verilir. F aracılığı ile transfer edilen kromozom, kondüksiyonla mobilize edilir. F’teki dizilerle kromozom arasında bir genetik rekombinasyon meydana gelir ve f faktörü, kromozom boyunca resipient hücreye geçer. EFEKTİF KONTAKT ve PİLİ Efektif kontakt için ilk adım, donör ve resipient hücrelerin çift oluşturmasıdır. Çift oluşumu için, donör üzerinde seks pilus adı verilen kıl benzeri bir protein ilaveye ihtiyaç vardır. F içeren ve R içeren hücrelerde, F piluslar ve R piluslar bulunur. F pilus, izole edilmit ve pilin adı verilen tek bir hidrofobik proteinden oluştuğu saptanmıştır. F piliye bağlanan bazı fajlar bulunmaktadır (male spesific fajlar). Bu fajlar iki tiptir.Bir kısmı pilusun ucuna, bir kısmı da dibine bağlanır. Uca bağlananlar, eşleşmeye engel olurken; dibe bağlananlar olmaz.Eşleşme sistemlerinin tümü piliye bağımlı değildir. Örneğin, Streptococcus fecalis, bir selftransmissible plazmit taşır. Plazmitsiz resipientler, dişi böceklerdeki feromona benzer şekilde bir eşleşme proteini üretirler. Bu protein,plazmit içeren (donör) hücrelerde yapılmaz. Feromon, donör hücrede adhesin denilen bir proteinin sentezlenmesine sebep olur.Adhesin, donör hücreyi çevreleyerek donör-reipient çiftinin oluşmasını sağlar. Plazmid transferi tamamlandıktan sonra feromon sentezi durur. MOBİLİZASYON ve TRANSFER Mobilizasyon, plazmitte kodlanıp muhtemelen rilaksasyon kompleksinde nik oluşturan proteinin özel baz dizisine sahip transfer orijininde (oriT) bir tek zincir (single strand) kırık oluşturmasıyla başlar. nik, dönen halka (rolling circle) replikasyonunu başlatır ve dönen halkanın lineer kolu transfer ediliri. Nik oluşturan protein, 5′ ucuna bağlı kalır ve replikasyon şekli, FX 174 fajının rolling circle mekanizmasına benzer. Burada önemli bir özellik, DNA sentezinin hem donör, hem de resipient hücrede gerçekletmesidir. Donördeki sentez, donör konjugal DNA sentezi adını alır ve transfer edilen tek zincirin yerini doldurur. Resipient hücredeki sentez ise (resipient konjugal DNA sentezi), alınan tek zinciri çift zincire çevirir. Genellikle, transfer edilen zincirin donör konjugal sentezle yer değiştirmesi ve resipient hücrede çift zincir DNA’ya çevrilmesi eş zamanlıdır. F PLAZMİDİNİN tra GENLERİ Genetik madde transferi, fin genlerinin kontrolündedir. Temel transfer (tra) fonksiyonları, bir operonda kodlanmaktadır. tra genlerinin çoğu,pili sentezinde görevlidir. Örneğin. tra A geni, pilin proteinini kodlar ve tra B,C,D,E,F,G,H,K,L,Q,U,V,W genleri ise, fonksiyonel bir pilusun oluşması için gereklidir. Diğer genler, eşleşme, transferin başlaması, transferin gerçekleşmesi, oriT’de nik oluşturulması, normal replikasyon orijini oriV’den DNA replikasyonu, iki f+ hücrenin eşleşmesinin engellenmesi (surface exclusion) ve plazmit uyuşmazlığında gereklidir. TRANSFERDE KONAKÇI KISITLAMASI Bazı durumlarda transfer edilen plazmit,konakçının restriksyon endonükleaz enzimleri tarafından parçalanır. Bu gibi durumları engellemek için, transfer edilen DNA, çift zincire çevrildikten sonra metillenmelidir. Bir zincirden metillenen DNA, restriksiyon endonükleaz enzimlerinden etkilenmez. Sonraki Konu: Plazmit Replikasyonu PLAZMİD REPLİKASYONU Bir plazmid, ancak konakçı hücre içinde replike olabilir. Plazmid, hangi tipte olursa olsun,replikasyonun doğru şekilde gerçekleşmesi için “replikasyon orijini ” adını alan belirli dizilere sahip olması gerekir. Plazmitler, replike olabilmek için, konakçının replikasyon proteinlerine gereksinim duyarlar. DNA polimeraz III, E.coli kromozomal DNA’sı için ana replikasyon proteinidir. Ancak, bazı plazmitler, onun yerine DNA polimeraz I’i kullanırlar. Örneğin, pol A mutantlarında, Pol-I düzeyinin düşüklüğünden F plazmitinin replikasyonu etkilenmezken Col E1 plazmiti, replike olamaz. Bunun sebebi, F plazmiti replikasyonunda pol-III; Col E1 replikasyonunda ise pol-I’in kullanılmasıdır. Bazı plazmitler, yalnızca konakçı genlerinin ürünlerini kullanırlar. Col E1 DNA saflaştırıldıktan sonra Col E1 yada diğer bir plazmid taşıyan hücrelerden elde edilen ekstrakta eklenirse replike olabilir. Diğer plazmidlerse, plazmitte kodlanan gen ürünlerine ihtiyaç duyarlar. Tüm plazmitlerin replikasyonu, semikonservatiftir. Farklı plazmitlerin replikasyon modelleri arasında önemli farklar vardır.Bazıları tek yönlü (unidirectional); bazıları çift yönlü (bidirectional) replike olurlar. RK 6 plazmidi, önce bir yönde, sonra da aynı orijinden ters yönde replike olur. Çift yönlü replike olan plazmidlerde, replikasyon iki şekilde sonlanır. Birinci tipte, terminasyon, büyümekte olan çatallar çakıştığı zaman olur. Diğerlerinde ise sabit bir terminasyon bölgesi vardır. Replikasyon halkası tamamlandığı zaman, halkalardan biri, yeni sentezlenen DNA’ların ayrılması için kırılır. Replikasyon sonucunda, bir nik açılmış molekül, bir de süper koil molekül meydana gelir. KOPYA SAYISININ KONTROLÜ Bir plazmid, hangi tipte olursa olsun, replikasyonun başlangıcını,dolayısıyle hücre içindeki sayısını kontrol eden genlere sahiptir. Plazmidler,hücre içindeki sayılarına göre, stringent yani düşük kopya sayılı (hücrede 1-2 kopya) veya relaxed yani, yüksek kopya sayılı (10- 100 kopya) plazmidler olarak iki gruba ayrılırlar. Plazmidler, replikasyonun başlangıcını negatif kontrol eden bir repressör kodlarlar. Bu, kopya sayını denetleyen bir mekanizmadır. Repressörün aktivitesi, konsantrasyonuna bağlıdır. Hücre gelişirke hacim artar, repressör konsantrasyonu düşer ve replikasyonu inhibe edemez. Bu nedenle plazmid sayısı, repressör gen sayısı ve buna bağlı olarak da repressör protein konsantrasyonu iki katına çıkar. Konsantrasyon belirli düzeye erişinde, replikasyon engellenir. Benzer olaylar zinciri, yüksek kopya sayılı plazmidlerin hücrede tek bulunması halinde de cereyan eder ve repressör konsantrasyonu replikasyonu inhibe edecek seviyeye çıkana dek plazmid, çoğalmaya devam eder. Plazmidlerin farklı kopya sayılarında bulunmalarını açıklamak üzere ileri sürülen bir modele göre, yüksek kopya sayılı plazmitlerin represyonu için gereken repressör konsantrasyonu, düşük kopya sayılıların repressör konsantrasyonuna göre daha yüksektir. PLAZMİD AMPLİFİKASYONU Plazmid içeren bir bakteri kültürüne, kloramfenikol gibi protein sentez inhibitörleri eklenecek olursa, kromozomal DNA replikasyonu inhibe edilir, ancak plazmit DNA, hücredeki sayısı bin, hatta daha fazla oluncaya kadar replike olmaya devam eder. Kromozomal DNA replikasyonun durma sebebi, bu reaksiyonların başlaması için protein sentezine gerek olmasıdır. Eğer plazmit, bakteriyel ya da plazmitte kodlanan dayanıklı proteinleri kullanıyorsa replike olmaya devam edebilir. Bunun yanında, konsantrasyona bağlı etki gösteren regülatör proteinlerin sayıları artamayacağı için plazmit replikasyonu baskılanamayacaktır. Plazmit amplifikasyonundan,genetik mühendisliğinde yararlanılır; kullanılacak plazmid, saflaştırılmadan önce bu yöntemle sayısı arttırılabilir. İNKOMATİBLİTE Birbirine yakın, ilişkili plazmidler, aynı hücre içinde stabil kalamazlar. Böyle plazmidlere “incompetable” denir.Plazmid replikasyonunun başlangıcında işlevi olan repressör modeli de bu durumu açıklar. İki plazmid taşıyan bir hücre düşünelim. Bu plazmidler, farklı repressörlere sahip olan F ve Col E1 plazmidleri olsun. Repressörler farklı olduğu için,bir plazmidin repressörü, diğerini regüle edemez ve plazmidler birbirinden bağımsız olarak replike olurlar. Bu durumda,F ve Col E1 plazmidleri uyumludur (competable); başka bir deyişle, farklı inkompatiblite gruplarına aittirler. Çetitli Enterobacteria’lar, bir çok plazmidi aralarında transfer edebilirler.Bu plazmidler, 25 inkompatiblite grubunda sınıflandırılırlar.Plazmidler, oluşturdukları pilus tipine göre de sınıflandırılırlar. AKRİDİNLERLE REPLİKASYONUN İNHİBE EDİLMESİ Çeşitli ajanlar, DNA’daki bazların aralarına girerler. Özellikle akridinler, kromozomal DNA’yı etkilemeden plazmid replikasyonuna engel olurlar. Bu inhibisyonla hücrenin plazmidi kaybetmesi sağlanabilir (acridin curing). Üreme ortamındaki akridin konsantrasyonu çok yüksek olursa kromozomal; düşük olursa plazmid DNA’nın replikasyonu durur. HÜCRE BÖLÜNMESİNDE PLAZMİDLERİN PAYLAŞILMASI Bir dizi deney,düşük kopya sayılı plazmidlerin bölünme sırasında kardeş hücrelere dağılmasının kontrol altında olduğunu göstermiştir. Şöyle ki, bölünmeye hazır bir hücre, plazmid DNA molekülünün iki kopyasını taşır ve yeni oluşan hücrelere bu kopyalardan biri gider (F plazmitte olduğu gibi). Eğer böyle bir kontrol olmasaydı, yeni hücrelerden bazıları plazmit taşımazdı. Plazmitsiz hücre sayısının artışını engellemek için, düşük kopya sayılı plazmidlerde bulunan paylaşım fonksiyonu, yüksek kopya sayılı plazmidler için gerekli değildir. Sonraki Konu: Önemli Plazmitler ÖNEMLİ BAKTERİYEL PLAZMİTLER ve ÖZELLİKLERİ F PLAZMİDLER F plazmidlerin en büyük özellikleri, bakteri kromozomuna entegre olabilmeleridir. Bu integrasyon sonucunda, Hfr hücreler oluşur. İntegrasyon, l fajının bir bakteride lizojenize olmasına benzer; ancak, F’in E.coli kromozomuna integrasyonu, l DNA’nın integrasyonundan farklıdır. F, kromozomal DNA’da bir çok bölgeye bağlanabilir. Kromozom üzerinde yirmiden fazla mamajör ve yaklaşık yüz minür bölge bilinmektedir. F’in her bir bölgeye affinitesi aynı değildir. F’in kromozomdan ayrılması, nadir de olsa gerçekleşir. Ayrılma frekansı, bazı lokalizasyonlarda, diğerlerine göre yüksektir. Çoğu kez, F’in ayrılması hatasız olmaz. Böyle durumlarda, iki kesimden biri entegre olmuş F’in içinde; ikincisi ise kromozomal DNA’nın F’e bitişik parçasında olur. Bu tip ayrılmalar, F’ plazmidlerin orijinini oluşturur. F faktörünün DNA replikasyonunda defekti olan mutant bakteri kromozomuna entegre olması, integratif süpresyon adı verilenolayda artışa sebep olur. F faktörü,replike olmak için E.coli’nin çeşitli replikasyon proteinlerini kullansa da, kromozomal DNA replikasyonunun başlamasını sağlayan dnaA geninin ürününe ihtiyacı yoktur.Yani, F faktörü,dnaA (Ts) mutantında serbest bir protein olarak bulunuyorsa, sıcaklık 42oC’ye yükseltildiği zaman (yükseltmenin amacı,mutant DnaA proteinini inaktive etmektir) kromozomal replikasyonun gerçekleşmesi, pek olası değildir; ancak, F plazmid, hala replike olabilir. F faktörü, dnaA (Ts) mutant suşta kromozoma entegre olmuşsa (hücre Hfr ise) Kromozomal replikasyon,yüksek sıcaklıkta da olur. Böyle bir durumda replikasyon, E.coli replikasyon orijininden değil, F faktörünün oriV bölgesinden başlar. Sonuçta,F faktörünün entegre olması, dnaA (Ts) fenotipini DnaA-bağımsız replikasyon orijini sayesinde baskılar. İntegratif süpresyonun gözlenmesi, F faktörü kromozoma entegre olmuş bir suşu izole etmek için kullanışlı bir yöntemdir. Örneğin, bir F’ Lac+ / Strs sutu, bir lac- DnaA (Ts) Strrsutuyla çiftlettirilebilir ve Lac+ Strr hücreler, 42oC’de streptomisinli minimal laktoz agara ekilerek seçilebilir. Hayatta kalan kolonilerin tümü, entegre olmut F’ lac içeren Hfr koloniler olacaktır. DİRENÇ (R) PLAZMİDLERİ R plazmitleri, ilk defa Japonya’da bir dizanteri salgını sırasında S.dysenteriae bakterilerinden izole edilmit, daha sonra, E.coli ve bir çok bakteride bulunmuştur. R plazmitler, konakçılarına bir grup fungal antibiyotiğe karşı direnç kazandırırlar ve genellikle self-transmissible özelliktedirler. Çoğu R plazmiti, bitişik iki DNA segmentinden ibarettir. Bu fragmentlerden biri, resistans transfer faktör (RTF) olup, DNA replikasyonunu, kopya sayısını, gen transferini ve kimi zaman tetrasiklin resistans genin regüle eder. R determinant olarak da adlandırılabilen öbür segment ise, antibiyotik resistansı için gereken diğer genleri taşır. R plazmitleri, genellikle, bir grup kombinasyonla, ampsilin (amp), kloramfenikol (Cam), streptomisin (Str), kanamisin (Kan) ve sulfonamid (sul) resistans genlerini taşır. İki bileşenli R plazmitleri, F’ plazmitlerden farklı olarak integrasyondan sonra gelen bir eksidasyonla oluşmazlar. Bu mekanizmanın yerine, transpozonlarla resistans genleri taşınabilir. R plazmitler,tıp alanında da büyük öneme sahiptir. Çünkü, bakteriler arasında transfer edilebilme özelliklerinden dolayı, büyük epidemilere sebep olmuşlardır. KOLİSİNOJENİK PLASMİDLER Col plasmidleri , kolisin üretme yeteneği sağlayan E.coli plasmidleridir.Kolisin, Col plasmidi taşımayan duyarlı bakterilerin çoğalmasını engelleyen bir proteindir. Col plasmidleri çeşitli bakteri türlerinde bulunan ve baktriosin üreten bakteriosinojenik plasmidler gurubundadır. Bakteriosinler, ki kolisinler bunlara bir örnektir; duyarlı bakterilerde etkileşime girerek birçok temel işlevi inhibe ederler. DNA replikasyonu, transkripsiyon, translasyon veya enerji metabolizması, kolisinlerin kötü yönde etkilediği işlevlerdendir.Kolisinlerin birçok tipi vardır. Her tip bir harfle belirtilir ve duyarlı hücrelerde özel şekillerde inhibisyona neden olurlar. Kolisin üretiminin saptanması, faj saptanmasına benzer bir yöntemle yapılır. Kolisin üreten hücre, duyarlı hücre kültürü üzerine konulur; kolisin, etraftaki bakterilerin çoğalmasını engeller.Koyu bakteri tabakasında “lacuna” olarak bilinen temiz bir bölge oluşturur. Col plasmidler, konakcılarının , doğada kolisine duyarlı hücrelere göre avantajlı olmalarını sağlar. Saflaştırılan kolisinlerde yapılan çalışmalar,bu proteinlerin gerçek kolisin ve defektif faj partikülleri olmak üzere iki tipte olduğunu göstermiştir. Bazı kolisinler, basit proteinlerdir. Diğerleri, elektron mikroskobu ile incelendikleri zaman faj kuyruklarına benzedikleri görülmüştür.Böyle plazmidler, eski profaj kalıntılarının gen ürünleri olabilirler; replikasyon ve baş ünitelerinin üretiminden sorumlu genleri kaybetmiş, ancak ve bir represör sistem, lizis enzimi ve kuyruk kodlayan gen bozulmadan kalabilmiştir. Faja benzer şekilde , kolisin hücre duvarı üzerinde özel reseptör bölgelere bağlanır.Ek olarak, bazı kolisinlerin ekspirasyonu normalde represe edilmiş olsa da UV ışığı gibi DNA bozan ajanlarla indüklenebilirler. Genellikle kolisinler, Col ilişkili bir hücreye karşı inaktiftirler.Bu olaya immünite denir. Çoğu kez, immünite, salınan küçük bir proteinin büyük kolisin proteinine bağlanması ile gerçekleşir. İmmünite proteini, yalnızca Col + hücrelere immünite sağlamaz, bunun yanında Col- hücrelerin öldürülmesinde degörev yaparlar. Örneğin, kolisin kloasin DF 13 proteini , üç bölgeden meydana gelir. Bu bölgeler, bir reseptöre bağlanan bölge, bir RNase ve immünite proteinine bağlanan bir segmentir. Reseptöre bağlana uç, hidrofobiktir ve hücre zarı ile interaksiyona girmesi olasıdır. İmmünite bağlayan segment, güçlü bir negatif yüke sahiptir; böylece pozitif yüklü immünite proteini ile nötralize olur. Kolisin bir reseptöre bağlandıktan sonra, parçalanır. N terminal bölgesi hücre dışında kalır, RNase segmenti hücreye girer, hücre yüzeyindeki immünite proteininden ayrılır. RNase, ribosomdaki RNA yı etkiler ve böylece duyarlı hücreyi öldürür. Col plasmidler, çok büyük boydadırlar. En çok çalısılan Col plasmidi, Col E1 dir.6646 baz çiftlik tam sekansı bilinmekte ve rekombinant DNA araştırmalarında çok sık kullanılmaktadır. Büyük self transmissible Col plasmidlerin çoğu, küçük Col plazmidler ile F veya F’ plasmidler arası hibritlerdir. Col E1, mobilize olabilen ancak konjugatif olmayan bir plasmittir. Plasmidde kodlanan bir nükleaz( Col E1 için nükleaz, mob geni tarafından kodlanır) ve bom (basis of mobility) adını alan özel baz dizisi üzerinde aktivite gösterir. Bu dizi kolisin bölgesini içerir. Mob geni transkribe edilir, mob ürünü, bom bölgesinde nik açar (nik gerçek kesim bölgesidir) ve süperkoil Col E1 DNA sı niklenmiş bir halkaya dönüşür.Bu olayları gerçekleştiren hücre F- ise, Col E1 plasmidi, pili yapma yeteneğine sahip olmadığı için konjugasyon çifti olusturamaz, transfer gerçekleşmez. Ancak hücrede hem Col E1 hem de F plasmidi varsa, F plasmidi, pilus ve transfer aparatının sentezini sağlayacağı için Col E1 transfer edilebilir. Mob- mutantı Col E1 ler, F plasmidi varlığında da transfer edilemezler. F+ mob+ bom- mutantlarında da transfer gerçekleşmez. Agrabacterium Ti PLAZMİTİ Bir çok Dictyledonus bitkisinde Agrabacterium tumefaciens bakterisinin sebep olduğu bir crown gall tümör bulunur. Tümörü oluşturan özellik, Ti adı verilen bir plazmite bağlıdır. Bitki enfekte olduğu zaman, bazı bakteriler bitki hücrelerinin içlerine girer,orada büyür ve lizise uğrarlar. Bunun sonucunda DNA’lar, hücre içine salınır. Bu noktadan sonra, tümör oluşumu için bakteriye gerek yoktur. Ti plazmitinin, replikasyonds görevli genler içeren küçük bir fragmenti, bitki hücresinin kromozomuna entegre olur ve hormonların etkisiyle hücre bölünmesini kontrol eden sistemin etkisini azaltır. Böylece hücre, tümör hücresine dönüşür.Bu plazmidler, bitki kültürlerinin geliştirilmesinde önemlidir. Özel genler, rekombinant DNA teknikleriyle bu plazmitlere takılabilir ve bu genler,bazen bitki kromozomuna entegre olabilir. Sonuçta,bitkinin genotip ve fenotipi değiştirilebilir. KONAKÇI SINIRI GENİŞ PLAZMİDLER Bazı plazmidler, sadece sınırlı sayıda, ilişkili bakteride bulunabilir. Bu plazmitlere, konakçı sınırı dar plazmitler denir. E.coli Inc P ve Pseudomonas aeruginosa Inc P1 inkompatiblite gruplarındaki self transmissible R plazmidleri ise, çok sayıda bakteri türüne transfer edilebilirler. Bunlar da, konakçı sınırı geniş plazmidler olarak adlandırılırlar. Neden bazı plazmitlerin konakçı sınırı dar, bazısının geniş olduğu bilinmemektedir. Plazmid: Büyüklük (Kb): Kopya Sayısı: Self-Transmissible Fenotipik Özellikler: Col plazmidler ColE1 6.4 10-15 Colicin E1,enerji gradientini parçalar,konakçyya Colicin E1′e ba?y?yklyk sa?lar. ColE2 7.6 10-15 Colicin E2,bir Dnase’dyr;konakçyya Colicin E2 ba?y?ykly?y. ColE3 7.6 10-15 Colicin E3 bir ribozomal Rnase’dyr;konakçyya ColicinE3 ba?y?ykly?y. F plazmid 94.5 1-2 F-pilus , konjugasyon. R plazmidler R100 106.7 1-2 Camr,Strr,Sulr,Tetr RK2 56.0 5-8 Geni? konakçy siniri pSC101 9.0 <5 Faj plazmidler ldv 6.4 50 l genleri cro,cl,O,P Rekominant plazmidler pBR322 4.4 20 Orta kopya sayysy,ColE1 tipi replikasyon,Ampr pUC18 2.7 200-500 Yüksek kopya sayysy,kopya sayysyny yükselten bir mutasyonla ColE1 tipi replikasyon Ampr pACYC184 4.0 10-12 Camr, Tetr DİĞER PLAZMİDLER Kimi plazmitler,zararsız bakterilere girerek onları patojen hale getirirler.E.coli Ent plazmitler, bu gruptadır ve diareye sebep olan enterotoksinlerin sentezini sağlarlar.Hly adında bir plazmid (hemoliz yapan plazmid), domuzdan izole edilen E.coli’lerde bulunmuştur.Hemolizin, kan örneklerindeki eritrositleri yıksa da Hly plazmitinin herhangi bir patojeniteye sebep olduğu görülmemiştir. Çoğu Pseudomonas türü, yüzlerce çeşit organik bileşiği karbon kaynağı olarak -özellikle, toluen, oktan gibi zehirli olanları- kullanabilmektedir. Bu metabolik yetenek, degredasyon plazmidleri tarafından sağlanır. Her bir plazmid,bu bileşikleri yıkmaya yarayan bir veya daha fazla metabolik yolda görevlidir. Bu tipteki bazı plazmitler,bakteriye sentetik bileşikleri yıkma yeteneği kazandırır. Başka bir plazmit grubunun üyeleri ise, toksik metal iyonlarına karşı direnç sağlar. bu plazmidler, direnç sağladıkları iyonun var olduğu ortamda bulunurlar. Hg++ iyonlarına karşı direncin biyokimyasal mekanizması iyi çalışılmıştır. Olay, plazmitte bulunan ve Hg++ iyonlarını metalik merküriye çeviren redüktaz enzimi sayesinde gerçekleşir. KAYNAKLAR: 1.Microbial Genetics; Stanley R.Maloy; John E. Cronom; David Frefeld 2.Biochemistry; Geoffrey Zubay 3.Concepts of Genetics; William S.Klug; Michael R.Cummings 4. Molecular Cloning; J.Sambrook, E.F.Fritsch, T.Maniatis   Plasmid zaten bakteri hücresi içerisinde, bakteri kromozomundan bağımsız genellikle dairesel yapıda, replikasyon yapabilen bir DNA parçası. Yani oluşturulmaktan öte bakterinin kendi doğasında olan bir yapı. Bakteri plasmidlerinden tra genlerini taşıyanlar, bakterinin kromozomuna eklenip, tekrar ayrılabilme özelliğine sahip. Bazıları da fertilizasyon plasmidi olarak, replikasyon sonucu bir kopyasını başka bir bakteriye aktarabiliyorlar. Üzerinde antibiyotik üreten genler( ki bakteriler antibiyotiği diğer bakterilere karşı kendilerini koruma aracı olarak kullanırlar) ya da antibiyotik direnç genleri mevcut. Bu haliyle plasmid bakterinin doğal parçası. Bugün bizim klonlama için kullandığımız yapay plasmidler de, bakterilerdeki doğal plasmidlerden esinlenilerek düşünülmüş. Bakteri plasmidlerinin kendilerini çoğaltabilme özelliği ve antibiyotik direnç genleri klonlama vektörlerinin anahtar kısımlarını oluşturup, bunlar üzerinde çeşitli düzenlemeler ile istenen klonlama plasmidleri elde edilmiş durumda.   Bu konuda plazmidlerin kromozomal DNA'dan koparak oluştuğuna dair bir teori var. bu kopan DNA parçalarının replikasyon orijinleri de mevcut. bazı bakterilerde tekrar kromozom DNA'sına entegre olabilen plazmidler mevcuttur. bunlara epizom denir. umarım sorunuzun cevabı olmuştur.

http://www.biyologlar.com/ilk-plazmid-nasil-olusmustur

Gen Düzenleyen Protein

Bilim insanları gen-düzenleyen protein yapısını keşfettiler. Iowa State Üniversitesi Bitki Patolojisi ve Mikrobiyoloji Bölümü’nde Prof. Adam Bogdanove ile aynı bölümün eski mezunlarından Matthew Moscou iki buçuk yıl içinde bitki patojen bakterilerin bir çeşit proteininin, bitki genomundaki özel dizileri tanıyıp bu dizilere nasıl bağlandığını keşfetti. Araştırmacılar bu keşifleri ile isimlerini dünya çapında duyurdular. Iowa State Üniversitesi eski profesörü Dan Voytas ve yine aynı üniversitenin Genetik, Gelişim ve Hücre Biyolojisi Bölümü üyesi Bing Yang’ın öncülüğünü yaptığı çalışmaların sonucunda geçen yıl Minnesota Üniversitesi’ndeki Bogdanove ve arkadaşları, genlerin fonksiyonlarını manipüle etmek için DNA’yı modifiye eden enzimlerle birleşebilen proteinleri gösterdiler. TAL efektör nükleazlar (TAL effector nuclease) ya da TALEN olarak adlandırılan bu proteinler Bogdanove’a göre model bitkilerdeki ve hayvan sistemlerindeki gen fonksiyonlarının daha iyi anlaşılması için veya hayvan ve bitkilerin özelliklerini geliştirebilmek için ve hatta insan genetik hastalıklarının tedavisi için kullanılabilir. Aslında bu proteinlerin seçilen DNA dizisine bağlanabilirliğinin kolayca tasarlanabilmesi, insan kök hücresi dahil birçok faklı hücre tipine olan yararını gösteren çalışmalarda hareketlenmeye yol açtı. Büyük oranda TALEN’lerdeki ilerlemeler sayesinde, nükleazlar yoluyla gen düzenlenmesi Nature Methods dergisi tarafından “2011 Yılın Metodu” olarak seçildi. Şimdi ise Bogdanove ve Seattle’daki Fred Hutchinson Kanser Araştırma Merkezi araştırmacıları bir sonraki basamak olarak DNA’ya bağlanan TAL efektörünün 3 boyutlu yapısını belirlemeyi amaçlıyor. Bulgular, Science dergisinin gelecek sayısında çıkacağı için geçen hafta önemli makalelerin daha önce yayınlandığı Science Express web sitesine gönderildi. TAL efektörünün görselleştirilmesi ve DNA çift sarmalı ile fiziksel etkileşiminin nasıl olduğunun belirlenmesi sayesinde bilim insanları bu proteinlerin belirli DNA dizilerini tanıyıp onlara bağlanma biyokimyasını daha iyi anlayabilecekler. Bogdanove’a göre bu yöntem, bilim insanlarının genomda hedef proteinlerin farklı yerlere yönlendirmesine yol açacak ve böylece bu proteinlerin istenilen yere daha iyi bağlanıp istenilmeyen yere bağlanmamasını sağlayacak. “Bu gerçek bir güzellik, şimdiye kadar doğada buna benzer bir şey yok” diyen bilim insanı bu yapının temel biyolojik yapıdan çok farklı ve ilginç olduğunu da söylüyor. Bogdanove bu molekülün yapısının belirlenmesi için Fred Hutchinson Merkezi’ndeki protein DNA etkileşimi üzerine uzman olan Barry Stoddard ve hesaplamalı biyolog Phil Bradley ile birlikte çalışıyor. Stoddard tarafından yönetilen grup, sadece bir yıldan biraz daha fazla bir zamanda, geleneksel X-ray kristalografinin tek kombinasyonunu ve yeni bilgisayar temelli modelleme yöntemlerini kullanarak projeyi tamamladı. STARWARS21

http://www.biyologlar.com/gen-duzenleyen-protein

ENDOKRİN SİSTEM

Endokrin sistem, başlıca köken aldıkları epitel ile ilişkilerini kaybetmiş bezlerden meydana gelmiştir. Bu bezlerin duktusları olmayıp salgılarını (hormonlar) direkt olarak ya kan ya da lenf dolaşımına boşaltırlar; dolayısı ile bu tip bezlere duktussuz bezler veya iç salgı bezleri denir. Vücudun endokrin salgı yapan dokuları üç ayrı şekilde görülür: 1- Bağımsız ayrı bezler halinde; bu tip bezler saf endokrin fonksiyona sahiptirler. Örneğin hipofiz, tiroid, paratiroid ve suprarenal bezler. 2- Ekzokrin bezlerin veya diğer organlar içerisinde dağılmış endokrin hücre grupları şeklinde bulunurlar. Bu grupta, pankreasta Langerhans adacıkları, testisin interstisyel hücreleri (Leydig hücreleri), ovaryumda korpus luteum hücreleri, böbreğin juxtaglomerular hücreleri ve lacis hücreleri bulunmaktadır. Bu şekilde hem endokrin hem de ekzokrin salgı yapan bezlere karışık bezler adı verilir. Karaciğer de karışık bir bezdir, ancak buradaki her bir hepatosit hem endokrin hem de ekzokrin fonksiyona sahiptir. Safra salgısını duktuslara, iç salgısını ise direkt kan damarlarına verir. 3- İzole endokrin hücreler halinde; Diffüz nöroendokrin sistem (DNES)’e ait bu tip endokrin hücreler özellikle gastrointestinal ve solunum yolları epiteli içerisinde bulunurlar. Endokrin bezler fonksiyonlarına uygun olarak zengin kan akımına sahiptir, böylece aşırı metabolik ihtiyaçları kolayca sağlandığı gibi, sekresyon ürünleri de direkt olarak kan dolaşımına geçer. Endokrin bezler grup olarak oldukça basit bir mikroskopik yapıya sahiptir; hücre sütunları ve/veya hücre kümelerinden meydana gelmişlerdir. Bu hücresel oluşumlar birbirlerinden sinüzoidler veya kapillerler aracılığı ile ayrılmışlardır. Hücre toplulukları ince bir bağ dokusu ile desteklenmişlerdir. Parankimaları her ne kadar varyasyon göstermezlerse de epitelyal hücrelerden ya da epiteloid karaktere sahip hücrelerden meydana gelmiştir. Endokrin bezler embriyolojik gelişmeleri yönünüden farklılık gösterirler; bezler, grup olarak embriyoda her üç germ tabakasından da gelişirler. Ektodermden gelişenler: Hipofiz, Suprarenal bez medullası ve Kromaffin sistem; Mezodermden gelişenler: Ovaryum, testis ve Subrarenal korteksi; Endodermden gelişenler: Tiroid parankim hücreleri, Paratiroid ve Langerhans adacıkları. Endokrin bez karakteri gösteren plasenta hem maternal ve hem de fötal kısımlara sahiptir. Her bir endokrin bez hormon adı verilen bir veya daha fazla özel madde salgılar. Hormonlar endokrin bez hücrelerinden salgılanarak kan veya lenf dolaşımına katılır ve sonuçta vücudun her tarafında bulunan doku sıvısına dağıtılır. Son çalışmalar hormon ve hormonal aktivite gösteren bileşiklerin kan dolaşımı yanında, bağ doku boşluğuna da salındığını göstermiştir. Böylece hedef hücrelere komşu olan hücreleri etkileyerek parakrin kontrolü sağlarlar. Ayrıca bazı hücreler kendi salgıladıkları hormona ait reseptörlere de sahiptirler. Otokrin kontrol denilen bu hormonal aktivite ile hücre kendi kendini kontrol eder. Bir hormon ya belirli bir doku, ya bir organ, ya da tümüyle vücut üzerine etkilidir. Bazı hormonlar ise özellikle belirli dokuları veya organları özel bir şekilde etkiler; bu şekilde hormonlardan etkilenen organlara hedef organlar veya reseptörler denilmektedir. Bir etki yaratabilmek için çok küçük bir miktar hormon yeterli olmaktadır. Bu etki genellikle uyarıcı ya da aktive edicidir, ender olarak da inhibitör tip etkiye sahip olabilir. Çoğu hormonlar hedef hücrelerin içerisine girmezler, hücre membranı üzerinde bulunan reseptörlere ya da hücre içi reseptörlere bağlanırlar. Hormonların hücre yüzey reseptörüne bağlanmasıyla adenilat siklaz enzimi aktive olur. Bu membran enzimi hücre içi siklik adenozin monofosfat (cAMP), siklik guanozin monofosfat (cGMP) konsantrasyonunu artırır ve cAMP, cGMP sekonder mesanger (haberci) gibi davranarak o hücrenin programlandığı fizyolojik cevabı başlatır. Hücre içi reseptörler ise steroidler ve tiroid hormonları tarafından kullanılır. Kromozomal DNA’ya bağlanarak RNA polimeraz aktivitesini artırırlar ve hücre metabolizmasını regüle edecek yeni proteinlerin sentezini sağlarlar. Düzenleyici sistemi oluşturan hormonlar önceden var olan hücre metabolizması kontrolü üzerine etki ederler. İlaveten, endokrin bezler kendilerini düzenlemek üzere birbirlerine de oldukça karmaşık pek çok yollarla etkide bulunurlar. Pek çok hormon sinir sistemi üzerinde de etkili olur. Bazı endokrin bezler ise nöral mekanizmalar tarafından düzenlenir. Bu karşılıklı düzenleme kontrolü hem endokrin hem de nöral komponentleri gerektirir. Böylece her iki sistemin, nöroendokrin sistem adı altında tek bir sistem halinde toplanması gerekmektedir. Hormonlar kimyasal yapıları yönünden de oldukça farklılık gösterirler. Üç sınıfta incelenebilirler: 1- Steroid hormonlar: Kolesterol içeren bileşiklerdir. Suprarenal korteksten salınan adrenokortikal hormonlar, testiste Leydig hücrelerinden salınan testosteron, korpus luteumdan salgılanan östrojen ve progesteron bu grup hormonlara örnektir. Kan dolaşımına salınıp androjen bağlayıcı protein ile hedef hücreye taşınırlar. 2- Protein hormonlar: Hipofizden salınan prolaktin, pankreastan salınan insülin, glukagon ve paratiroid hormonları, FSH, LH, büyüme hormonu (GH), ACTH, antidiüretik hormon (ADH), oksitosin, interlökin ile gastrointestinal ve solunum sisteminin enteroendokrin hücrelerinin salgısı protein yapısında hormonlardır. 3- Amino asit ve araşidonik asit analogları ve türevleri: Kateşolamin, prostaglandin, prostasiklin ve lökotrien içerirler. Tiroid bezinden salınan tiroksin, suprarenal medulladan salınan norepinefrin bu tip hormonlara örnektir. Bazı endokrin bezlerde, salgı, yapıldığı hücre içerisinde toplanır (Langerhans adacıkları), diğerlerinde ise salgı materyali etrafı salgı hücreleri ile çevrili merkezi bir boşlukta toplanır, böylece bir follikül meydana gelmiş olur (Tiroid bezi). Suprarenal kortekste ise salgı sentez edilir edilmez salgılanır. Hormonal üretim; hedef organ tarafından geri etki (feedback) mekanizmalarıyla kontrol edilir. Negatif feedback orijinal uyarıyı azaltırken, pozitif feedback orijinal uyarıyı artırıcı etki yapar.

http://www.biyologlar.com/endokrin-sistem

BAKTERİ GENETİĞİ

Canlıların tüm özelliklerinin, kalıtsal olarak nesilden nesile aktarıldığı öteden beri bilinen bir gerçektir. Yaşamın temel maddeleri kabul edilen nükleik asitler (DNA=deoxyribonucleic acid, RNA=ribonucleic acid) üzerinde yapılan incelemeler, kromozom haritalarının çizilerek, özellikle mikroorganizmalar arasındaki ilişkilerin ortaya konmasında, tüm canlıların sayısız özellik ve biyolojik fonksiyonlarının açıklanmasında yardımcı olmuştur. Çalışmalar ökaryotik ve prokaryotik yapıya sahipolan tüm hücrelerde, genlerin replikasyonu ve fonksiyonundan sorumlu olan yapının DNA olduğunu göstermiştir. RNA genomuna sahip genuslarda ise bu görev RNA’dadır. Tüm canlılarda genlerin replikasyonu (eşleştirilmesi) ve çalışma prensipleri aynı temele dayanmakla birlikte, kromozomların biçim ve bölünme sırasında gösterdikleri birtakım değişiklikler (mitoz, mayoz) gibi aralarında bu temeli bozmayan bazı farklar bulunabilir. Nükleik Asitlerin Yapısı: 1. Deoksiribonükleik Asid (DNA): DNA molekülleri, nükleotid adı verilen yapıtaşlarından meydana gelen iki polinükleotid iplikçiğinin, sarmal biçimde birbirine bağlanması ile oluşan oldukça büyük moleküllerdir. Nükleotidlerin yapısında, - bir pürin veya pirimidin bazı, - 5 karbonlu bir şeker (pentoz) - ester bağı oluşturan fosfat molekülü üç temel eleman bulunur. Pürin bazları Adenin (A) ve Guanin (G), pirimidin bazları ise Sitozin (S) ve Timin (T)’den oluşmuştur. Pentoz molekülü DNA’da deoksiriboz, RNA’da ise riboz yapısındadır; nükleik asitler şekerlerin yapılarına göre adlandırılır. Pürin veya pirimidin bazlarının pentoz molekülleri ile yaptıkları bileşiklere nükleosid adı verilir. Nükleosidler şeker (pentoz) moleküllerinin yapısında bulunan karbon atomlarının, pürin veya pirimidin yapısındaki nitrojen atomlarına bağlanması suretiyle oluşturulurlar. Nükleosidlerin pentoz molekülleri arasında (5¢ ® 3¢ yönünde), fosforik asidin ester bağları oluşturmasıyla da nükleotidler meydana gelir. Nükleotidlerin polimerizasyonu ile oluşan DNA iplikciği bir polinükleotid olup, DNA molekülü bu özelliğe sahip iki iplikciğin yan yana gelip, hidrojen bağları ile bağlanması sonucu meydana gelen sarmal bir yapıdır. Hidrojen bağları Adenin ile Timin arasında iki (A=T), Sitozin ile Guanin arasında ise (CºG) adet olacak şekilde belli kurallara göre gerçekleşir. O halde bir DNA molekülündeki Adenin miktarı Timin miktarına, Sitozin miktarı da Guanin miktarına eşit olmaktadır. Ancak bir DNA molekülünde bulunan A+T miktarı, C+G miktarı ile eşit değildir. (A+T)/(C+G) oranı, her canlı türü için özgül olup değişmez niteliktedir. Bu nedenle bu özellikten mikroorganizmaların sınıflandırılmasında yararlanılmakta, G+C’nin tüm DNA molekülüne oranı birbirine yakınlık gösterenler aynı cins ve türe dahil edilmektedir. Bir DNA molekülündeki pürin ve pirimidin bazlarının (A, T, C, G)sayısı ve diziliş biçimi, her canlı varlık için değişmeyen ve özgüllük gösteren bir genetik yapı özelliğidir. Bunun doğal bir sonucu olarak doğada milyonlarca farklı canlı türü ve bu türlerin herbirinin birbirine benzemeyen bireyleri (fenotip) bulunmaktadır. Bir canlının fenotipini belirleyen ve sayıları binlerce olabilen biyolojik özellik ve fonksiyonlarının her biri de spesifik genetik yapısının bir ürünüdür. Yani her bir biyolojik özellik ve fonksiyondan “gen” adı verilen genetik birimler sorumludur. Genler sorumlu oldukları fonksiyonlarısentez ettirdikleri enzimlerle gerçekleştirmektedir. Belli sayı ve sıra ile yan yana gelen aminoasidlerin polimerizasyonu sonucu oluşan herbir protein molekülünün, gen üzerinde spesifik bir kodlama düzeni vardır.Protein molekülü ile ilgili kodlama, pürin ve pirimidin bazları içeren nükleotidlerin üçlü gruplar halinde dizilmesi ile sağlanmaktadır. Her biri bir aminoasidi kodlayan bu üçlü gruplara (taban üçlüsü=triplet) genetik dilinde kodon adı verilmektedir. Proteinlerin yapıtaşı olan aminoasid türlerinin sayısı yirmi olup, pürin ve pirimidin bazlarının üçlü gruplar halinde yan yana gelmeleri sonucuoluşacak olan kodon sayısı daha fazladır. Yapılan çalışmalar 64 değişik kodon oluşabileceğini göstermiştir. DNA molekülünü oluşturan iki polinükleotid iplikçiği birbirinden ayrılabilir ve herbir iplikçik, önceden karşısında bulunan ve kendisini tamamlayan diğer iplikçiği yeniden ve aynen oluşturabilme yeteneğindedir. Başka hiçbir molekülde bulunmayan bu özellik sayesinde, üreme sırasında birbirinden ayrılan iki polinükleotid zinciri (iplikçik), karşıtı olan diğer zinciri sentezleyerek aynı yapı ve özellikte iki DNA molekülü meydana getirebilmektedir. Bu olaya replikasyonyani DNA’nın kendi kendini eşletmesi adı verilir. Bakterilerde DNA’nın Replikasyonu: E. coli ve S. typhimurium ile yapılan çalışmalar, bakteri kromozomlarının çember biçiminde olduğunu göstermiştir. DNA sarmalının replikasyonu “replication origin” adı verilen bir noktadan başlamaktadır. DNA bu nokta aracılığı ile mezozoma bağlanmış olup, mezozomda replikasyon için gerekli enzimler bulunmaktadır. Replikasyonun hücrenin bölünmesi ile birlikte, düzenli bir biçimde gerçekleşmesi ise kromozomun belli bir yerinde bulunan özgül bir genin denetimi altındadır. Replikasyonda önce, mezozomdan itibaren iki DNA iplikçiği birbirinden ayrılmaya başlar ve ayrılan polinükleotid iplikçiklerinden 5¢ uçlusu, mezozomun yakınındaki ikinci bir noktaya bağlanır. Çember biçimindeki DNA (bakteri kromozomu) saatin ters yönünde dönerken, polinükleotid iplikçikler de bir yandan birbirinden ayrılıp, diğer yandan da ayrılan her bir iplikçik hemen kendi karşılığını (tamamlayıcı iplikçik) sentezlenir. DNA’nın dönüşü tamamlanıp iki polinükleotid iplikçiğin ayrılması tümüyle gerçekleştiğinde, bakteri içinde birbirinin tıpatıp benzeri olan iki DNA sarmalı oluşmuştur. Bu sırada uzayan bakteri hücresinde, ana bakteri DNA’sının iplikçiklerinin sitoplazma zarında bağlı olduğu noktalar (mezozom)da birbirinden uzaklaşmışlardır. Bunu takiben önce sitoplazmik zar, arkasından hücre duvarı içeriye doğru girinti yapar. Böylece bakteride transvers (uzayan bakteriyi enine ikiye bölen) bir membran ve duvar yapımı, dış tabakalardan içeriye doğru tamamlanarak içinde yenisentezlenen nükleer materyal bulunan iki yavru hücre oluşur. Bakterilerde her ne kadar mitoz mekiği bulunmuyorsa da, transvers membran o şekilde oluşur ki, DNA’nın replikasyonu ile meydana gelen iki yeni kromozomdan her biri yavru hücrelere gider ve bu hücreler birbirinin tıpatıp benzeri olur. DNA’nın replikasyonu sırasında bir takım enzim ve proteinler görev almaktadır. Replikasyonun başlangıcında, başlatma kompleksi (initation complex) adı verilen ve replikasyon noktası ile DNA giraz ve RNA polimeraz gibi enzimlerin de aralarında bulunduğu, çeşitli proteinler uygun yerlerde birikir. Oluşan polinükleotid zincirlerinin uzaması DNA polimeraz III, uç kısımlarından bağlanması ise DNA ligaz enzimleri aracılığı ile gerçekleşir. Bakterilerdeki kromozomal DNA’nın replikasyonu ile ilgili kurallar, ekstrakromozomal (kromozom dışı) DNA elemanları (plazmid, bakteriyofaj) için de geçerlidir. Bu şekilde, hücre içinde kromozomal DNA’dan bağımsız olarak bulunan ve kendi kendine replike olabilen DNA yapısındaki birimlere replikonadı verilir. DNA üzerindeki genler gelişi güzel dizilmeyip, belirli bir düzen içinde bulunurlar. Birbiri ile ilişkili olanlar genellikle “operon” adı verilen gen gruplarını oluştururlar. Operonlarda birbiri ile çok yakın ilişkili bunların bir arada uyumlu çalışmalarını sağlayan yardımcı genler de bulunur. Bir DNA molekülünün uzunluğu, bin baz çiftini tanımlayan kilobase pairs (kbp) ile ifade edilir. DNA molekülünün ikinci önemli özelliği ise, gerektiğinde üzerinde bulunan nükleotid sırasına uygun özellikte ribonükleik asid (RNA) molekülleri oluşturularak, hücrenin biyolojik fonksiyonlarını yönetmektir. 2. Ribonükleik Asid (RNA). Yapısı genel olarak DNA molekülne benzer. DNA’dan farklı olarak yapısında deoksiriboz yerine riboz, Timin (T) yerine onun gibi bir pirimidin olan Urasil (U) bulunur. Ayrıca RNA molekülü çift iplikli bir sarmal olmayıp, tek iplikli bir polinükleotid zincirinden oluşmuştur. Bununla birlikte, bu iplikçiğin kendi üzerine katlanıp, karşılıklı gelen pürin ve pirimidin bazlarının (A-U ve C-G) birleşmesi sonucu, yer yer çift katlı RNA bölgeleri meydana gelir. Hücre içinde üç tip RNA bulunur: - Mesaj ileten RNA (mRNA) - Ribozomal RNA (rRNA) - Transfer RNA (tRNA) Mesaj ileten RNA (mRNA) Her biri ayrı bir protein molekülünü yapımından sorumlu olan genlerdeki bilginin, proteinlerin yapım yeri olan ribozomlara ulaştırılması gerekir. DNA ‘da bulunan ve her biri ayrı bir amino asidin yapımından sorumlu olan üçlü pürin ve pirimidin bazlarının karşısına , uygun bazların gelmesiyle (A-U, C-G, G-C v.s.) oluşan nükleotidler, mRNA’yi meydana getirirler. DNA’nın tek iplikçiğinin kalıp olarak kullanılıp, RNA polimeraz enzimi aracılığı ile mRNA’nın oluşması işlemine transkripsiyon (kopya çıkarma) adı verilir. Genler böylece, oluşturdukları mRNA’ya kendilerinde bulunan protein yapımı ile ilgili bilgiyi aktarmış, yani yapılması istenen proteinin kalıbını vermiş olur. Ribozomal RNA (rRNA): Hücredeki tüm RNA’nın yaklaşık %80’nini oluşturan rRNA, ribozomlardaki proteinlere bağlı olarak bulunur. Yapılarında protein ve rRNA bulunan ribozomlar, biri büyük diğerii küçük iki alt birimden oluşmuşlardır. Bakterilerde büyük birim 50S, küçük birim 30S total ribozom 70S büyüklüğünde olduğu halde, ökaryotik hücrelerde büyük birim 60S, küçük birim 40S ve total ribozom ise 80S büyüklüğündedir. Transfer RNA (tRNA). Bakterilerde genetik materyalin küçük veya büyük bir bölümü bir bakteriden diğerine çeşitli mekanizmalar aracılığı ila aktarılıp, sonunda önemli genetik değişiklikler oluşabilmektedir. Verici bakteriden alıcı bakteri hücresine, bakteri genomunun aktarılması sonucu her iki bakteri hücresinin genetik özelliklerini birlikte içeren melez bakteriler meydana gelirler. Bakterilerde görülen bu olaylar sırasında, yüksek canlılarda olduğundan farklı olarak, iki hücrenin çekirdeklerinin tümü birleşmemekte, alıcı bakterinin kromozomu yalnız belli bir bölüm için diploid (benzer genlerden çift dizi taşınması) duruma geçmektedir. Kısmi bir zigot oarak da nitelendirilen melez bakteride, verici hücreden alınan genetik materyale ekzogenot, bunun alıcı hücredeki karşılığına ise endogenot denir. Alıcı bakteri DNA’sının replikasyonu sırasında, ekzogenot da replike olur ve aralarında meydana gelen çaprazlaşmalar sonucu, alıcının DNA’sına vericiden gelen ekzogenot eklenir. Bu bakteriden oluşacak yavru bakteriler, alıcı hücrenin genomuna taşırlar. Verici bakteriden aktarılan bir DNA segmentinin alıcının genomuna girip, alıcı bakteriye birtakım yeni özellikler kazandırması mümkündür. Böylece meydana gelen olaya rekombinasyon (yeni bileşim), oluşan melez bakteriye rekombinant (yeni bileşen) adı verilir. Bakteride rekombinasyon olayları üç ana mekanizma ile meydana gelmektedir: 1. Transformasyon 2. Transdüksiyon 3. Konjugasyon Transformasyon: Herhangi bir aracı (ikinci bir canlı hücre veya bakteriyofaj) bulunmaksızın, verici bakteri tarafından ortama bırakılmış olan DNA’nın alıcı bakteri tarafından alınarak oluşan bir rekombinasyon türüdür. Verici bakterinin DNA’sı ortama, genellikle bakterini kendiliğinden parçalanıp erimesi veya bazı kimyasal maddeler aracılığı ile ekstraksiyonu sonucu salınır. Bu genetik materyalin alıcı hücre tarafından alınabilmesi için, deoksiribonükleaz enziminin etkisinden korunmuş olması ve alıcı hücrenin DNA moleküllerini hücre içine alabilecek yeteneğinin bulunması gerekir. Transformasyon olayının mekanizması çok iyi bilinmemekle birlikte, gözlemler alıcı bakterinin ancak büyük DNA segmentlerini (4x105’den büyük) ortamdan alabildiğini, çift iplikli DNA’nın tek iplikli DNA’ya oranla daha büyük bir sıklıkla hücre içine alınabildiğini göstermiştir. Ayrıca bu olayda, alıcı bakterilerin yüzeylerinde bulunan DNA tanıma bölgelerinin de rol oynayabileceği bildirilmiştir. Bu konu ile ilgili çalışmaların çoğu pnömokoklar üzerinde yapılmış olmakla birlikte, Haemophilus influenzae, Bacillus subtilis, Neisseria gonorrhoeae, Escherichia coli gibi bakterilerde ede transformasyon gözlendiği bildirilmiştir. Transformasyon sonunda, alıcı bakterilerde kapsül, flajella oluşumu ile değişik enzimatik reaksiyonlar gözlenebilmektedir. Transdüksiyon: Bir bakteriye ait DNA segmentlerinin, bir bakteriyofaj aracılığı ile diğer bir bakteriye aktarılması olayıdır. Bakteriyofajlar, bakterilerin zorunlu parazitleri olup, ancak canlı bakteri hücreleri içinde replike olabilirler ve bu ilişki sonucu çoğunlukla içinde çoğaldıkları bakterinin parçalanıp erimesine yol açarak, bir başka bakteriyi enfekte etmek üzere serbest kalırlar. Bakteriyofajlar genellikle kendileri için spesifik olan bakteri hücrelerine kuyrukları ve kapsidleri ile yapıştıktan sonra (adsorbsiyon), faj genomu (DNA veya daha az sıklıkla RNA yapısında) bakteri içine girer. Bunu takiben, bakteri hücresinin biyolojik fonksiyonları yeni fajların yapımı doğrultusunda yönledirilir. Yani bir yandan faj DNA’sı (veya RNA genomu), diğer taraftan da fajın yapısal proteinleri bakteri hücresi tarafından, bakteriyofaj genomundaki bilgiler doğrultusunda sentezlenir. Kısa sürede bakteri hücresinin içinde, yeni sentezlenen faj birimleri birbiriyle birleşip olgun bakteriyofajları oluştururlar. Sonunda bakteri hücresinin erimesiyle, fajlar serbest hale geçerler ve yeni bakterileri enfekte ederler. Bazı bakteriyofajlar ise konak bakteri hücresini eritmeyip onunla birlikte ortak bir yaşam sürdürürler. Bu yaşam biçiminde faj DNA’sı, bakteri DNA’sı ile birleşip bütünleşmiştir (profaj). Bakteri DNA’sının replikasyonu sırasında, onunla bütünleşmiş olan faj DNA’sı da replike olur ve meydana gelen yavru bakterilerin genomu ana bakterilerinkine benzer. Genomlarında profaj taşıyan bakteriler hayatlarını bu şekilde sürdürebilirler. Ancak profajın bakteri DNA’sından ayrılıp, bakteri hücresi içinde bağımsız olarak replike olması sonucu, yeni oluşan faj partikülleri nedeniyle konak bakterilerin eridikleri de gösterilmiştir. Profaj ile biyolojik bir denge içinde yaşayan ancak dengenin herhangi bir nedenle bozulması halinde, sonunda kendisini de ölümüne yol açacak olan bakteriyofajları oluşturabilen böyle bakterilere lizojenik bakteri, konak bakteri ile birlikte ortak bir yaşam süren bakteriyofaja da temperate (ılımlı=iyi huylu) faj adı verilmektedir. Özetle belirtmek gerekirse, transdüksiyonda bir bakteriyofaj aracılığı ile bakteriden bakteriye genetik materyal veya bir DNA segmenti aktarılmakta böylece alıcı bakteri, verici bakteriye ait bazı özellikleri kazanmaktadır. Salmonella, Shigella, Escherichia, Pseudomonas, Vibrio, Proteus cinsleri başta olmak üzere birçok gram negatif bakteri ile bazı gram pozitif bakterilerde (Bacillus, Corynebacterium cinsleri, stafilokok ve streptokokların bazılarında) transdüksiyon sonucu rekombinasyon oluşmaktadır.Transdüksiyonun değişik iki tipi bilinmektedir: 1. Lokalize (kısıtlı) tarnsdüksiyon:Bu tipte transdüksiyon yapabilen ılımlı fajların en iyi bilinen örneği E.coli’nin l (lambda) fajıdır. Bu nedenle bu tip transdüksiyona l fajı tipi transdüksiyon da denmektedir. Bu bakteriyofaj girdiği bakterinin (E.coli) kromozomunun hep aynı bölgesine yapışıp entegre olduğu için, yeni bakteriye daima aynı DNA segmentini ve aynı özelliği aktarır. 2. Jeneralize (kısıtlanmamış) transdüksiyon: Konak bakterinin tüm genleri alıcı bakteriye aktarılma bakımından eşit şansa sahiptir. Konjugasyon: Genetik materyalin bir bakteriden diğerine bu iki bakteriningeçici teması sonucu aktarılmasıdır. Birçok enterik bakterinin konjugasyon yaptığı bilinmektedir. E. coli bakterisinin K12 suşunda yapılan ilk gözlemlerde, bu olayda bazı bakterilerin daima verici, diğerinin ise alıcı özellik gösterdiği saptanmıştır. Bakteriye verici özelliğini, ekstrakromozomal bir DNA segmenti olan F (fertilite=seks) faktörü kazandırır.F faktörünün bulunduğu F+ bakteri, bu faktörü taşımayan F- bakteri ile yan yana gelip F faktörünü aktarabilmektedir. F faktörü bir replikondur. Yani sitoplazma içinde, bakteri kromozomundan bağımsız olarak replike olmakta ve yeni oluşan yavru bakterilere geçebilmektedir. Sonraları F faktöründen başka genetik yapıların da bu çeşit aktarmalarla bakteriden bakteriye geçip, aktarıldığı bakteriye değişik birtakım özellikler kazandırdığı anlaşılmıştır. Bakterilerde kromozoma eklenmeden bulunan, replike olabilen ve aktarıldığı bakteriye birtakım biyolojik özellikler kazandıran DNA segmentlerine plazmid adı verilir. F faktörü de bir plazmid olup, çember biçiminde ve çift iplikli DNA yapısındadır. Bakteri kromozomu gibi bir ucu ile sitoplazmik zara tutunur, kromozomla eş zamanlı fakat ondan bağımsız olarak replike olur. F faktörüne sahip olan bakteri, bu faktörü taşımayan bakteri hücreleri ile yan yana gelip, aralarında köprüler oluşturarak, alıcı hücreye F faktörünü veya aynı zamanda bakterinin kromozomundan bir parçayı aktarbilme yeteneğine sahiptir.Bakteriden bakteriye genetik madde aktarılmasını yöneten tradiye ismlendirilen genler, F faktörü DNA’sında bir operon tarafından düzenlenirler. Konjugasyon bu operondaki bazı genlerin yönetimi altında, bakteride seks pilusu (F fimbriası) adı verilen bir pilusun yapılması ile başlar; yalnız F+ bakterilerde bulunan bir pilustur. İki baketrini yan yana gelip birleşmesi sırasında, F faktörü de bakteri kromozomu gibi replike olur ve DNA’nın çift iplikçikleri birbirinden ayrılır. DNA iplikçiklerinden biri F- olan alıcı bakteriye geçer, diğeri verici bakteri de kalır. Bunu takiben her iki bakteride de bu iplikçiklerin karşıtı olan iplikçikler sentezlenerek iki hücre de F+ olur. F+ bakteriden F- bakteriye, Ffaktörünün aktarılması oldukça yüksek oranda gerçekleşebilir, öyle ki bazen F- hücrelerin tümünün F+ oldukları saptanmıştır. Bununla birlikte, verici bakteriye ait kromozomal DNA segmentlerinin, alıcı bakteriye aktarılma sıklığı oldukça seyrek olmaktadır (10-4-10-5) olmaktadır. Bunun için F faktörünün verici bakteri DNA’sında uygun bir bölgeye yerleşmesi gerekmektedir; böylece F faktörü bakteri DNA’sı ile bütünleşmektedir.Yüksek sıklıkla rekombinasyon yapan (Hfr=high frequency of recombination) hücreler bu şekilde oluşmaktadır. Bu durumda bakteri kromozomunu harekete geçirerek alıcı bakteriye birçok genetik özellik kazandırabilmektedir. Plazmidler: Plazmidler, bakteri hücrelerinin sitoplazmasında, kromozomal DNA’dan bağımsız olarak bulunan ve replike olabilen ekstrakromozomal DNA segmentleridir. Bu genetik elemanlar, bulnudukları ve aktarıldıkları bakteriye birtakım değişik biyolojik yapı ve fonksiyon özellikleri kazandırır. Bakterilerin, plazmidler tarafından kodlandığı bilinen birtakım fenotipik özellikleri arasında, antibiyotiklere, ağır metal iyonlarına, ultraviyole ışınlarına gösterdikleri direnç, çeşitli enzim ve toksinler oluşturma, konak hücreye adherans, kolonize olma, üreaz oluşturma, çeşitli karbonhidratların fermentasyonu sayılabilir. Plazmidler bakteride kendiliğinden oluşmazlar, başka bakterilerden aktarılırlar. Bulundukları bakterilerden, spontan olarak kaybolabilecekleri gibi, plazmid replikasyonunu inihbe eden bazı maddeler aracılığı ile, deneysel olarak da ortadan kaldırılabilirler. Plazmidler bakteriden bakteriye genellikle konjugasyonla aktarılırlar. Bilinen plazmidlerin belli başlı örnekleri, F faktörleri, direnç plazmidleri, stafilokok plazmidleri ve virulans plazmidleridir.

http://www.biyologlar.com/bakteri-genetigi

Hipotez, Olgu ve Bilimin Doğası

Hipotez, Olgu ve Bilimin Doğası http://evrimcalismagrubu.org/ceviriler/37-ceviriler/68-hipotez-olgu-ve-bilimin-doas.html Dilara Karadeniz tarafından yazıldı Çarşamba, 30 Nisan 2008 23:12 Douglas Futuyma, çeviren Mehmet Cem Kamözüt Örneğin, DNA’nın genetik malzeme olduğundan nasıl emin olabilirsiniz? Ya bunu “kanıtlamış” olan bilimciler bir hata yapmışlarsa? Kesinlikle doğru olduğu gerçekten kanıtlanmış bir şey var mıdır? Bilim, dünyayı algılamanın farklı ve eşit derecede geçerli biçimlerinden yalnızca biri, baskın Batılı biçimi midir? Evrim bir gerçek midir, yoksa bir kuram mı? Ya da tıpkı yaratılışçıların benimseme hakkına sahip oldukları karşı görüş gibi, bu da benim benimseme hakkına sahip olduğum görüş mü? Varsayımsal bir örneği ele alalım. Bilinmeyen bir hastalıktan ölmekte olan koyunların ölüm nedenini belirlemekle görevlendirildiniz. 50 hasta, 50 sağlıklı koyundan doku örnekleri aldınız ve hasta hayvanların 20 tanesinin, sağlıklı olanların da yalnızca 10 tanesinin karaciğerinde bir tekhücreli teşhis ettiniz. Bu farklılık, iki koyun grubunun söz konusu tekhücrelinin görünme sıklığı açısından bir fark göstermediğini söyleyen SIFIR HİPOTEZİNİ reddetmeye yeterli midir? Bu soruya yanıt verebilmek için istatistiksel testler yaparak bu sayılar arasındaki farklılığın sırf şans yoluyla ortaya çıkıp çıkamayacağına bakarsınız. Ki kare (χ2) istatistiğini hesaplarsınız (burada bu değer 4,76’dır), bir ki kare değerleri tablosuna bakar ve “0,025 < p < 0,05” ifadesini bulursunuz. Benzerleriyle neredeyse tüm bilimsel veri analizlerinde karşılaştığınız bu ifade ne anlama gelir? Bulduğunuz farklılığın (hasta ve sağlıklı koyunlardan aldığınız örneklerin rastgele olduğu varsayımı altında) sırf şans eseri gerçekleşmiş olma olasılığının –yani gerçekte hasta koyunlarla sağlıklı koyunların sözkonusu tekhücreli ile enfekte olma oranları arasında bir farklılık olmaması olasılığının– 0,05’ten küçük ama 0,025’ten büyük olduğu anlamına... Bilimdeki her deney ya da gözlem daha büyük olası gözlem evreninden (bizim örneğimizde tüm koyunlar) alınan örneklemlere dayanmaktadır ve her durumda eldeki verinin bu daha büyük evrene ilişkin gerçekliği yanlış temsil etme olasılığı vardır. Yani ilişkisizlik hipotezini –koyun grupları arasında bir farklılık olmadığı, deney sonuçlarıyla oynanmasına bağlı bir etki olmadığı, ya da belirli değişkenler arasında korelasyon olmadığı hipotezini– yanlışlıkla reddetmek her zaman olanaklıdır. Ne mutludur ki bazı durumlarda, doğru bir ilişkisizlik hipotezini reddetme ve yanlış olan alternatif hipotezi doğru olarak kabul etme olasılığı 0,00001 ya da daha az olabilir. Bu durumda ilişkisizlik hipotezini güvenle reddedebilirsiniz, ama kesin olarak emin olamazsınız. O halde 100 koyunla yapılan çalışma hasta koyunlarda söz konusu tekhücrelilere rastlama olasılığımızın daha fazla olduğu varsayımını desteklemektedir; ama yalnızca zayıf bir şekilde. Ölümün nedeninin tekhücreliler olabileceğini düşünüyor ama korelasyonun yetersiz olmasından dolayı endişe duyuyorsunuz. Siz de örnekleminizi 1000 koyuna çıkardınız, karaciğer biyopsisi yaptınız; örneklerinizi tekhücreliler açısından (düşük yoğunlukta olmaları nedeniyle ilk çalışmanızda gözden kaçırmış olabileceğiniz vakarı da açığa çıkarak biçimde) daha detaylı incelediniz; ertesi yıl hangi koyunların öldüğünü kaydettiniz. Büyük bir hoşnutlukla gördünüz ki tekhücreliye rastlamadığınız koyunların yalnızca %5’i ölürken enfekte koyunların %95’i öldü. Hayatta kalanlar yıl sonunda kesildiklerinde görünürde sağlıklı olan koyunlarda hala bir enfeksiyon belirtisine rastlanmadı. Zafererinizle övünen bir biçimde danışmanınıza ölüm nedeni olarak tekhücreliyi rapor ettiniz. Doğru mu? Yanlış, dedi size. Diğer hipotezleri elememişsiniz. Belki de hastalığa, tesadüfen koyunun görece zararlı tekhücreliye karşı direncini de azaltan bir virüs neden oluyordur. Belki bazı koyunlar ömürlerini kısaltan bir gene sahip ve bu gen aynı zamanda enfeksiyon dirençlerini de azaltıyor. “Yapmanız gereken” diyor, “bir deney”. “Rastgele seçtiğiniz bazı koyunlara tek hücreliyi içeren, diğerlerine de tek hücreli dışında tüm içeriği aynı olan bir sıvı enjekte etmek”. Bunu yapıyorsunuz ve başarısız birkaç denemeden sonra koyunların tek hücreliyi oral yollardan almadıkça enfekte olmadıkları ortaya çıkıyor. Sonuçta deneysel olarak enfekte edilmiş 100 koyunun 90’ının 3 ay içinde öldüğünü, 100 “kontrol” koyununun 95’inin deneyin sürdüğü 1 yıl boyunca yaşadığını memnuniyetle rapor ediyorsunuz. Ki kare testleri p’nin 0,0001’den küçük olduğunu gösteriyor. Yani elinizdeki sonuçların şans sonucu ortaya çıkmış olması son derece düşük bir olasılık. Bu noktada tek hücrelinin hastalığa ve ölüme neden olduğuna dair dikkate değer bir güveniniz olabilir. Ama bunu hala mutlak olarak kanıtlamadınız. Koyunlara yalıtıp enjekte ettiğiniz yalnızca tek hücreli değil de görünmeyen bir virüs de olamaz mı? Koyunlara enjeksiyonu rastgele yaptığınızdan emin misiniz? Yoksa enjeksiyon için farkında olmadan zayıf görünen hayvanları seçmiş olabilir misiniz? Hipotezinize uymayan 15 hayvanın durumunu sizce ne açıklıyor? Ve her ne kadar p < 0,0001 olsa da hala kötü bir “şanslı kura” tutturmuş olma şansınız var, yok mu? Örneği uzatmaya gerek yok, buradan çeşitli dersler çıkarabiliriz. Öncelikle veriler kendi başlarına hiçbir şey anlatmazlar, önceki bilgilerimiz ve kuramımız ışığında yorumlanmalıdırlar. Bu örnekte başka bazı şeylerin yanı sıra (ki kare testi gibi istatistklerin temelinde yatan) olasılık kuramına, deneysel tasarım kuramına ve virüslerin var olduğu ve sonuçlarımızı karıştırabileceği bilgisine gereksinim duyduk. Bilim tarihi, yeni kuram ve bilgiler ışığında düzeltilmesi ya da reddedilmesi gerekmiş olan sonuçların örnekleriyle doludur. Örneğin 1950’lerin sonlarına kadar neredeyse tüm jeologlar kıtaların sabit konumda olduğuna inanıyordu; şimdi tümü levha tektoniği ve kıta kaymalarına inanıyor ve pek çok jeolojik olgunun bunun ışığında yeniden yorumlanması gerekti. İkinci olarak varsayımsal araştırma deneyimimiz güvenilir bir sonuca ulaşmak için pek çok çalışma gerektiğini göstermiştir. Ders kitaplarındaki, bir gerçeği dile getirdiğini söyleyen her tümcenin genellikle en azından bir kişinin yaşamının en az birkaç yılı boyunca büyük bir çaba harcamasını gerektirdiğini gözden kaçırmak kolaydır. Bu nedenle bilimciler sonuçlarını, birazdan tekrar söz edeceğimiz gibi dikkate değer bir güçle savunurlar. Üçüncü olarak ve bu en önemlisidir araştırma, ne kadar dikkatlice ve yorucu bir biçimde tasarlanmış ve gerçekleştirilmiş olursa olsun kanıta yaklaşır ama asla onu tam olarak elde edemez. Kabul ettiğiniz hipotezinizin günün birinde, bugün hayal edemeyeceğimiz tümüyle yeni kuramlar ya da veriler ışığında düzeltilmesi ya da reddedilmesi olasılığı –neredeyse yokmuş gibi görünebilecek olsa da– her zaman vardır. Bunun sonucu olarak neredeyse tüm bilimsel makaleler sonuçlarını, kuşkuya yer bırakan bir biçimde sergilerler. Drosophila genetiği üzerine yeni yayımlanmış bir makalede şu sonucu okudum: Deney “sperm yerdeğiştirmesinin iki bileşenini bir araya getiren farklı mekanizmalar olduğunu düşündürtüyor” (Clark et al. 1995). Aslında veriler harikaydı, deney dikkatlice tasarlanmıştı, istatistiksel analizler örnek olacak nitelikteydi, ama yazarlar görüşlerini kanıtladıklarını savlamıyorlardı. Bilimciler genellikle sonuçlarına muazzam bir güven duyarlar, ama kesinliğe sahip değillerdir. Belirsizliği yaşamın bir gerçeği olarak benimsemek iyi bir bilimcinin dünya görüşü için kaçınılmazdır. Öyleyse bilimdeki her ifade bir HİPOTEZ olarak anlaşılmalıdır. Neyin doğru olabileceğini söyleyen bir ifade. Bazı hipotezler zayıfça desteklenmektedir. Başka bazıları (örneğin dünyanın güneş çevresinde döndüğü ya da DNA’nın kalıtsal malzeme olduğu gibileri) o kadar iyi desteklenmiştir ki, onları olgu olarak görürüz. Olgu denilince, tam bir kesinlikle mutlak olarak doğru olduğunu bildiğimiz bir şey anlamak bir hatadır. Hiçbir şeyi böyle bilmiyoruz (Bazı felsefecilere göre kendimiz de dahil herhangi bir şeyin var olduğunundan bile emin olamayız. Dünyanın tanrının zihnindeki tutarlı bir düş olmadığını nasıl kanıtlayabiliriz?). Doğrusu şudur: Bir olgu bir hipotezdir, ancak delillerle o kadar güçlü desteklenmektedir ki onu doğru olarak kabul ederiz ve doğruymuş gibi davranırız. Bilimcilerin, kuvvetle desteklenmiş hipotezler ya da olgular olarak ortaya koydukları ifadelere duydukları güveni neden paylaşmalıyız? Bilimin sosyal dinamikleri yüzünden. Tek bir bilimci yanılıyor olabilir (ve çok ender de olsa bir bilimci kasıtlı olarak verileri çarpıtabilir). Ama eğer konu önemliyse, alanın ilerlemesi (örneğin bütün moleküler biyolojinin, DNA’nın yapısı ve işlevine bağlı olduğu gibi) bu konuya bağlıysa, diğer bilimciler bulguları kuşkucu biçimde sorgulayacaklardır. Bazıları bilinçli olarak deneyi yinelemeye çalışabilir; başkaları da hipotezin doğru olduğu varsayımıyla araştırmalar yürütecekler ve eğer gerçekte yanlışsa uyumsuzluklar bulacaklardır. Başka bir deyişle bu alanda çalışan araştırmacılar hataları bulmaya çalışacaktır; çünkü kendi işleri ve kariyerleri söz konusudur. Üstelik bilimciler yalnızca entelektüel merakla değil (her ne kadar başarılı olmayı nadiren umabilirlerse de) tanınma ve ünlü olma güdüsüyle de hareket ederler. Yaygın kabul görmüş bir hipotezi yanlışlamak da profesyönel alanda tanınmaya giden yolu açar. Kalıtımın DNA’ya dayanmadığını ya da AIDS’in nedeninin HIV (Human Immunodeficiency Virus, İnsan Bağışıklık Yetersizliği Virüsü) olmadığını gösterebilen bilimci, alanında ünlü olacaktır. Elbette hipotezi ilk ortaya koyanların kaybedecek çok şeyi vardır. Yatırmış oldukları yoğun bir emek –ve hatta– itibarları. Dolayısıyla tipik tutumları, görüşlerini –bazen aksi yöndeki ezici delillere rağmen– tutkuyla savunmak olacaktır. Bu sürecin sonucu her bilimsel disiplinin karşıt hipotezlerin savunucuları arasındaki tartışmalar ve entelektüel savaşlarla dolu olmasıdır. Fikirler arasında, sonucu daha çok delilin ve daha dikkatli çözümlemenin belirlediği, en inatçı skeptiklerin bile uzlaşımsal görüşe kazanılacakları (ya da ölüp gidecekleri) zamana kadar sürecek bir rekabet –bir tür doğal seçilim– vardır. Olgu ve Kuram Olarak Evrim Evrim bir olgu mudur, kuram mıdır, yoksa hipotez midir? Bilimde sözcükler genellikle kesin bir anlamda ve gündelik yaşamdaki kullanımlarından farklı çağrışımlarla kullanılırlar. Bu aşırı önemli bir durumdur ve bu kitapta pek çok örneğiyle karşılaşacağız (uyum, rastgele, korelasyon). Bu sözcükler arasında hipotez ve kuram da vardır. İnsanlar –sanki hipotez delillerle desteklenmeyen bir fikir demekmiş gibi– sıklıkla bir şeyin “sadece” bir hipotez olmasından söz ederler (“sigaranın kansere neden olduğu yalnızca bir hipotezdir” örneğindeki gibi). Ancak bilimde hipotez, neyin doğru olabileceğine ilişkin bilgi birikimimize dayanan bir ifadedir. Zayıf biçimde desteklenmiş olabilir, özellikle de başlarda. Ama görmüş olduğumuz gibi neredeyse bir olgu olacak düzeyde destek de kazanabilir. Kopernik için Dünya’nın Güneş çevresinde dönmesi orta düzeyde desteklenmiş bir hipotezdi; bizim içinse kuvvetle desteklenmiş bir hipotezdir. Benzer biçimde, bilimde bir kuram, desteksiz bir spekülasyon değildir. Bundan ziyade, usavurum ve delillere dayanan, çeşitli gözlemleri açıklayan, uyumlu, olgun, birbiriyle ilişkili bir ifadeler bütünüdür. Ya da Oxford English Dictionary’nin tanımını alırsak bir kuram “bir grup olgu ya da görüngüyü açıkladığı ya da anlaşılır kıldığı düşünülen bir fikirler ve ifadeler sistemi ya da şablonudur; gözlem ya da deneyle desteklenmiş ya da yerleşmiş ve bilinen olguları anlaşılır kıldığı söylenen ya da kabul edilen bir hipotezdir; bilinen genel yasalar, ilkeler, bilinen ya da gözlemlenmiş bir şeyin nedeninin ifadesidir”. Dolayısıyla atom kuramı, kuantum kuramı ve levha tektoniği kuramı sırf spekülasyon ya da görüş değillerdir; (sigaranın kansere yol açtığı hipotezi gibi) hatta iyi desteklenmiş hipotezler de değillerdir. Her biri delillerle kuvvetle desteklenmiş çok çeşitli olguları anlaşılır kılan, iyi işlenmiş, birbiriyle ilişkili fikirler bütünüdür. Bir kuram bir ifadeler ağı olduğundan, genellikle tek bir kritik deneye dayanarak kabul edilmez ya da çürütülmez (basit hipotezlerin başına ise sıklıkla bu gelir). Bunun yerine kuramlar, yeni görüngüler ve gözlemlerle karşılaştıkça evrilirler; kuramın bazı parçaları atılır, düzeltilir, eklemeler yapılır. Örneğin kalıtım kuramı başlangıçta Mendel yasalarından parçacıklı karakterlerin kalıtımı, baskınlık ve farklı karakterleri etkileyen “etmenler”in (genlerin) bağımsız ayrılımından ibaretti. Kısa süre içinde baskınlık ve bağımsız ayrılıma ilişkin aykırı durumlar bulundu, ama parçacıklı karakterlerin kalıtımın çekirdek ilkeleri kaldı. Genetikçiler, yirminci yüzyıl boyunca bu çekirdeği işleyerek, ona eklemeler yaparak Mendel’in düşünebileceğinden çok daha karmaşık ve ayrınıtılı bir kalıtım kuramı geliştirdiler. Kuramın bazı kısımları son derece iyi oturtulmuştur, başka bazılarıysa hala iyileştirmeye açıktır. Kalıtımın ve gelişimin mekanizmaları daha da anlaşıldıkça pek çok ekleme ve değiştirme olması beklenebilir. Yukarıdaki tartışmanın ışığında evrim bir bilimsel olgudur. Ama evrim kuramıyla açıklanır. Türlerin Kökeni’nde Darwin iki büyük hipotez ortaya koymuştur. Biri –değişiklikler yoluyla– ortak bir atadan türeme hipotezidir (kısaca değişikliklerle türeme). Bu hipotezi “evrimin tarihsel gerçekliği” olarak da anacağım. Diğer büyük hipotezi de, Darwin’in değişikliklerle türeme için önerdiği nedendir: Doğal seçilim kalıtsal çeşitlilik içinden ayıklama yapar. Darwin, evrimin tarihsel gerçekliği –yani ortak bir atadan değişerek türeme– için fazlasıyla delil sağladı. 1859’da bile bu görüşün epey desteği vardı. Yaklaşık 15 yıl içinde birkaç bağnaz dışında tüm biyolojik bilimciler bu hipotezi kabul etmişlerdi. O günden beri paleontolojiden, biyocoğrafyadan, karşılaştırmalı anatomiden, embriyolojiden, genetikten, biyokimyadan ve moleküler biyolojiden yüzbinlerce gözlem bu görüşü destekledi. Kopernik’in Güneş merkezlilik hipotezi gibi, ortak bir atadan değişiklerle türeme hipotezi de uzun süredir bilimsel bir olgu statüsündedir. Nasıl ki bir kimyacı suyun hidrojen ve oksijenden oluştuğunu gösteren bir makale yayınlamaya çalışmazsa, bugün hiçbir biyolog da “evrim için yeni kanıtlar” konulu bir makale yayınlamayı düşünmez. Yüz yılı aşkın bir süredir, bilimsel çevreler bunu tartışılacak bir konu olarak görmemektedir. Darwin, evrimin nedeninin kalıtsal çeşitlilik üzerindeki doğal seçilim olduğu hipotezini öne sürmüştü. Argümanı mantığa ve çok çeşitli dolaylı delilin yorumuna dayanıyordu ama doğrudan hiç delili yoktu. Kalıtımın anlaşılmasının ve doğal seçilim delillerinin hipotezini tam olarak desteklemesi için 70 yıldan daha uzun bir süre geçmesi gerekecekti. Üstelik bugün biliyoruz ki evrimin Darwin’in fark ettiğinden daha fazla nedeni vardır ve doğal seçilim ve kalıtsal çeşitlilik onun sandığından daha karmaşıktır. Bu kitabın büyük kısmı evrimin nedenlerine ilişkin bugünkü anlayışımızı oluşturan mutasyon, rekombinasyon, gen akışı, yalıtım, rastgele genetik sürüklenme, doğal seçilimin çeşitli biçimleri ve başka etmenlerden oluşan karmaşık düşünceler bütününe ilişkindir. Evrimin nedenleri hakkındaki bu birbiriyle ilişkili düşünceler ağı evrim kuramı ya da evrimsel kuramdır. Bu “sırf spekülasyon” değildir; çünkü tüm fikirler delillerle desteklenmiştir. Bir hipotez de değildir. Çoğu iyi desteklenmiş bir hipotezler bütünüdür. Yukarıdaki bölümde tanımlandığı anlamda, bir kuramdır. Bilimdeki tüm kuramlar gibi, tam değildir. Tüm evrimin nedenlerini henüz bilmiyor olduğumuz ve bazı ayrıntılar sonradan yanlış çıkabileceği için... Ancak evrimin ana ilkeleri o kadar iyi desteklenmiştir ki, çoğu biyolog bunları büyük bir güvenle kabul eder.      

http://www.biyologlar.com/hipotez-olgu-ve-bilimin-dogasi-1

Kaktüslerin Evrimi

Kaktüslerin nasıl evrimleşmiş olabileceği üzerine düşünürken, akla ilk gelecek veri, çoğunlukla olduğu gibi fosil kayıt verisi olacaktır. Ancak söz konusu canlı grubu kaktüsler olunca, bu noktada bir sorunla karşı karşıya kalırız. Fosilleşme süreci floral materyalin üzerine mineral materyalin sedimentasyonunu, yani ortamda bolca su bulunmasını gerektirir. Kaktüslerin atalarının böyle sulak ortamlarda yaşamış olmalarını bekleyemeyiz. Kuvvetle muhtemel bu nedenle de elimizde kaktüslere dair fosil kayıt bulunmamaktadır. 1944’te, ABD’nin Utah Eyaleti’nde, Eosen yaşlı çökellerde Eopuntia ouglasii türüne ait olduğu düşünülen bir fosil bulunmuştur ama bu fosilin gerçekten bir kaktüse ait oldup olmadığı çok tartışılmışsa da herhangi bir fikir birliği sağlanamamıştır (ancak bunun bir kaktüs fosili olmadığını söyleyenlerin sayısının daha fazla olduğunu da belirtmeden geçmeyelim). Iowa Eyalet Üniversitesi’nden Prof. Robert S. Wallace bu tartışma ile iligli referanslar için Benson (1982)’deki 76-79. sayfaları önermektedir (bkz. Kaynakça). Günümüzde kaktüslerin geçmişi ile ilgili araştırmalar yapan bilimadamları daha ziyade morfoloji üzerinde çalışmakta ya da biyokimyasal, kromozomal veya DNA’ya ait verileri kullanmaktadırlar. Bu bilgiler kullanılarak kaktüs evrimi ile ilgili genel sonuçlara ulaşılabilmektedir.   İşte bu genel sonuçlardan biri şudur: Muhtemelen 50 milyon yıl önce, Senozik soğuması bölgesel kuraklaşmalara neden olduğunda kserofitler (kurakçıllar) ortaya çıktı. Bunların arasında, bütün kaktüslerde bulunan bir takım özellikleri taşıyan bir tip dikenli orman çalısı da vardı. İşte bu çalının kaktüslerin atası olduğu düşünülmektedir. Bu atanın torunları yavaş yavaş çeşitlenmiş, herbiri kendi habitatındaki koşullara uyum sağlayarak hayatta kalmıştır (uyum sağlayamamışların akibetinden bahsetmeye lüzum olmasa gerek). Yakınlarda yapılan DNA varyasyonu ve damar anatomisi çalışmaları kaktüslere en yakın angiosperm ailesinin Portulacaceae (semizotugiller) olduğunu göstermiştir. Bu ailenin Portulaca, Talinum ve Anacampseros cinsleri de kaktüslerin en yakın kuzenleri olarak belirlenmiştir. Yine bu çalışmalarla kaktüslerin daha önceden zannedildiğinin tersine Aizoaceae ailesi ile akraba olmadığı bulunmuştur. Portulaca Talinum Anacampseros   Aizoaceae Portulacaceae ile ilkel kaktüslerin muhtemel ortak atası olan canlı grubunun bir soyunun Yeni Dünya’da (Amerika’da), özellikle Gondwana parçalandıktan sonra yayılıp türleşen kurakçıl bir soy olduğu varsayılmaktadır. Kaktüslerin tam olarak nerede köken aldığı uzun yıllar tartışılmıştır. Günümüzde en çok iki bölge üzerinde durulmaktadır: Karayip Adaları (Orta Amerika’nın doğusu) ve Güney Amerika’nın kuzey batısı. Evrimleşme merkezleri neresi olursa olsun kaktüsler Yeni Dünya’da sıkışmış en büyük angiosperm gruplarından biridir. Bu grup Orta Kanada’dan Patagonya’ya kadar her yerde yayılış göstermektedir. Üç büyük alt ailesi mevcuttur: Pereskioideae, Opuntioideae (Akdeniz çevresinde son 500 yıldır kültürde yetiştiriliyor) ve Cactoideae. Pereskioideae Opuntioideae evrimcalismagrubu.org/images/stories/mak.../kaktus/image016.jpg Cactoideae Pereskioideae ailesinin türleri, odunlu gövde, gelişmiş yapraklar ve C3 fotosentez metabolizması (bkz. Say-fa 3) gibi atasal morfolojik ve anatomik karakterlerin çoğunu göstermektedir. Gövdenin etlenmesi, yaprakların indirgenmesi ya da kaybedilmesi ve fotosentezde CAM yolunun kullanılmaya başlanması kaktüslerin yeni alanlara yerleşmelerini sağlayan evrimsel yeniliklerdir. O zamandan bu yana kaktüslerde, odunlu pereskioid ağaçlardan yapraksız ve etli türlere kadar dikkat çekici bir şekil çeşitliliği meydana gelmiştir. Altesor ve Ezcurra (2003 ve referansları) yaptıkları bir çalışmada kaktüs türlerinde gelişimin erken evrelerinde C3 metabolizmasının kullanıldığını, daha sonra tipik CAM (bkz. Sayfa 3) metabolizmasına geçtiklerini bulmuşlardır. Aynı araştırıcılar kaktüs evriminde gelişimin yavaşlaması (allometrik neoteni) ve jüvenil karakterlerin korunması (pedomorfizm) mekanizmalarının önemli olduğunu göstermişlerdir. Calrquist (1962) de odunlu ergin kaktüslerde anatomik olarak atasal jüvenil özelliklerin varlığına işaret etmiştir. Kaynakça: · Altesor, A. ve Ezcurra, E., 2003. Functional morphology and evolution of stem succulence in cacti. J. of Arid Environ. 53: 557-567. · Benson, L. 1982. The cacti of the United States and Canada. Stanford University Press. Stanford, California. · biology.missouristate.edu · cactus.biology.dal.ca · ecology.botany.ufl.edu · en.wikipedia.org · flora.huh.harvard.edu · www.aprilmariemai.com · www.casasarroyo.org · www.guzel-resimler.com · www.labs.agilent.com · www.menthanurseries.com · www.nybg.org · www.palaeos.com Gondwana 500 ile 200 milyon yıl önce var olmuş bir süper kıtadır. Bugünün Güney Yarımküre'sindeki kara parçalarının büyük bir kısmını (Antarktika, Güney Amerika, Afrika, Madagaskar, Avustralya-Yeni Gine ve Yeni Zelanda) ve Kuzey Yarımküre'nin bir kısmını (Arabistan ve Hindistan altkıtası) oluşturmuştur. İsmini Hindistan'ın kuzeyindeki "Gondwana Bölgesi"nden alır (gondavana Sanskritçe'de Gond ormanı anlamına gelir). Kaynak: evrimcalismagrubu.org

http://www.biyologlar.com/kaktuslerin-evrimi

DNA TAMİR BOZUKLUĞU HASTALIKLARI

1.Kseroderma Pigmentosum Kseroderma Pigmentosum, ender görülen ve otozomal resesif olarak kalıtılan bir hastalıktır. XP hastaları güneş ışığına aşırı derecede duyarlıdır. Bu nedenle, bu hastaların güneşe maruz kalan bölgelerinde deri kanseri gelişme riski artar. Ek olarak, XP hastaları nörolojik anomaliler ile de karakterizedir. XP hastalığında tanımlanan 7 komplementasyon grubundan (XPA-XPG) her biri NER mekanizmasının farklı basamaklarında hasara neden olmaktadır. Farklı mutasyonların farklı hücresel hasarlara neden olmasından dolayı klinik heterojenite ortaya çıkmaktadır. XPC genindeki mutasyonlar genel genom tamirinde hasara neden olurken bu gendeki mutasyonlar TCR mekanizmasını etkilememektedir. XPC proteini bölüm 2.1.2’de belirtildiği gibi global genom tamir mekanizmasının ilk basamağı olan DNA hasarının tanınmasında görev almaktadır. TCR mekanizmasında ise hasarın tanınma basamağında XPC proteini görev almaz. UV ışığının neden olduğu siklobütan pirimidin dimerleri TCR mekanizması ile tamir edildiğinden, XPC hastaları XPA veya XPD hastalarına kıyasla UV ışığına daha az duyarlıdır (1,9). XP hastalarının XPB, XPD ve XPG komplementasyon grubuna ait küçük bir grubu hem XP hastalarının hem de Cockayne sendromu hastalarının klinik özelliklerini taşımaktadır. Bu grup XPB/CS, XPD/CS ve XPG/CS gruplarından meydana gelmektedir. XPB veya XPD genlerindeki bazı mutasyonları taşıyan hastaların ise trikotiyodistrofi hastaları ile klinik özellikleri birleşmiştir. Farklı hastaların XPD geninde yapılan mutasyon analizleri, bazı mutasyonların sadece tamir fonksiyonunu etkilediğini ve saf XP fenotipini yansıttığını, bazı mutasyonların ise hem tamir hem de transkripsiyonu etkilediğini ve XP/CS veya XP/TTD’nin kompleks fenotipini yansıttığını göstermiştir. Bu gruplarda CS ve TTD hastalarının klinik özellikleri deri tümörlerinin gelişme riski ile birleşmiştir (9). 2. Cockayne Sendromu Cockayne Sendromu, 1936 yılında Edward Alfred Cockayne tarafından tanımlanmıştır. CS ender rastlanan ve otozomal resesif olarak kalıtılan genetik bir hastalıktır. CS’nun klinik özellikleri kaşektik cücelik, büyüme ve zeka geriliği, ileri derecede nöronal ve retinal dejenerasyon olarak sıralanabilir (12). CS hücreleri UV ışığı, γ-ışınları ve hidrojen peroksit gibi DNA’ya hasar veren ajanlara aşırı duyarlıdır. RNA sentezi sırasında zincirdeki bu hasarlar RNA polimeraz II’nin durmasına neden olur. Transkripsiyona kenetlenmiş tamir yolu aktif olmayan CS hücrelerinde, RNA sentezi tekrar başlayamaz. RNA sentezinin gerçekleşememesi CS hücrelerinin karakteristik özelliğini oluşturmaktadır (13). CS’nun CSA ve CSB olmak üzere iki genetik komplementasyon grubu tanımlanmıştır. İnsan CSB geni (ERCC6) CSB hücrelerinde görülen DNA hasarının tamir edilmesinde rol oynamakta ve 1493 amino asitlik bir proteini kodlamaktadır. CSB proteininin molekül ağırlığı 168 kDa’dur. CSB proteini helikaz protein ailesinin 2. grubuna ve spesifik olarak da SWI/SNF protein ailesine aittir. Bu ailedeki tüm proteinler 7 helikaz motifine sahiptir. CSB geni 7 helikaz motifine ek olarak asidik bir amino asit dizisi, glisinden zengin bir bölge ve iki nükleer lokalizasyon sinyal (NLS) dizisi taşımaktadır (Şekil 3) (14). Korunmuş helikaz motiflerinin bulunmasına rağmen CSB proteini DNA’nın çift zincirini açan helikaz aktivitesine sahip değildir (8, 15). CSB poteininin transkripsiyona kenetlenmiş tamir mekanizmasında, transkripsiyonda, kromozomun yeniden yapılanmasında ve apoptozda rolü olduğu bildirilmiştir (13,16,17). Fakat, CSB proteininin ve bu proteinin korunmuş helikaz motiflerinin bu biyolojik yollardaki rolü henüz kesinlik kazanmamıştır. Yapılan araştırmalar, helikaz motiflerinin (motif Ia, III, V ve VI) korunmuş rezidularında oluşturulan nokta mutasyonlarının, UV ile muameleden sonra, CSB proteininin canlılıkta, RNA sentezi ve yeniden başlamasında (TCR yolunda) ve apoptozdaki genetik fonksiyonunu etkilediğini göstermiştir. Sonuç olarak, bu helikaz motiflerinin bütünlüğü CSB proteinin biyolojik fonksiyonu için önem taşımaktadır. Öte yandan, CSB proteininin ikinci nükleotid bağlanma motifi proteinin tamir fonksiyonunda rol oynamamaktadır (14,18). CSB proteininin BER yolundaki görevini araştırmak amacıyla yapılan çalışmada, CSB genininin V. ve VI. helikaz motiflerinde oluşturulan nokta mutasyonlarının γ-ışınına karşı hücresel direnci azalttığı gösterilmiştir. Hücre ekstrakları ile yapılan 8-OH-Gua hasarının in vitro BER deneyinde, V. ve VI. helikaz motiflerinde mutasyon taşıyan CSB hücrelerinde, 8-OH-Gua glikozilaz/apurinik liyaz aktivitesinde azalma gözlenmiştir. BER yolundaki hasarın genomik DNA’da 8-OH-Gua birikimine neden olup olmadığını araştırmak amacıyla, 2 Gy γ-ışınına maruz kalan CSB hücrelerinde, 8-OH-Gua’in nükleozid formunun (8-OH-dGuo)düzeyi sıvı kromatografisi/gaz spektrometresi kullanılarak ölçülmüştür. γ-ışınına maruz kalan motif VI CSB mutant hücrelerinin genomik DNA’ları, CSBwt geni ile transfekte hücreler ile karşılaştırıldığında, bu hücrelerde artan düzeyde 8-OH-dGuo gözlenmiştir. Bu sonuç, CSB proteininin 8-OH-Gua hasarının tamir edilmesinde rol oynadığını ve proteinin VI. motifinin bu tamirde önemli bir görevi olduğunu göstermektedir. CSB proteini sadece TCR mekanizmasında değil BER yolunda da rol oynamaktadır. 3. Trikotiyodistrofi NER yolundaki hasardan kaynaklanan üçüncü hastalık trikotiyodistrofidir. TTD sülfür eksikliğinden kaynaklanan saç kırılması, iktiyozis, zeka ve büyüme geriliği ile karakterize, otozomal resesif olarak kalıtılan bir hastalıktır. TTD vakalarının çoğunun ışığa duyarlı olduğu saptanmıştır. Işığa duyarlı TTD hastaları arasında XPB, XPD, TTDA olmak üzere üç genetik komplementasyon grubu tanımlanmıştır. Işığa duyarlı TTD hastalarının büyük bir çoğunluğu XPD komplementasyon grubuna aittir. XPD TFIIH’in altbirimidir ve bu nedenle, XPD hastalarında transkripsiyon ve tamir hasarı birlikte gelişmektedir. TTDA geni henüz klonlanmamıştır. Bu gen veya gen ürününün fonksiyonu hakkında çok az bilgi bulunmaktadır.

http://www.biyologlar.com/dna-tamir-bozuklugu-hastaliklari

Proteom

DNA’nın kimlik kartı, ana hatlarıyla çıkartıldı. Bu işin kolay yanı. Şimdi sıra genlerin ürettiği proteinlerin gizini çözmeye geldi. Esas zor kısım şimdi başlıyor. İnsanın genetik yapısını deşifre etmeye çalışan bilim adamları konularında ne kadar uzman olursa olsunlar, daha işin başında olduklarını kabul ediyorlar. Son birkaç yıldır bir düzineden fazla genomu çözümleyen uzman ekipler, bulgularının tahminleriyle örtüşmemesi üzerine gelecek hakkında daha temkinli konuşma kararı aldılar. İnsanlarda 100.000 civarında gen olduğu yolunda tahminlerde bulunan bilim adamları, bu sayının 34.000 civarında seyrettiğini görünce tahminlerinde ne denli yanıldıklarını anladılar. Halkalı solucanda 19.099, meyve sineğinde 13.601, hardal bitkisinde bile 25.000 gen bulunduğunu öğrenmek bilim dünyasında farklı bir tartışmayı gündeme getirdi: ”Bu kadar az sayıda gen ile bu kadar karmaşık bir yapıya sahip olmamızın altında ne yatıyor?” İnsan genomu üzerinde uzun yıllardır çalışmalarını sürdüren kuruluşlar, (biri Amerikan Hükümeti’nin finanse ettiği konsorsiyum, diğeri ise Celera adlı özel biyoteknoloji şirketi) son bulgularını geçtiğimiz hafta, dünyanın 5 büyük kentinde düzenledikleri basın konferanslarıyla dünya kamuoyuna duyurdular. Sanayi kuruluşları ve bilim adamları, insan genomu projesinin bir bilgi hazinesi olduğunu kabul etmekle birlikte, projenin su yüzüne çıkarttığı beklenmedik sonuçlar karşısında şaşkınlıklarını gizlemiyorlar. En şaşırtıcı olanı, yüzlerce genin uzun süren bir süreç sonucunda bir bakteri vasıtasıyla insan genomuna karışması. Büyük bir olasılıkla söz konusu bakteri, omurgalı bir atamızı enfekte etmekle işe başlamış olabilir. Bu yabancı genler artık bizim bir parçamız; bunların bazıları çok önemli işlevler yüklenirken, bazıları hiçbir işe yaramıyor. Whitehead Enstitüsü’nden David Page, insan genomunun incelenmesi sonucu, spermdeki mutasyon katsayısının, yumurtadakinin iki misli olduğuna dikkat çekiyor. Mutasyonun, evrimin hammaddesi olduğunu düşünürsek, insanoğlunun bir yarısının ilkellikten kurtulmanın tüm sorumluluğunu yüklendiğini söylemek mümkün ve genomdaki 3 milyar kimyasal harfin (ünlü A’lar, T’ler, C’ler ve G’ler) içinde çok fazla varyasyon olduğunu söylemek de çok zor. Bu da bir Sumo güreşçisi ile Britney Spears’ın yüzde 99.95 oranında benzeştiği anl¤¤¤¤¤ geliyor. Bu temel bulguların yarattığı karmaşa içinde şimdi sıra genomun ikinci basamağında. Yeni oyunun adı ”proteom”. Genom sözcüğünün bir organizmadaki DNA’ların tümünü tanımlaması gibi, proteom da proteinlerin tümünü ifade ediyor; proteom bilimi ise proteinleri bütün olarak inceleyen bilim dalı anl¤¤¤¤¤ geliyor. Genomun çok karmaşık bir yapıya sahip olduğunu düşünüyorsanız, bir de proteomu görmeniz gerekecek. ”İnsan genomu ile karşılaştırıldığında proteom bilimi, bunun 1.000 misli daha fazla veri içeriyor”diye konuşan IBM Doğa Bilimleri Bölümü’nden Caroline Kovac, ”Karaciğer hücresindeki bir DNA, deri hücresindeki veya beyin nöronundaki DNA’ya benzer. Oysa proteinler birbirine benzemez. İşleri biraz daha ilginç kılan, hücre proteinlerinin (ki bunlar hemoglobin veya insülin gibi moleküller, serotonin ve dopamin gibi beyin kimyasalları, östrojen veya testosteron gibi hormonlar veya vücudumuzun işlevselliğini sağlayan diğer enzimlerden oluşur) hücrenin tipinden bağımsız olarak değişiklik göstermesidir. Bir hücrenin içerdiği proteinler sağlıklı veya hastalıklı olduğuna, yaşına, stres düzeyine, hatta günün saatine bağlı olarak değişir. Bilim adamlarına göre vücudumuz, 500.000 ile 1 milyon arasında protein içeriyor. Sayının büyüklüğüne karşın bilim adamları proteom konusunu çözmeye kararlı; çünkü proeinler hakkında elde edilecek en ufak bir bilgi hastalıkların teşhisine, tedavisine ve nedenlerinin ortaya çıkmasına yardımcı olacak. Rockefeller Üniversitesi’nden Brian Chait, bu konuda şöyle konuşuyor: ”Genom daha işin başlangıcı. Esas peşinde olduğumuz insandaki 100 milyar hücrenin hangi proteinleri ürettiği. Ne var ki bu bağlamda genom yeterli değil. Genom proteinlerin üretimi için gerekli olan direktifleri veriyor. Ancak direktifleri bilmek bizi fazla uzağa götürmez. Çünkü insan hücresindeki 34.000 gen sipariş formu gibi birşey. Bazı siparişler proteinlerimizi üreten hücresel fabrikalara kadar ulaşmaz bile. Fabrikaya ulaşanların bazıları ise üretim bandını terkeder etmez parçalara ayrılır, kullanılmaz hale gelir. Oysa bazı mallar o kadar popülerdir ki, fabrika bunlardan milyonlarca üretmek zorunda kalır. Bütün bunları sipariş formlarına bakıp söyleyemezsiniz. Üç gen, kurye vazifesi görerek protein A, protein B veya protein C için sipariş formunu taşır. Ancak fabrika bunları kabul etmek kibarlığını göstererek, Protein A,B ve C’yi üretir, ancak işi ilerleterek AB, AC, BC, AAB, ABC gibi daha gelişmiş ve hi-tech modelleri de üretir. Bu karıştırma ve birleştirme yeteneği insan genomunu diğer canlılarınkinden ayrırır.” California Institute of Technology’den John Richards, tek bir genden 10′dan fazla sayıda farklı protein elde edebileceğimizi söylüyor. Bu durumda genom analizi tek başına hangi proteinin üretileceği konusunda yeterli bilgiyi sağlamaz. Proteinleri teşhis etmenin ana gerekçesi hastalığa hasarlı genlerin değil, hasarlı proteinlerin yol açması. Ciphergen adındaki biyoteknoloji şirketinin yetkililerinden William Rich, ”Bir hastalık hakkında bilgi edinmek istiyorsanız, proteinlere bir gözatmanız gerekiyor”diye konuşuyor. Alzheimer hastalığı, proteom biliminin, genomdan ne kadar üstün olduğunu göstermesi açısından çok önemli bir örnek. Yaklaşık yarım düzine gen alzheimera yakalanma eğlimine yolaçıyor. Beta amiloid parçaları denilen yapışkan proteinlerin varlığı, hastalığın kesin teşhisi için yeterli. Ciphergen, ProteinChip’lerinin kısa süre sonra bu katil amiloidleri teşhis edebileceğini umut ediyor. Ancak beta amiloid geni diye bir gen olmadığı için alzheimer, bir DNA çipi ile teşhis edilemiyor. Halihazırda Merck&Co., Ciphergen’in çipleriyle alzheimer hastalığını tedavi edecek ilacı geliştirmeye çalışıyor. Çip, ilacın beta amiloid parçaları yok ettiğini kanıtlarsa, şirket bu işten kârlı çıkacak. Molecular Staging adında bir başka biyoteknoloji şirketi, kanser ve artrit gibi hastalıkların seyrini izleyen bir çip geliştirdi. Bu çip, proteinlerin değişken düzeylerini izleyerek hastalığın tehlikeli bir boyuta ulaşıp ulaşmadığını bildiriyor. Millennium Predictive Medicine isimli bir diğer şirket ise teşhisi zor olan yumurtalık kanserini teşhis ediyor. ABD’de hükümetin finanse ettiği bir kuruluş, normal akciğer, yumurtalık, göğüs ve kolon dokusundan alınan proteinleri, kanserli dokudaki protein ile karşılaştırıyor. Benzer şekilde PSA prostat kanserine ilişkin ilk bulguları gün ışığına çıkartıyor. Eğer proteinler hücrelerin kontrolsüz bir şekilde bölünmesine izin veriyorsa, proteini etkisiz hale getiren bir antikor etkin bir kanser ilacı olarak çözüm üretebilir. Large Scale Proteomics Corp. (LSP) ve Johns Hopkins Üniversitesi şimdiden depresyon, iki kutuplu psikolojik bozukluk ve şizofreniye yol açan proteinlerin bir listesini hazırladı. Geçen ay LSP, insan proteinleri üzerine ilk veritabanını açıkladı. 157 dokuda 15.693 protein olduğunu açıkladı. LSP’nin başkanı Leigh Anderson, bu açıklamanın bütün ile karşılaştırıldığında çok küçük bir parça olduğunu ileri sürüyor. ABD Enerji Bakanlığı’na bağlı Joint Genome Institute’dan Trevor Hawkins, protein bilimi konusunda iyimser: ”Protein bilimi şu anda insan genom projesinin sırtında gelişimini sürdürmeye çabalıyor. Bir süre sonra bağımsız bir bilim dalı olarak 21.yüzyılın temel taşlarından birini oluşturacak.” Kaynak: turksite.eu

http://www.biyologlar.com/proteom

Nokta mutasyonu

DNA baz diziliminde nükleotidlerde oluşan değişiklikler nokta mutasyonlarını oluşturur. Üreme hücrelerinde oluşan nokta mutasyonları döllere aktarılır. Örneğin, orak hücre anemisinde hemoglobinin bir polipeptid zincirini sentezleyen geninde bir nokta mutasyonu oluşmuştur. Bu ise tek bir nükleotitte değişme (Kalıp DNA zincirinde), anormal bir proteinin üretilmesine neden olur. Timin yerine adenin girmesi, mRNA’da adenin yerine urasilin gelmesine ve bu da translasyonda valin adlı amino asitin yanlışlıkla proteinin yapısına giripmesi bu hastalığın temelini oluşturur. Çeşitli mutasyon tipleri vardır. DNA’ya baz ilavesi (insersiyon) ya da çıkarılması (delesyon)en zararlı iki mutasyon tipidir. Kodonların kayma sonucu yanlış okunmasına çerçeve kayması mutasyonu frameshift) denir. Baz çifti eklenmesinde, eğer üçüncü bazda bir değişme meydana gelirse çoğunlukla bir değişme olmaz. Örneğin, GGC yerine GGU olursa gene glisin amino asiti polipepti eklenmiş olur. Diğer yer değiştirmeler ise değişik biçimlerde sonuçlanabilir. Baz eklenmesi ya da çıkması ise değişik amino asitlerin eklenmesini sağladığı gibi, durma kodlarının okunmasına da sebep olabilir. Ultraviyole ışınları, X ışınları gibi iyonize radyasyon, kozmik ışınlar, radyoaktif materyallerin emisyonları gibi yüksek enerjili radyasyon, mutasyonlara neden olur. İyonize radyasyon, basit tek baz değişimlerşne sebep olabilir. Bazı mutajenik kimyasallar, etkilerini doğrudan bir bazı başka bir baza değiştirerek yaparlar. Örneğin, nitroz asidi sitozindeki amino grubunu deamine ederek Urasil oluşturur.

http://www.biyologlar.com/nokta-mutasyonu

Bakteri Genetiği

Canlıların tüm özelliklerinin, kalıtsal olarak nesilden nesile aktarıldığı öteden beri bilinen bir gerçektir. Yaşamın temel maddeleri kabul edilen nükleik asitler (DNA=deoxyribonucleic acid, RNA=ribonucleic acid) üzerinde yapılan incelemeler, kromozom haritalarının çizilerek, özellikle mikroorganizmalar arasındaki ilişkilerin ortaya konmasında, tüm canlıların sayısız özellik ve biyolojik fonksiyonlarının açıklanmasında yardımcı olmuştur. Çalışmalar ökaryotik ve prokaryotik yapıya sahipolan tüm hücrelerde, genlerin replikasyonu ve fonksiyonundan sorumlu olan yapının DNA olduğunu göstermiştir. RNA genomuna sahip genuslarda ise bu görev RNA’dadır. Tüm canlılarda genlerin replikasyonu (eşleştirilmesi) ve çalışma prensipleri aynı temele dayanmakla birlikte, kromozomların biçim ve bölünme sırasında gösterdikleri birtakım değişiklikler (mitoz, mayoz) gibi aralarında bu temeli bozmayan bazı farklar bulunabilir. Nükleik Asitlerin Yapısı:1.  Deoksiribonükleik Asid (DNA): DNA molekülleri, nükleotid adı verilen yapıtaşlarından meydana gelen iki polinükleotid iplikçiğinin, sarmal biçimde birbirine bağlanması ile oluşan oldukça büyük moleküllerdir. Nükleotidlerin yapısında, - bir pürin veya pirimidin bazı, - 5 karbonlu bir şeker (pentoz)- ester bağı oluşturan fosfat molekülü üç temel eleman bulunur. Pürin bazları Adenin (A) ve Guanin (G), pirimidin bazları ise Sitozin (S) ve Timin (T)’den oluşmuştur. Pentoz molekülü DNA’da deoksiriboz, RNA’da ise riboz yapısındadır; nükleik asitler şekerlerin yapılarına göre adlandırılır. Pürin veya pirimidin bazlarının pentoz molekülleri ile yaptıkları bileşiklere nükleosid adı verilir. Nükleosidler şeker (pentoz) moleküllerinin yapısında bulunan karbon atomlarının, pürin veya pirimidin yapısındaki nitrojen atomlarına bağlanması suretiyle oluşturulurlar. Nükleosidlerin pentoz molekülleri arasında (5¢ ® 3¢ yönünde), fosforik asidin ester bağları oluşturmasıyla da nükleotidler meydana gelir. Nükleotidlerin polimerizasyonu ile oluşan DNA iplikciği bir polinükleotid olup, DNA molekülü bu özelliğe sahip iki iplikciğin yan yana gelip, hidrojen bağları ile bağlanması sonucu meydana gelen sarmal bir yapıdır. Hidrojen bağları Adenin ile Timin arasında iki (A=T), Sitozin ile Guanin arasında ise (CºG) adet olacak şekilde belli kurallara göre gerçekleşir. O halde bir DNA molekülündeki Adenin miktarı Timin miktarına, Sitozin miktarı da Guanin miktarına eşit olmaktadır. Ancak bir DNA molekülünde bulunan A+T miktarı, C+G miktarı ile eşit değildir. (A+T)/(C+G) oranı, her canlı türü için özgül olup değişmez niteliktedir. Bu nedenle bu özellikten mikroorganizmaların sınıflandırılmasında yararlanılmakta, G+C’nin tüm DNA molekülüne oranı birbirine yakınlık gösterenler aynı cins ve türe dahil edilmektedir. Bir DNA molekülündeki pürin ve pirimidin bazlarının (A, T, C, G)sayısı ve diziliş biçimi, her canlı varlık için değişmeyen ve özgüllük gösteren bir genetik yapı özelliğidir. Bunun doğal bir sonucu olarak doğada milyonlarca farklı canlı türü ve bu türlerin herbirinin birbirine benzemeyen bireyleri (fenotip) bulunmaktadır. Bir canlının fenotipini belirleyen ve sayıları binlerce olabilen biyolojik özellik ve fonksiyonlarının her biri de spesifik genetik yapısının bir ürünüdür. Yani her bir biyolojik özellik ve fonksiyondan “gen” adı verilen genetik birimler sorumludur. Genler sorumlu oldukları fonksiyonlarısentez ettirdikleri enzimlerle gerçekleştirmektedir. Belli sayı ve sıra ile yan yana gelen aminoasidlerin polimerizasyonu sonucu oluşan herbir protein molekülünün, gen üzerinde spesifik bir kodlama düzeni vardır.Protein molekülü ile ilgili kodlama, pürin ve pirimidin bazları içeren nükleotidlerin üçlü gruplar halinde dizilmesi ile sağlanmaktadır. Her biri bir aminoasidi kodlayan bu üçlü gruplara (taban üçlüsü=triplet) genetik dilinde kodon adı verilmektedir. Proteinlerin yapıtaşı olan aminoasid türlerinin sayısı yirmi olup, pürin ve pirimidin bazlarının üçlü gruplar halinde yan yana gelmeleri sonucuoluşacak olan kodon sayısı daha fazladır. Yapılan çalışmalar 64 değişik kodon oluşabileceğini göstermiştir. DNA molekülünü oluşturan iki polinükleotid iplikçiği birbirinden ayrılabilir ve herbir iplikçik, önceden karşısında bulunan ve kendisini tamamlayan diğer iplikçiği yeniden ve aynen oluşturabilme yeteneğindedir. Başka hiçbir molekülde bulunmayan bu özellik sayesinde, üreme sırasında birbirinden ayrılan iki polinükleotid zinciri (iplikçik), karşıtı olan diğer zinciri sentezleyerek aynı yapı ve özellikte iki DNA molekülü meydana getirebilmektedir. Bu olaya replikasyonyani DNA’nın kendi kendini eşletmesi adı verilir. Bakterilerde DNA’nın Replikasyonu: E. coli ve S. typhimurium ile yapılan çalışmalar, bakteri kromozomlarının çember biçiminde olduğunu göstermiştir. DNA sarmalının replikasyonu “replication origin” adı verilen bir noktadan başlamaktadır. DNA bu nokta aracılığı ile mezozoma bağlanmış olup, mezozomda replikasyon için gerekli enzimler bulunmaktadır. Replikasyonun hücrenin bölünmesi ile birlikte, düzenli bir biçimde gerçekleşmesi ise kromozomun belli bir yerinde bulunan özgül bir genin denetimi altındadır. Replikasyonda önce, mezozomdan itibaren iki DNA iplikçiği birbirinden ayrılmaya başlar ve ayrılan polinükleotid iplikçiklerinden 5¢ uçlusu, mezozomun yakınındaki ikinci bir noktaya bağlanır. Çember biçimindeki DNA (bakteri kromozomu) saatin ters yönünde dönerken, polinükleotid iplikçikler de bir yandan birbirinden ayrılıp, diğer yandan da ayrılan her bir iplikçik hemen kendi karşılığını (tamamlayıcı iplikçik) sentezlenir. DNA’nın dönüşü tamamlanıp iki polinükleotid iplikçiğin ayrılması tümüyle gerçekleştiğinde, bakteri içinde birbirinin tıpatıp benzeri olan iki DNA sarmalı oluşmuştur. Bu sırada uzayan bakteri hücresinde, ana bakteri DNA’sının iplikçiklerinin sitoplazma zarında bağlı olduğu noktalar (mezozom)da birbirinden uzaklaşmışlardır. Bunu takiben önce sitoplazmik zar, arkasından hücre duvarı içeriye doğru girinti yapar. Böylece bakteride transvers (uzayan bakteriyi enine ikiye bölen) bir membran ve duvar yapımı, dış tabakalardan içeriye doğru tamamlanarak içinde yenisentezlenen nükleer materyal bulunan iki yavru hücre oluşur. Bakterilerde her ne kadar mitoz mekiği bulunmuyorsa da, transvers membran o şekilde oluşur ki, DNA’nın replikasyonu ile meydana gelen iki yeni kromozomdan her biri yavru hücrelere gider ve bu hücreler birbirinin tıpatıp benzeri olur. DNA’nın replikasyonu sırasında bir takım enzim ve proteinler görev almaktadır. Replikasyonun başlangıcında, başlatma kompleksi (initation complex) adı verilen ve replikasyon noktası ile DNA giraz ve RNA polimeraz gibi enzimlerin de aralarında bulunduğu, çeşitli proteinler uygun yerlerde birikir. Oluşan polinükleotid zincirlerinin uzaması DNA polimeraz III, uç kısımlarından bağlanması ise DNA ligaz enzimleri aracılığı ile gerçekleşir. Bakterilerdeki kromozomal DNA’nın replikasyonu ile ilgili kurallar, ekstrakromozomal (kromozom dışı) DNA elemanları (plazmid, bakteriyofaj) için de geçerlidir. Bu şekilde, hücre içinde kromozomal DNA’dan bağımsız olarak bulunan ve kendi kendine replike olabilen DNA yapısındaki birimlere replikonadı verilir. DNA üzerindeki genler gelişi güzel dizilmeyip, belirli bir düzen içinde bulunurlar. Birbiri ile ilişkili olanlar genellikle “operon” adı verilen gen gruplarını oluştururlar. Operonlarda birbiri ile çok yakın ilişkili bunların bir arada uyumlu çalışmalarını sağlayan yardımcı genler de bulunur. Bir DNA molekülünün uzunluğu, bin baz çiftini tanımlayan kilobase pairs (kbp) ile ifade edilir. DNA molekülünün ikinci önemli özelliği ise, gerektiğinde üzerinde bulunan nükleotid sırasına uygun özellikte ribonükleik asid (RNA) molekülleri oluşturularak, hücrenin biyolojik fonksiyonlarını yönetmektir. 2.   (RNA). Yapısı genel olarak DNA molekülne benzer. DNA’dan farklı olarak yapısında deoksiriboz yerine riboz, Timin (T) yerine onun gibi bir pirimidin olan Urasil (U) bulunur. Ayrıca RNA molekülü çift iplikli bir sarmal olmayıp, tek iplikli bir polinükleotid zincirinden oluşmuştur. Bununla birlikte, bu iplikçiğin kendi üzerine katlanıp, karşılıklı gelen pürin ve pirimidin bazlarının (A-U ve C-G) birleşmesi sonucu, yer yer çift katlı RNA bölgeleri meydana gelir. Hücre içinde üç tip RNA bulunur: - Mesaj ileten RNA (mRNA)- Ribozomal RNA (rRNA) - Transfer RNA (tRNA) Mesaj ileten RNA (mRNA) Her biri ayrı bir protein molekülünü yapımından sorumlu olan genlerdeki bilginin, proteinlerin yapım yeri olan ribozomlara ulaştırılması gerekir. DNA ‘da bulunan ve her biri ayrı bir amino asidin yapımından sorumlu olan  üçlü pürin ve pirimidin bazlarının karşısına , uygun bazların gelmesiyle (A-U, C-G, G-C v.s.) oluşan nükleotidler, mRNA’yi meydana getirirler. DNA’nın tek iplikçiğinin kalıp olarak kullanılıp, RNA polimeraz enzimi aracılığı ile mRNA’nın oluşması işlemine transkripsiyon (kopya çıkarma) adı verilir. Genler böylece, oluşturdukları mRNA’ya kendilerinde bulunan protein yapımı ile ilgili bilgiyi aktarmış, yani yapılması istenen proteinin kalıbını vermiş olur. Ribozomal RNA (rRNA): Hücredeki tüm RNA’nın yaklaşık %80’nini oluşturan rRNA, ribozomlardaki proteinlere bağlı olarak bulunur. Yapılarında protein ve rRNA bulunan ribozomlar, biri büyük diğerii küçük iki alt birimden oluşmuşlardır. Bakterilerde büyük birim 50S, küçük birim 30S total ribozom 70S büyüklüğünde olduğu halde, ökaryotik hücrelerde büyük birim 60S, küçük birim 40S ve total ribozom ise 80S büyüklüğündedir. Transfer RNA (tRNA). Bakterilerde genetik materyalin küçük veya büyük bir bölümü bir bakteriden diğerine çeşitli mekanizmalar aracılığı ila aktarılıp, sonunda önemli genetik değişiklikler oluşabilmektedir. Verici bakteriden alıcı bakteri hücresine, bakteri genomunun aktarılması sonucu her iki bakteri hücresinin genetik özelliklerini birlikte içeren melez bakteriler meydana gelirler. Bakterilerde görülen bu olaylar sırasında, yüksek canlılarda olduğundan farklı olarak, iki hücrenin çekirdeklerinin tümü birleşmemekte, alıcı bakterinin kromozomu yalnız belli bir bölüm için diploid (benzer genlerden çift dizi taşınması) duruma geçmektedir. Kısmi bir zigot oarak da nitelendirilen melez bakteride, verici hücreden alınan genetik materyale ekzogenot, bunun alıcı hücredeki karşılığına ise endogenot denir. Alıcı bakteri DNA’sının replikasyonu sırasında, ekzogenot da replike olur ve aralarında meydana gelen çaprazlaşmalar sonucu, alıcının DNA’sına vericiden gelen ekzogenot eklenir. Bu bakteriden oluşacak yavru bakteriler, alıcı hücrenin genomuna taşırlar. Verici bakteriden aktarılan bir DNA segmentinin alıcının genomuna girip, alıcı bakteriye birtakım yeni özellikler kazandırması mümkündür. Böylece meydana gelen olaya rekombinasyon (yeni bileşim), oluşan melez bakteriye rekombinant (yeni bileşen) adı verilir. Bakteride rekombinasyon olayları üç ana mekanizma ile meydana gelmektedir: 1.    Transformasyon2.    Transdüksiyon3.    Konjugasyon Transformasyon: Herhangi bir aracı (ikinci bir canlı hücre veya bakteriyofaj) bulunmaksızın, verici bakteri tarafından ortama bırakılmış olan DNA’nın alıcı bakteri tarafından alınarak oluşan bir rekombinasyon türüdür. Verici bakterinin DNA’sı ortama, genellikle bakterini kendiliğinden parçalanıp erimesi veya bazı kimyasal maddeler aracılığı ile ekstraksiyonu sonucu salınır. Bu genetik materyalin alıcı hücre tarafından alınabilmesi için, deoksiribonükleaz enziminin etkisinden korunmuş olması ve alıcı hücrenin DNA moleküllerini hücre içine alabilecek yeteneğinin bulunması gerekir. Transformasyon olayının mekanizması çok iyi bilinmemekle birlikte, gözlemler alıcı bakterinin ancak büyük DNA segmentlerini (4x105’den büyük) ortamdan alabildiğini, çift iplikli DNA’nın tek iplikli DNA’ya oranla daha büyük bir sıklıkla hücre içine alınabildiğini göstermiştir. Ayrıca bu olayda, alıcı bakterilerin yüzeylerinde bulunan DNA tanıma bölgelerinin de rol oynayabileceği bildirilmiştir. Bu konu ile ilgili çalışmaların çoğu pnömokoklar üzerinde yapılmış olmakla birlikte, Haemophilus influenzae, Bacillus subtilis, Neisseria gonorrhoeae, Escherichia coli gibi bakterilerde ede transformasyon gözlendiği bildirilmiştir. Transformasyon sonunda, alıcı bakterilerde kapsül, flajella oluşumu ile değişik enzimatik reaksiyonlar gözlenebilmektedir. Transdüksiyon: Bir bakteriye ait DNA segmentlerinin, bir bakteriyofaj aracılığı ile diğer bir bakteriye aktarılması olayıdır. Bakteriyofajlar, bakterilerin zorunlu parazitleri olup, ancak canlı bakteri hücreleri içinde replike olabilirler ve bu ilişki sonucu çoğunlukla içinde çoğaldıkları bakterinin parçalanıp erimesine yol açarak, bir başka bakteriyi enfekte etmek üzere serbest kalırlar. Bakteriyofajlar genellikle kendileri için spesifik olan bakteri hücrelerine kuyrukları ve kapsidleri ile yapıştıktan sonra (adsorbsiyon), faj genomu (DNA veya daha az sıklıkla RNA yapısında) bakteri içine girer. Bunu takiben, bakteri hücresinin biyolojik fonksiyonları yeni fajların yapımı doğrultusunda yönledirilir. Yani bir yandan faj DNA’sı (veya RNA genomu), diğer taraftan da fajın yapısal proteinleri bakteri hücresi tarafından, bakteriyofaj genomundaki bilgiler doğrultusunda sentezlenir. Kısa sürede bakteri hücresinin içinde, yeni sentezlenen faj birimleri birbiriyle birleşip olgun bakteriyofajları oluştururlar. Sonunda bakteri hücresinin erimesiyle, fajlar serbest hale geçerler ve yeni bakterileri enfekte ederler. Bazı bakteriyofajlar ise konak bakteri hücresini eritmeyip onunla birlikte ortak bir yaşam sürdürürler. Bu yaşam biçiminde faj DNA’sı, bakteri DNA’sı ile birleşip bütünleşmiştir (profaj). Bakteri DNA’sının replikasyonu sırasında, onunla bütünleşmiş olan faj DNA’sı da replike olur ve meydana gelen yavru bakterilerin genomu ana bakterilerinkine benzer. Genomlarında profaj taşıyan bakteriler hayatlarını bu şekilde sürdürebilirler. Ancak profajın bakteri DNA’sından ayrılıp, bakteri hücresi içinde bağımsız olarak replike olması sonucu, yeni oluşan faj partikülleri nedeniyle konak bakterilerin eridikleri de gösterilmiştir. Profaj ile biyolojik bir denge içinde yaşayan ancak dengenin herhangi bir nedenle bozulması halinde, sonunda kendisini de ölümüne yol açacak olan bakteriyofajları oluşturabilen böyle bakterilere lizojenik bakteri, konak bakteri ile birlikte ortak bir yaşam süren bakteriyofaja da temperate (ılımlı=iyi huylu) faj adı verilmektedir. Özetle belirtmek gerekirse, transdüksiyonda bir bakteriyofaj aracılığı ile bakteriden bakteriye genetik materyal veya bir DNA segmenti aktarılmakta böylece alıcı bakteri, verici bakteriye ait bazı özellikleri kazanmaktadır. Salmonella, Shigella, Escherichia, Pseudomonas, Vibrio, Proteus cinsleri başta olmak üzere birçok gram negatif bakteri ile bazı gram pozitif bakterilerde (Bacillus, Corynebacterium cinsleri, stafilokok ve streptokokların bazılarında) transdüksiyon sonucu rekombinasyon oluşmaktadır.Transdüksiyonun değişik iki tipi bilinmektedir: 1.  Lokalize (kısıtlı) tarnsdüksiyon:Bu tipte transdüksiyon yapabilen ılımlı fajların en iyi bilinen örneği E.coli’nin l (lambda) fajıdır. Bu nedenle bu tip transdüksiyona l fajı tipi transdüksiyon da denmektedir. Bu bakteriyofaj girdiği bakterinin (E.coli) kromozomunun hep aynı bölgesine yapışıp entegre olduğu için, yeni bakteriye daima aynı DNA segmentini ve aynı özelliği aktarır. 2.  Jeneralize (kısıtlanmamış) transdüksiyon: Konak bakterinin tüm genleri alıcı bakteriye aktarılma bakımından eşit şansa sahiptir. Konjugasyon: Genetik materyalin bir bakteriden diğerine bu iki bakteriningeçici teması sonucu aktarılmasıdır. Birçok enterik bakterinin konjugasyon yaptığı bilinmektedir. E. coli bakterisinin K12 suşunda yapılan ilk gözlemlerde, bu olayda bazı bakterilerin daima verici, diğerinin ise alıcı özellik gösterdiği saptanmıştır. Bakteriye verici özelliğini, ekstrakromozomal bir DNA segmenti olan F (fertilite=seks) faktörü kazandırır.F faktörünün bulunduğu F+ bakteri, bu faktörü taşımayan F- bakteri ile yan yana gelip F faktörünü aktarabilmektedir. F faktörü bir replikondur. Yani sitoplazma içinde, bakteri kromozomundan bağımsız olarak replike olmakta ve yeni oluşan yavru bakterilere geçebilmektedir. Sonraları F faktöründen başka genetik yapıların da bu çeşit aktarmalarla bakteriden bakteriye geçip, aktarıldığı bakteriye değişik birtakım özellikler kazandırdığı anlaşılmıştır. Bakterilerde kromozoma eklenmeden bulunan, replike olabilen ve aktarıldığı bakteriye birtakım biyolojik özellikler kazandıran DNA segmentlerine plazmid adı verilir. F faktörü de bir plazmid olup, çember biçiminde ve çift iplikli DNA yapısındadır. Bakteri kromozomu gibi bir ucu ile sitoplazmik zara tutunur, kromozomla eş zamanlı fakat ondan bağımsız olarak replike olur. F faktörüne sahip olan bakteri, bu faktörü taşımayan bakteri hücreleri ile yan yana gelip, aralarında köprüler oluşturarak, alıcı hücreye F faktörünü veya aynı zamanda bakterinin kromozomundan bir parçayı aktarbilme yeteneğine sahiptir.Bakteriden bakteriye genetik madde aktarılmasını yöneten tradiye ismlendirilen genler, F faktörü DNA’sında bir operon tarafından düzenlenirler. Konjugasyon bu operondaki bazı genlerin yönetimi altında, bakteride seks pilusu (F fimbriası) adı verilen bir pilusun yapılması ile başlar; yalnız F+ bakterilerde bulunan bir pilustur. İki baketrini yan yana gelip birleşmesi sırasında, F faktörü de bakteri kromozomu gibi replike olur ve DNA’nın çift iplikçikleri birbirinden ayrılır. DNA iplikçiklerinden biri F- olan alıcı bakteriye geçer, diğeri verici bakteri de kalır. Bunu takiben her iki bakteride de bu iplikçiklerin karşıtı olan iplikçikler sentezlenerek iki hücre de F+ olur. F+ bakteriden F- bakteriye, Ffaktörünün aktarılması oldukça yüksek oranda gerçekleşebilir, öyle ki bazen F- hücrelerin tümünün F+ oldukları saptanmıştır. Bununla birlikte, verici bakteriye ait kromozomal DNA segmentlerinin, alıcı bakteriye aktarılma sıklığı oldukça seyrek olmaktadır (10-4-10-5) olmaktadır. Bunun için F faktörünün verici bakteri DNA’sında uygun bir bölgeye yerleşmesi gerekmektedir; böylece F faktörü bakteri DNA’sı ile bütünleşmektedir.Yüksek sıklıkla rekombinasyon yapan (Hfr=high frequency of recombination) hücreler bu şekilde oluşmaktadır. Bu durumda bakteri kromozomunu harekete geçirerek alıcı bakteriye birçok genetik özellik kazandırabilmektedir. Plazmidler: Plazmidler, bakteri hücrelerinin sitoplazmasında, kromozomal DNA’dan bağımsız olarak bulunan ve replike olabilen ekstrakromozomal DNA segmentleridir. Bu genetik elemanlar, bulnudukları ve aktarıldıkları bakteriye birtakım değişik biyolojik yapı ve fonksiyon özellikleri kazandırır. Bakterilerin, plazmidler tarafından kodlandığı bilinen birtakım fenotipik özellikleri arasında, antibiyotiklere, ağır metal iyonlarına, ultraviyole ışınlarına gösterdikleri direnç, çeşitli enzim ve toksinler oluşturma, konak hücreye adherans, kolonize olma, üreaz oluşturma, çeşitli karbonhidratların fermentasyonu sayılabilir. Plazmidler bakteride kendiliğinden oluşmazlar, başka bakterilerden aktarılırlar. Bulundukları bakterilerden, spontan olarak kaybolabilecekleri gibi, plazmid replikasyonunu inihbe eden bazı maddeler aracılığı ile, deneysel olarak da ortadan kaldırılabilirler. Plazmidler bakteriden bakteriye genellikle konjugasyonla aktarılırlar. Bilinen plazmidlerin belli başlı örnekleri, F faktörleri, direnç plazmidleri, stafilokok plazmidleri ve virulans plazmidleridir.

http://www.biyologlar.com/bakteri-genetigi-1

DNA’nın yapısı

J.Monod Temel biyolojik değişmez DNA’dır. İşte bunun için Mendel’in kalıtsıl çizgilerin değişmez taşıyıcısı olarak geni tanımlaması, Avery’nin bunu kimyasal olarak saptaması (Hershey’in de doğrulaması), Watson ile Crick’in de onun eşlenici değişmezliğinin yapısal temellerini açığa çıkarmaları, kuşkusuz, biyolojide yapılmış olan en büyük buluşlardır. Bunlara, bütün anlamını ve geçerliliğini bu yeni buluşlar yoluyla kazanmış olan ayıklayıcı evrim kuramı da eklenmelidir. DNA’nın yapısı; bu yapının bu geni özgül olarak niteleyen nükleotitler dizisinin sağlıklı bir kopyasını kabul ettirme yeteneğini nasıl açıkladığı; bir DNA bölütünün nükleotit dizisini bir proteindeki aminoasit dizisine nasıl çevirdiği; bütün bu olgu ve kavramlar, uzman olmayanlar için, geniş ve çok iyi biçimde açıklanmıştır.( Nükleik asitler “nükleotit” denilen cisimlerin doğrusal polimerleşmesinden doğan makromoleküllerdir nükleotitler bir yandan şekerle azotlu bir bazın, öte yandan da bir fosforil kökünün birleşmesinden oluşur. Polimerleşme, her şeker artığını bir öncekiyle bir sonrakine birleştirerek bir “polinükleotidik” zincir oluşturan fosforil öbekleşmeleri aracılığıyla ortaya çıkar.DNA’da (dezoksiribonükleik asit), oluşturucu azotlu bazın yapısına göre değişen dört nükleotitbulunur: Adenin, Guanin, Sitozin ve Timin denen bu dört baz, genllikle A,G,C ve T harfleriyle imlenir. Bunlar kalıtım abecesinin harfleridir.Sterik nedenlerle DNA’daki Adenin(A),Timin (T) ile kendiliğinden bir kovalent olmayan birlik oluşturur; bu arada Guanin (G) de Stozin(C) ile birleşir. DNA bu özgül kovalent olmayan bağlar aracılığıyla birleşeniki polinükleotidik liften oluşmuştur. Çifte lifte, bir lifin A’sı ötekinin T’si ile,G ile C; T ile A ve C ile G birleşir: Demek iki lif birbirinin tamamlayıcısıdır... (s:163) Aşağıda eşlenme ve çevirme süreçlerinin özünü belirten şema verilmektedir:. DNA İKİ özdeş ikili (eşlenme) DNA İkili tamamlayıcı nükleotitler dizisi (çeviri) Polipeptid Aminoasitlerin köklerinin doğrusal dizisi (anlatım) Küremsi protein Aminoasitlerin doğrusal dizisinin kıvrılması Aydınlığa çıkarılması gereken ilk nokta DNA’nın değişmeksizin eşlenmesinin “giz”inin, molekülde birleşik durumda bulunan iki lifin oluşturduğu kovalent olmayan karmaşığın stereokimyasal tamamlayıcılığında yattığıdır. Buradan görülüyor ki, proteinlerin ayırt edici özelliklerini açıklayan birleştirici stereopesifitenintemel ilkesi,DNA’nın eşlenici özelliklerinin de temelinde bulunur. Fakat DNA’da, karmaşığın topolojik yapısı protein karmaşıklıklarınkinden çok daha yalındır ve eşlenme mekanizmasının işlemesini sağlayan da budur. Gerçekten, iki liften birinin sterokimyasal yapısı, onu birleştiren köklerin (ardışık) dizisi ile tümüyle tanımlanmıştır (s:99), çünkü dört kökten her biri(sterik kısıtlamalar nedeniyle) öteki üçten yalnız biriyle bireysel olarak eşleşebilir. Sonuç olarak: 1. Karmaşığın sterik yapısı iki boyutta tümüyle temsil edilebilir ki,bunlardan biri, bitmiş olarak, her noktada karşılıklı birbirini tamamlayan bir çift nükleotit içerir; oysa öteki,bu çiftlerden, potansiyel (gizilgüç) olarak sonsuz bir diziyi içerir. 2. İki liften (herhangi) biri verildiğinde, tamamlayıcı dizi, nükleotitlerin ardışık eklenmeleriyle gitgide daha yaklaşık olarak kurulabilir ve nükleotitlerden her birini, sterik olarak önceden belirlenmiş olan eşi “seçer”. Böylece iki liften her biri, karmaşığın bütününü oluşturacak biçimde, eşinin yapısını kendisi seçmiş olur. DNA molekülünün toptan yapısı, benzer köklerin doğrusal polimerleşmesiyle oluşmuş bir makromolekülün alabileceği en yalın ve en olası yapıdır: Bu, biri ötelenme biri de dönme olmak üzere iki bakışım işlemiyle tanımlanır bir sarmal lifin yapısıdır. Demek buna, bir bütün olarak yapısındaki düzenlilik nedeniyle, bir lifcikli kristal denebilir. Fakat ayrıntılı yapı düşünüldüğünde ortada bir devirsiz (periyodik olmayan) kristal var demektir, çünkü temel çiftler dizisi yinelemeli değildir. Şunuda önemle belirmeli, bütün olabilir dizilerle uyuşabilen yapı bütününün ona hiçbir sınırlama uygulamadığı anlamında, dizi tümüyle “özgür”dür. Görüldüğü gibi, bu yapının oluşumu, bir kristalinkiyle yakından karşılaştırılabilir. İki liften her birindeki dizi öğesi, kendiliğinden onunla birleşmek üzere gelen molekülleri seçip onlara yön veren ve böylece kristalin büyümesini sağlayan kristalimsi bir tohum işlevi görür. Birbirini tamamlayan iki lif, yapay olarak ayrıldıklarında, her biri, binler ya da milyonlarca dizi içinden, hemen hiç yanılmadan kendi eşini seçerek, özgül karmaşığı kendiliğinden yeniden oluşturur. Bununla birlikte her lifin büyümesi, nükleotitleri kendi aralarında dizisel olarak birleştirici kovalent bağların oluşmasını gerektirir. Bu bağların oluşması kendiliğinden olmaz: Bir kimyasal gizilgüç ve bir katalizör de gerekir. Gizilgücün kaynağı, nükleotitlerin içinde bulunan ve yoğunlaşma etkimesi sırasında kopan kimi bağlarla temsil edilir. Bu yoğunlaşmayı bir enzim, yani polimeraz DNA katalize eder. Bu enzim, daha önceden bulunan lifte özgül biçimde belirlenmiş olan diziye “ilgisiz”dir. Öte yandan, enzimsel olmayan katalizörlerle hızlandırılmış mononükleotitlerin yoğunlaşmasını, doğrudan doğruya, bunların eskiden var olan bir polinükleotit (s:100) ile kendiliğinden eşleşmesinin yönlendirdiği kanıtlanmıştır. Ancak enzim, diziyi belirlemese bile, tamamlayıcı kopyanın doruluğunu, yani bilişi iletiminin aslına uygunluğunu sağlar. Bu, deneyin de gösterdiği gibi, çok büyük ölçüde bir aslına uygunluktur, fakat mikroskopik bir süreç söz konusu olduğuna göre, bir mutlak uygunluk olamaz. Bu temel noktaya biraz sonra yeniden dönülecek. Nükleotitler dizisinin amino asitler dizisine çevirisini yapan mekanizma, yalnız ilkesi bakımından bile, eşlenmeyi yapandan çok daha karmaşıktır. Görüldüğü gibi bu son süreç, son aşamada, ana kalıp işlevi gören bir polinükleotit dizisiyle, ona birleşmeye gelen nükleotitler arasındaki doğrudan stereospesifik etkileşimlerle açıklanır. Çeviri sırasında da bilişi iletimini sağlayan, yine kovalent olmayan stereospesifik etkileşimlerdir. Fakat bu yönetici etkileşimler bir çok ardışık basamakları içerir ve bu basamaklar, her biri yalnızca kendi dolaysız işlevsel eşini tanıyan birçok oluşturucuları işe koşar. Bu bilgi iletimi zincirinin başlangıcında işe katılan oluşturucular, öteki uçta “olup biten”den tümüyle habersizdir. Öyle ki kalıtsal şifrenin, harflerinden her biri polipeptitteki (yirmi arasından) bir aminoasiti belirleyen DNA’daki üç nükleotitlik bir diziden (bir üçlü) oluşan bir stereokimyasal dilde yazılmış olmasına karşın, şifreleyen üçlüyle şifreleşen aminoasit arasında hiçbir dolaysız sterik bağ yoktur. Bu çok önemli bir sonuç verir: Canlılar dünyası için evrensel olan bu şifre, bilişi iletiminin büsbütün başka bir uzlaşmaya göre de ortaya çıkabileceği anlamında, kimyasal olarak nedensiz görünür.(Bu noktaya 8. bölümde döneceğiz. J.M.) Ayrıca, çeviri mekanizmasının kimi oluşturucularının yapısını ve bu yüzden kimi üçlülerin yorumunu da değiştirerek, organizmaya (geçerli uzlaşımlar açısından) çok zararlı olabilecek yanlışlıklar yapan değişinimler(mutasyonlar) biliniyor. Çeviri sürecinin çok mekanik, giderek “teknolojik” görünüşünü vurgulamak gerek. Bir oluşturucunun yüzeyinde bir polipeptitin tortu tortu toplanması yolunda, her aşamada işe karışan değişik (s:101) oluşturucuların; bir freze makinesinde biçim verilecek olan bir parçanın diş diş ilerlemesine benzeyen ardışık etkileşimleri gibi bütün bunlar, kaçınılmaz biçimde bir mekanik işlemenin üretim zincirini düşündürüyor. Kısacası, olağan organizmadaki bu duyarlı mikroskopik makine düzeni, çeviri sürecine belirgin bir aslına uygunluk sağlar. Kuşkusuz yanılmalar da olabilir, fakat öylesine seyrek ki, bunların olağan ortalama sıklığı üzerine, yaralanılabilir hiçbir istatistik yoktur. Şifrede (DNA’nın proteinlere çevrilmesi bakımından) bulanıklık bulunmadığından,bir DNA bölütündeki nükleotitler dizisinin, karşılığı olan polipeptitteki aminoasit dizisini tümüyle belirlemesi gerekir. Ayrıca, gördüğümüz gibi, polipeptit dizisi bir kez oluşmuş olan polipeptidin kazanmış olduğu bükülmüş yapıyı (olağan koşullar altında) tümüyle belirlemiş olduğundan, yapısal, dolaysıyla da işlevsel”yorum” açık anlamlı ve kesindir. Hiçbir tamamlayıcı bilişi katkısı (kalıtsal dışında) zorunlu değildir; hatta bilindiği kadarıyla mekanizma ona yer bırakmadığından, olanaklıda değildir. Organizmaların bütün yapı ve deimleri, onları oluşturan proteinlerin yapıları ve etkinliklerinin sonucu olduğu ölçüde, organizmaların bütününe, kalıtsal haberin kendisinin son sıralıoluşsal anlatımı gözüyle bakmak gerekir. Son bir önemli nokta olarak da, çeviri mekanizmasının kesinlikle tersinmez olduğunu eklemek gerekir. “Bilişi”nin ters yönde, yani proteinden DNA’ya aktarılışı hiç gözlemlenmiş olmadığı gibi kavranabilir bir şey de değildir. Bu görüş, öylesine bir tamamlanmış ve güvenilir gözlemler topluluğuna dayanır ve sonuçları, özellikle evrim kuramında, öylesine önemlidir ki, bunun, modern biyolojinin temel ilkelerinden biri olarak görülmesi gerekir( Bu kitabın birinci basımının kimi eleştiricileri (örneğin Piaget), bu önermenin deneysel olarak çürütülebileceğini sandıkları kimi yeni sonuçlar öne sürebilmekten büyük memnunluk duymuş göründüler. Söz konusu olan, Temin ile Baltimore ’un, klasik çeviriye ters yönde olarak, RNA’yı DNA’ya çevirme özelliği olan enzimleri bulmuş olmalarıydı. Bu güzel gözlemler, gerçekte, dizisel bilişinin DNA (ya da RNA) yönünde çevirisinin tersinir olmadığı ilkesini çürütmez. Bu buluşu yapanlar, ki çok seçkin moleküler biyoloji bilginleridir, çalışmalarından hiçbir zaman Piaget’nin çıkarmış göründüğü sonucu çıkarmadılar). Gerçekten bundan çıkan sonuç, bir proteinin yapı ve edimlerini değiştirerek, bu değişikliği, DNA dizisinin bir bölümünün sunduğu bilgilerde bir değişiklik olmadan, bir bölümüyle de olsa, gelecek kuşaklara aktaracak bir olabilir mekanizmanın bulunmadığıdır. (s:102) Oysa buna karşın, herhangi bir bilişi ya da haberin DNA’ya iletilmesini sağlayacak, kavranabilir bir mekanizma da yoktur. Sonuç olarak, bütün sistem, tümüyle ve yoğun biçimde tutucu ve kendi içine kapalıdır; dış dünyadan, ne olursa olsun, herhangi bir bilgi alma olanağı da kesinlikle yoktur. Görülüyor ki bu sistem, özellikleriyle, organizma ile çevre arasında olduğu gibi DNA ile protein arasında tek yönde bağıntılar kuran bir mikroskopik saat çalışmasıyla, her türden “diyalektik” betimlemesine karşı çıkar. Sonunua dek ne Descarertesçı ne Hegelcidir: hücre düpedüz bir makinedir. Bu durumda öyle görünür ki bu sistem, yapısının gereği olarak her değişikliğe, her evrime karşı çıkar. Böyle olduğuna hiç kuşku yok ve burada, gerçekte evrimin kendisinden de daha çelişkili bir olgunun açıklamasını buluruz: Yüz milyonlarca yıldan beri önemli bir değişmeye uğramaksızın yeniden üreyen kimi türlerin olağanüstü değişmezliği. Bununla birlikte, fiziğin bize öğrettiğine göre (erişilmez sınır olan mutlak sıfır dışında) hiçbir mikroskopik varlık kuantik düzeyde karışıklıklara uğramaktan geri kalamaz; bunların bir makroskopik sistem içinde birikmesi, onun yapısını adım adım fakat kaçınılmaz biçimde değiştirir. Canlı varlıklar, çevirinin aslına uygunluğunu sağlayan makine düzeninin yetkinliğine karşın, bu yasadan kurtulamaz. Çok hücreli organizmalardaki yaşlanma ve ölüm, en azından bir bölümüyle, rastlantısal çeviri yanlışlarının birikmesiyle açıklanabilir; çünkü bu yanlışlar, özellikle aslına uygunluktan sorumlu oluşturucuların kendilerini değiştirerek, yanılmaların sıklığını artırır ve bu da organizmanın yapısını azar azar fakat acımasızca bozar. Eşlenme mekanizması da fizik yasalarına aykırı düşmedikçe, her bozgundan ve her rastlantıdan kaçamaz. Bu bozgunlardan hiç olmazsa birkaçı DNA dizisinin kimi öğelerinde az ya da çok açığa vuran değişiklikler doğuracaktır (s:103) Bu transkripsiyon yanlışlıkları, mekanizmanın kör aslına-uygunluğu nedeniyle, kendiliğinden yinelenecektir. Bunlar, aynı aslına uygunlukla, “değişinim”lerin oluştuğu DNA bölütünün karşılığı olan polipeptitteki aminoasitler dizisinde ortaya çıkan bir değişiklik olarak çevrilecektir. Fakat bu değişinimin işlevsel “anlam”ı ancak, bir bölümüyle yeni olan bu polipeptitin kendi üstüne katlanmasıyla ortaya çıkacaktır. Günümüzdeki biyoloji araştırmalarının en anlamlı ve yöntembilim açısından en önemli bölümünü moleküler kalıtımbilim oluşturur. Bu araştırmalar, özellikle, DNA ikili lifindeki bir polinükleotit dizisinin uğrayabileceği belli belirsiz rastlantısal değişmelerin türlü tiplerinin çözümlenmesini sağlamıştır. Böylece, aşağıdaki olaylara bağlı çeşitli değişinimler belirlenmiş oldu: 1. Tek bir nükleotit ikilisinin bir başkasının yerine geçmesi 2. Bir ya da çok sayıda nükleotitiin yok olması ya da eklenmesi 3. Uzun ya da kısa dizi bölütlerini tersine çevirerek, yineleyerek, yerinden atarak ya da ergiterek kalıtımsal dokuyu değiştiren “karışıklık” türleri Bu değişmelerin rastlantısal olduğunu, gelişigüzel ortaya çıktığını söyleyeceğiz. Bunlar kalıtımsal dokudaki değişikliklerin olabilir tek kaynaklarını oluşturduğuna, kalıtımsal doku da organizmanın kalıtımsal yapılarının tek görevlisi olduğuna göre, bundan zorunlu olarak, canlılar dünyasındaki her yeniliğin ve her yaratışın tek kaynağının rastlantı olduğu sonucu çıkar. Evrimin olağanüstü yapısının temelinde arı rastlantı, yalnızca rastlantı, salt fakat kör özgürlük: Modern biyolojideki bu temel kavram, bugün artık, olabilir, ya da en azından, kavranabilir varsayımlar arasında herhangi bir varsayım değildir; bu, gözlem ve deney sonuçlarıyla tek bağdaşan, tek kavranabilen olandır. Bu nokta üzerindeki kavramlarımızın ileride değişeceğini, giderek değişebileceğini kabul etmek(ya da ummak) için hiçbir neden yoktur. Yine bu kavram, bütün bilimlerin bütün kavramları içinde her türden insan merkezcilik karşısında en yıkıcısı, bizim gibi yoğun biçimde teleonomik varlıklar için, sezgisel olarak en kabul edilemez olanıdır; bütün dirimselci ve canlıcı ideolojilerin kesip atacakları bir kavram, daha doğrusu, bir hortlaktır. Bu nedenle de evrimin kaynağı olarak değişinimler söz konusu olduğunda, rastlantı kelimesinin sağın anlamının ne olduğunu (s:104) kesin olarak belirlemek çok önemlidir. Rastlantı kavramının içeriği yalın değildir ve aynı kelime çok değişik anlamlarda kullanılmıştır. En iyisi birkaç örnek vermek. Zar ya da rulete şans(rastlantı) oyunları denir ve bir oyunun sonucunu kestirmek için de olasılıklar hesabı kullanılır. Fakat, bu salt mekanik ve makroskopik oyunların “şans” oyunları oluşu, yalnızca, bu oyunlarda sonucu yeterli kesinlikte bilmenin pratik olanaksızlığından gelir. Çok yüksek düzeyde bir fırlatma mekanizması bulunarak, sonucun belirsizliğinden büyük ölçüde kurtulmanın, kavranabilir bir şey olduğu açıktır. Ruletteki belirsizliğin özsel değil salt işlemsel olduğunu söyleyelim. kolayca görülebileceği gibi, salt yöntembilimsel nedenlerle, rastlantı kavramının ya da olasılıklar hesabının kullanıldığı bir çok olayın kuramı için de durum aynıdır. Fakat başka durumlarda, rastlantı kavramı özsel bir anlam kazanır ve işlemsel olmaktan çıkar. Bunlar örneğin “salt rastlaşmalar” diyebileceğimiz, yani birbirinden tümüyle bağımsız iki nedenler zincirinin kesişmesidir. Doktor Dupont’un yeni bir hastaya ivedi çağrıldığını, onarımcı Dubois’nın da bir komşu yapının ivedi onarımıyla uğraştığını düşünelim. Dr. Dupont yapının dibinden geçerken, onarımcı dikkatsizlikle çekicini düşürür, ikisinin “determinist” yörüngesi kesişir ve doktor kafası parçalanarak ölür. Doktorun rastlantıya kurban gittiğini söyleriz. Önceden bilinemezliği doğasında taşıyan bu olay için başka hangi terimi kullanabiliriz? Buradaki rastlantının, kesişmeleriyle kazayı doğuran iki dizi olayın tam bağımsızlığından dolayı, özsel diye görülmesi gerekir. Kalıtsal iletinin eşlenmesinde ve işlevsel sonuçlarında bir yanlışlığa neden olan ya da yol açan olaylar arasında da tam bağımsızlık vardır. İşlevsel etki, değişen proteinin yapısına, gerçekleştirdiği işleve, sağladığı etkileşimlere, katalize ettiği tepkimelere bağlıdır. Bütün bunların, değişinim olayının kendisiyle de, yakın ya da uzak nedenleriyle de, bütün bu “nedenler”in doğasının belirlenimli olup olmadığıyla da, ilgisi yoktur. Son olarak, mikroskopik düzeyde, maddenin kuantik yapısına kök salmış olan, temel bir bilinmezlik kaynağı daha vardır. Bir değişinim, özünde, mikroskopik kuantik bir olaydır, bu nedenle de ona belirsizlik ilkesi uygulanır; demek doğası gereği, yani özünde, önceden bilinemez bir olaydır. Bilindiği gibi, belirsizlik ilkesini, başta “tanrının zar attığını” kabul edemeyeceğini söyleyen Einstein olmak üzere (s:105) en büyük modern fizikçilerin bir bölümü hiçbir zaman tümüyle kabul etmediler. Kimi okullar da burada yalnızca işlemsel bir kavram görmek istediler ve özselliği kabul etmediler. Oysa kuantum kuramına, onu belirsizlikten kurtaracak daha “ince” bir yapı vermek için harcanan bütün çabalar başarısızlıkla sonuçlandı; günümüzde, bir gün gelip bu ilkenin kendi bilim kollarında yok olacağına inanır görünen fizikçi sayısı çok azdır. Ne olursa olsun, bir noktanın vurgulanması gerekir; belirsizlik ilkesi bir gün bırakılsa bile, DNA’daki bir dizinin değişiniminin en kesin türden determinizmi ile onun işlevsel etkilerinin protein etkileşimleri düzeyindeki determinizmi arasında, yukarıdaki onarımcı ile doktor öyküsünde tanımlanmış olan anlamdaki “salt rastlaşma” dışında bir şey görme olanağı yoktur. Demek olay yine de “özsel” rastlantı alanında kalır. Doğal olarak rastlantının, tanımı gereği, dışarıda bırakıldığı ve doktorun, ne olursa olsun, onarımcının çekici altında can vermek zorunda olduğu Laplace evrenine dönülürse o başka. Hatırlanacaktır ki, Bergson evrimde bir yaratıcı gücün anlatımını buluyordu ve bu gücün, yaratılışın kendinde ve kendisi için olan bir sondan başka bir şeye yönelik olmadığı anlamında, onun mutlak (saltık) olduğunu kabul ediyordu. Bergson böylece, hepsi de evrimi,Evrenin örüsünde yazılı bir programın görkemli açılışı gibi gören canlıcılardan(Engels olsun, Teilhard olsun ya da Spencer gibi olgucu iyimserler olsun) kökten ayrılmış oluyordu. Onlar için, bu durumda, evrim gerçek bir yaratış değil, yalnızca doğanın o ana dek açığa vurulmamış niyetlerinin dışavurumu oluyordu. Embriyonun gelişmesinde evrimsel doğuşla aynı türden bir doğuş görme eğilimi buradan gelir. Modern kurama göre dışavurum (açınlama) kavramı sıralı-oluşsal gelişmeye uygulanır, fakat evrimsel doğuşa gelince;kaynağını özsel bilinemezden alması ve salt yaratıcı olması nedeniyle, uygulamaz. Bergsoncu metafizik ile bilim arasındaki bu yön birliğibir salt rastlaşma sonucu mudur? Belki de değil: Bergson, bir sanatkar ve ozan olarak, üstelik çağının doğa bilimlerini de iyi bildiğinden, canlılar dünyasının göz kamaştırıcı zenginliğini, orada sergilenen ve her baskıdan uzak, tükenmez bir yaratıcı cömertliğe neredeyse doğrudan tanıklık eder görünen, biçim ve davranışların mucizevi çeşitliliği karşısında duyarlılık göstermeden edemezdi. Fakat Bergson’un, “hayat ilkesi”nin evrimin kendisi olduğunun en açık kanıtını gördüğü yerde, modern biyoloji bunun tam tersine (s:106) canlı varlıkların bütün özelliklerinin moleküler koruma temel ilkesine dayandığını kabul ediyor. Çağdaş kuram açısından evrim, hiç de canlı varlıkların bir özelliği değildir, çünkü kökü, canlıların tek ayrıcalığı olan koruyucu mekanizmanın eksikliğindedir...Artık denebilir ki, cansız yani eşlenici olmayan bir sistemde bütün yapıyı yıkabilecek olan bu bozuklukların, bu “gürültü”nün kaynağı, canlılar dünyasındaki evrimin de kaynağıdır ve bu kaynak, sınırsız yaratıcı özgürlüğünü, DNA’nın eşlenici yapısındaki bu rastlantılar birikimiyle, müziğe de gürültüye de sağır, bu talih konservatuvarıyla açıklar.(107) (Jacques Monod, Raslantı ve Zorunluluk, Dost Kitabevi, Ekim 1997, s:95-107) www.atominsan.com  

http://www.biyologlar.com/dnanin-yapisi-1

Farklılaşma ve Polimorfizm

Kanser; hücre çoğalması, farklılaşması ve ölümü arasındaki dengenin bozulmasıyla oluşur. Hücrede son farklılaşma; hücre döngüsünün durması ve hücreye özgü genlerin ifade edilmesiyle ilgili programının aktivasyonuyla sağlanır. Birbiriyle zıt bir program ilişkisi içinde olan hücresel büyüme ve farklılaşmanın genetik programı bağlaşıktır54. Örneğin kas hücrelerinin oluşması sırasında, çoğalan myoblastlar MyoD genini ifade eder, ancak büyüme faktörlerince zengin ortamda farklılaşma yoktur. Ortamdan büyüme faktörleri uzaklaştırılınca myojenik farklılaşma başlar. p21 ve p16 gibi negatif hücre döngüsü düzenleyicileri MyoD transkripsiyon aktivitesini sağlarken, büyüme faktörlerinin varlığında pozitif düzenleyici siklin D1’in aşırı ifade edilmesi MyoD aktivitesini engeller6. mRNA’sı kesim sonrası beş ekzondan oluşan siklin D1’in, intron kesim bölgesindeki SNP’den dolayı dört ekzondan oluşan polimorfik varyantı siklin D1b, bazı farklı işlevlere sahip olabilmektedir55. Siklin D1’in androjen reseptör işlevini etkilediği ve prostat kanserinde epitel hücrelerin transformasyonuna neden olan bazı transkripsiyonel düzenlemelerin ve hücresel çoğalmanın kontrolünü elde tuttuğu gösterilmiştir56. Melanokortin-1 reseptörü (MC1R)’in bazı varyantlarının melanozom olgunlaşmasının tamamlanamamasına neden olduğu ve deri kanser riskini arttırdığı öne sürülmektedir57. Yeni hipotezlerle en azından bazı kanserlerin, normal dokulardaki farklılaşmaya benzer şekilde, farklılaşma yeteneğini sürdüren kök hücrelerin neoplastik transformasyonundan oluşabileceği öne sürülmekte ve bu hücreler “kanser kök hücreleri” olarak isimlendirilmektedir. Buna alternatif bir hipotezle de kanser kök hücrelerinin, farklılaşması geriye dönmüş (dedifferansiyasyon) ve kök hücre özelliğini yeniden kazanmış hücrelerden ya da asıl kökenden değil farklı embriyonal kökenden gelerek transformasyona uğramış hücrelerden (trans-differansiyasyon) geliştiği öne sürülmektedir58,59. Kök hücre farklılaşmasının son aşaması, olgunlaşma işleviyle ilgili sürecin son bölümünü kapsar. Farklılaşma tamamlanamamışsa ya da hatalı farklılaşma olmuşsa hücre, apoptozisle ortadan kaldırılır. Apoptozisin gerçekleşmediği durumlarda ise bu hücrelerin neoplastik dönüşüme uğramas olasılığı vardır. Retinoik asit (RA) ve reseptörleri (RAR), akciğerde hücre çoğalması60 ve normal epitelyal farklılaşmanın devamlılığı için gereklidir. RA etkisini, asıl olarak çekirdek reseptör gen ailesinin üyeleri - RAR ve retinoid X reseptörleri - aracılığıyla ortaya koyar61. RA, insan akut promyelositik lösemi hücrelerinin de terminal farklılaşmasını sağlar ve bu hastalığın tedavisinde kullanılır62. RAR, ligand-bağlı transkripsiyon faktörü olarak işlev yapar. RAR’ın birden fazla promotörü kullanabilen ve alternatif intron kesimiyle oluşturduğu ve her biri farklı genden ifade edilen α, β, and γ izotipleri ve bunların da birkaç izoformları bulunur. Diğer çekirdek reseptörleriyle de heterodimerler oluşturarak DNA’ya bağlanabilirler. Bu sinyal moleküllerindeki çeşitlilik ve bunların DNA’ya bağlandıkları özel hedef bölge polimorfizmleri, denetledikleri genlerin ifade edilmelerinde de rol oynayabilmektedir61,63. Örneğin RAR genlerinin epigenetik metilasyonla ifade edilmesinin engellenmesi bazı karsinomların oluşmasında etkili olabilmektedir64-66. Bazı çevresel kimyasal maddeler (organoklorürlü kimyasallar, klorürlü pestisitler, poliklorürlü bifenil ve dibenzo bileşikleri), meme kanserinin başlamasında rol oynayabilmektedir. Bu bileşikler hücre farklılaşmasında rolü olan östrojenin özelliklerini taklit etmektedir67,68.

http://www.biyologlar.com/farklilasma-ve-polimorfizm

TRANSGENİK BİTKİLERDEKİ RİSKLER VE ENDİŞELER

Dünya’da en yaygın olarak ticari üretime geçmiş olan bazı transgenik bitkilere ( mısır, pamuk soya ve kanola) Bacillus thuringiensis bakterisinden izole edilen Bt endotoksin geni ve Streptomyceses hygroscopicus bakterisinden izole edilen bar geni transfer edilmiştir. Bt geni bitkilere aktarıldığında bazı böceklere toksik olan bir protein üreterek bitkileri böceklere dayanıklı hale getirmektedir. Bar geni ise aktarıldığı bitkiyi bazı herbisitlere (ot öldürücülere) karşı dayanıklılık sağlamaktadır. Transgenik bitkilerden ileri gelebileceği düşünülen endişeler ; insan sağlığına, çevre sağlığına ve mevcut tarım sistemine etkiler olarak belirtilebilir. Şu ana kadar yapılan çalışmalarda, transgenik bitkilerden ileri gelebilecek zarar risklerinin transgenik olmayanlardan ortaya çıkabilecek risklerden daha yüksek oranda bulunmadığını göstermektedir. Giriş Transgenik bitkilerden ileri gelebilecek riskleri üç ana grup altında toplamak mümkündür. Bunlar ; 1. İnsan sağlığına etkileri, 2. Çevreye etkileri, 3. Mevcut tarım sistemine etkileri olup, sırasıyla olası etkilerin neler olabileceklerini daha yakından inceleyebiliriz. 1.İnsan sağlığına etkileri 1.1.Transgenik Bitkilerin Allerji Etkileri. Belirli gıdalara karşı allerjisi bulunan bireyler, herhangi bir ürünü satın aldıklarında bunun içeriğini inceleyerek allerjik reaksiyona sebep olan maddelerin bulunup bulunmadığını kontrol etmektedirler. Belirgin bir allerjisi bulunmayan kişilerin bile transgenik bitkilerdeki yeni proteinler nedeniyle allerji olma riskleri bulunmaktadır. Dünya’da en yaygın olarak ticari üretime geçmiş olan transgenik bitkilere ( mısır, pamuk soya ve kanola) Bacillus thuringiensis bakterisinden izole edilen Bt endotoksin geni ve Streptomyceses hygroscopicus bakterisinden izole edilen bar geni transfer edilmiştir. Bt geni bitkilere aktarıldığında bazı böceklere toksik olan bir protein üreterek bitkileri böceklere dayanıklı hale getirmektedir. Bar geni ise aktarıldığı bitkiyi bazı herbisitlere (ot öldürücülere) karşı dayanıklılık sağlamaktadır. Ancak şu ana kadar ticari üretimine izin verilen transgenik bitkilerin, transgenik olmayan bitkilerden ileri gelebilecek allerji risklerinden daha fazla risk taşıdığına dair kanıtlar elde edilememiştir. Şu ana kadar yapılan çalışmalardan sadece iki potansiyel problem tam açıklanamamış ve bu iki transgenik bitki de insan gıdası olarak kullanımı yasaklanmıştır. Bunlar soya fasulyesi ve Starlink Mısır’dır. Pioneer firması tarafından soya bitkisine Brezilya Nut’ından alınan bir gen aktarılmıştır. Buradaki amaç, Brezilya Nut’ında bol olan ve soya fasulyesinde az bulunan methionin amino asidinin oranını fazlalaştırarak, soya fasulyesinin besinsel kalitesinin arttırılmasıdır. Ancak Breziya Nut’ına allerjenlik oldukça yaygın olduğundan, bu allerjenlik etkisi transgenik soyada da gözlenmiştir(Nordlee ve ark.,1996). Soya fasulyesine aktarılan genin aynı zamanda allerjenik reaksiyonları da tetiklediği anlaşılmaktadır. Firma bu soya fasulyesini hayvan yemi olarak pazarlamayı düşündü ise de daha sonra bunun hasat, taşıma ve depolama esnasında denetlenmesinin zor olduğu anlaşıldığından, bu transgenik soya fasulyesi ticari üretim için onay almayarak, piyasaya sürülmemiştir. Aventis firması tarafından geliştirilen Starlink transgenik mısır çeşidinin insan gıdası olarak ta tüketimi hedeflenmiştir. Ancak bu mısır çeşidinin insanlar için allerjik olabileceği endişesi ile sadece hayvan yemi olarak kullanılmak üzere onaylanmıştır. 2001 yılındaki araştırma sonuçlarından elde edilen bulgular, muhtemelen bu transgenik mısırın da allerjen olmadığını göstermesine karşın, uzmanlar arasında tam bir görüş birliğinin oluşmaması nedeniyle bu konudaki tartışmalar halen devam etmektedir. Tartışmaların bazı önemli noktaları şunlardır; a)Aventis şirketi tarafından yapılan denemelerde, mısır tanesindeki aktarılan proteinin ısıtma ve ıslatılma işlemleri ile parçalandığı belirtilmektedir. Böylece ticari olarak pazarlanan gıdaların pişirilmesi veya nemlendirme proseslerinden geçirilmesi sonucunda yabancı protein parçalanmış olacaktır. Ancak uzmanlar kurulu bu işlemlerden sonra bile transgenik proteinin mevcut olabileceğini ve allerjik reaksiyon yapabileceğini düşünmektedirler. Ayrıca, ıslatılma ve ısıtılma işlemleri sonucunda transgenik protein molekülünün biçiminin değişmesi durumunda, mevcut test yöntemleri ile bunun belirlenmesinin mümkün olamayabileceği vurgulanmaktadır. b)A:B:D:’lerindeki Hastalık Kontrol ve Koruma Merkezi, Starlink mısır çeşidinin ürünlerini yiyen kişilerde allerjik reaksiyonların meydana geldiğine dair kanıt bulamamıştır. Ancak bu kuruldaki bilim adamları Hastalık Kontrol ve Koruma Merkezi’nin yaptığı testlerin yeterli hassasiyette olmadığını da belirtmişlerdir. c)A.B.D.’de Starlink mısır ürünlerinin olası allerjik etkilerinin görüldüğünü gösteren doktorlar tarafından verilen sağlık raporları bulunmamaktadır. Allerji testleri, gerek test tüpü reaksiyonları ve gerekse canlılar üzerindeki tepkileri ölçen komplike bir işlemdir. Araştırıcılar değişik deney hayvanlarını (fare, domuz) allerji testleri için kullanmaktadırlar. Ancak bu sonuçlar her zaman doğru çıkmamaktadır. Örneğin Brezilya Nut’ına allerjenliğin saptanması öncelikle fareler üzerinde incelenmiş ve bunun allerjen olmadığı belirlenmiştir. Ancak daha sonra bazı kişilerde bunun allerjen etkileri bulunduğu saptanmıştır(Melo ve ark.,1994, Nordlee ve ark.,1999). Günümüzde bazı kişilerde buğday, yumurta ve kivi gibi yaygın yiyeceklere karşı allerjiler oluştuğu dikkate alındığında, bu kişilerde transgenik ürünlere karşı allerjilerin oluşması olasıdır. Ancak günümüzde yapılan araştırmalarda transgenik bitkilerden yapılan gıdaların transgenik olmayan bitkilerden yapılan gıdalarınkinden daha fazla allerjik risk taşıdığına dair kanıtlar da mevcut değildir. 1.2.Yatay gen geçişi ve antibiyotik dayanıklılık Transgenik bitkilerin geliştirilmesinde bazı antibiyotik dayanıklılık markırlarının kullanılması nedeniyle, transgenik gıdaların antibiyotik tedavisi gören kişilerde herhangi bir etkisinin olması endişesini doğurmuştur. Çünkü doktorların önerdiği antibiyotiklerin yanlış kullanılması sonucunda etkinliklerinin kaybolduğuna dair raporlar bulunmasından dolayı, kamuoyu bu tehlikenin transgenik gıdalarla ortaya çıkabileceği endişesini taşımaktadır. Transgenik bitkilerin geliştirilmesi sırasında belirli antibiyotiklere dayanıklılığı kodlayan DNA parçaları seleksiyon amacıyla kullanılmaktadır. Bu DNA parçalarının laboratuvar aşaması dışında başka bir amacı olmamasına karşın, transgenik bitkilerde sürekli olarak bulunmaktadır. Bu durumda transgenik gıdalar kullanıldığında, varolan antibiyotik problemlerine bir etkisi olacak mıdır? Sorusu akla gelmektedir. Endişelerden biri de, bir organizmadan diğerine ebeveyn-döl ilişkisine bağlı gen geçişi dışında bir DNA geçişidir. Buna yatay gen geçmesi denmektedir. Ağız, mide ve bağırsaklarda bulunan mikroorganizmalara transgenik gıdalardan bir antibiyotik dayanıklılık geninin geçmesi olasılığı, tedavi amacıyla kullanılan antibiyotiklerin mikroorganizmalara karşı etkisiz kalmasını sonuçlandırabilecektir. DNA’nın yatay geçişi bazen doğal koşullarda da meydana gelebilmektedir. Agrobacterium tumafaciens’in plazmidleri bitkilerde taç uru olarak bilinen hastalığı oluşturarak DNA’nın yatay geçişini gerçekleştirmektedir. DNA’nın yatay transferi laboratuvar koşullarında düşük frekanslarda meydana gelmektedir. Ancak böyle bir yatay geçişin insan bağırsaklarındaki bakterilere geçip geçmeyeceği akla gelmektedir. Bazı koşulların varlığı böyle bir geçişin pek mümkün olamayacağını düşündürmektedir. Çünkü midedeki asidik ortam DNA’yı parçalamaktadır. İnsan midesinin kimyasal içeriğinin benzeri olan hidrofonik asit ve ağız salyası karışımında DNA otuz saniyede parçalanmıştır(Mercer ve ark.,1999). Ayrıca, bazı organizmalar ancak özel koşullarda DNA’yı içerisine alırken, birçok canlıda organizmaya giren yabancı DNA’yı parçalayan mekanizmalar da bulunmaktadır. New Castle Üniversitesinde yapılan bir araştırmada, transgenik soya yiyen kişilerin bağırsaklarında, antibiyotik dayanıklılık geninin bağırsaklardaki mikroorganizmalara geçtiği rapor edilmiştir. Ancak bu çalışma diğer bilim adamları tarafından incelenmiş ve bağırsak sisteminde herhangi bir hasar bulunmayan kişilerin dışkılarında transgenik DNA saptanmamıştır. Fakat bağırsak operasyonu geçiren ve bağırsakları kısaltılmış olan kişilerde transgenk DNA’ya rastlanmış ve mikroorganizmaların çok az bir kısmında transgenik DNA ‘ya da rastlanmıştır. Bu durum transgenik DNA’nın yatay geçişinin bazı özel koşullarda insan bağırsaklarında da mümkün olabileceğini göstermektedir. Antibiyotik dayanıklılık genlerinin bazıları antibiyotiği inaktif hale getiren veya parçalayan bir enzim oluşturarak işlevini yerine getirmektedir. Böyle bir dayanıklılık geninin fonksiyonu devam edecek olursa, yenen transgenik bitkilerde bu dayanıklılık enziminin çok az bir miktarı da bulunabilecektir Ancak ısıl işlemler sonucunda enzimler inaktif hale gelmektedir. Fakat taze olarak yenen veya ısıl işlem geçirmeden tüketilen transgenik gıdalarla az miktardaki enzim de alınmış olabilecektir. İnsanlarda enfeksiyonlara karşı kullanılan antibiyotiklerden Gentamisin A ve B, Neomisin ve Kanamisin’e dayanıklılık genlerini içeren Calgen firmasının transgenik olarak geliştirdiği Flavr Savr domatesinin onaylanma aşamasında, Amerikan Gıda ve İlaç Dairesi (FDA) 1993 yılında bu durumla karşı karşıya kalmıştır. İnsan midesinin simulasyonlarını kullanan FDA testlerinde transgenik gıdalardaki enzimlerin mide asitleri tarafından parçalandığı rapor edilmiştir. Ciba-Geigy firmasının geliştirdiği transgenik Bt-176 mısır çeşidi de insanlarda kullanılan antibiyotiklere dayanıklılık sağlayan bir geni içermektedir. Penisilin grubundan olan Ampisilin insanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Ancak Bt-176’daki antibiyotik dayanıklılık geni sadece prokaryotik (bakteriler) canlılarda aktif olacak şekilde dizayn edilmiştir. Yani antibiyotik dayanıklılık geni ökaryotik canlılarda yani insan ve mısır gibi bitkilerde aktif olamamaktadır. Ampisilin antibiyotiğini inaktif hale getiren enzim mısır bitkisinde üretilmediğinden dolayı, Bt-176 transgenik mısır çeşidi Kanada ve U.S.A.’de 1995 yılında üretime alınması onaylanmıştır. FDA transgenik bitki geliştirilme sürecinde laboratuvar aşamasında seleksiyon amacıyla, insanlarda kullanılmayan antibiyotik türlerinin kullanımını önermektedir. Böylece yatay gen transferi gerçekleşse bile antibiyotik tedavisinde olumsuz bir etkisi gözlenmeyecektir. Araştırıcılar, yeşil floresans protein ve mannoz gibi maddeleri antibiyotik dayanıklılık genleri yerine kullanmaya başlamışlardır(Joersbo ve ark.,1988). Ayrıca, transgenik bitkilerin ticari kullanıma çıkmadan önce antibiyotik dayanıklılık genlerini kaldıran yöntemler üzerinde çalışılmaktadır(Zuo ve ark.,2001). Pof.Dr.Muzaffer TOSUN E.Ü.Ziraat Fakültesi Tarla Bitkileri Bölümü, Bornova-İzmir KAYNAK: ibreliler.com

http://www.biyologlar.com/transgenik-bitkilerdeki-riskler-ve-endiseler

Kromozomların Yapısı ve Replikasyon

DNA moleküllerinin hücre içerisinde en büyük makromoleküllerden olduğu anlaşıldıktan sonra bu moleküllerin hücre içerisindeki sitoplazmaya veya nukleusa nasıl sığdıkları akla gelmiştir.Örneğin en uzun insan kromozomunun 85 mm,haploid dna miktarının 2,75x109 bç(baz çifti) ve bununda yaklaşık olarak 94 cm uzunluğundadır.Mısırda 2,74x109 bç olduğundan 93 cm’ye yaklaştığı,zambak bitkisinin en büyük genoma sahip olduğu 3x1011 bç bu da yaklaşık olarak 100 m olduğu hesaplanmıştır.Bir prokaryot olan E.coli ise DNA 4,6x106 bç yaklaşık 1,4 mm uzunluğuna eş geldiği hesaplanmıştır.1 nukleotidin 3,4Ao olduğu hesaplanmıştır(0,34 nm).Bunlar sarmal yapıya,sarmal yapılarda süper sarmal halini alarak yerden kazanmayı sağlamışlardır.Histon proteinleri bu sarmal yapının oluşumunu sağlar. Bunlar aynı zamanda replikasyon ve transkripsiyon olaylarında da histon proteinleri yer alır. E.coli’de histon yoktur.Histon benzeri proteinler vardır.E.coli bakterileri üzerinde çalışma yapmak çok kolaydır.Çünkü bunların DNA’ları paketler halinde değil halkasaldır.Bunlar 7 saatte 1 tane bakteri 1.000.000’a ulaşmaktadır.Fazla yer kaplamazlar.Ekonomiktir. Replikasyonda DNA’nın kopyası yapılacaktır.Bunun yapılabilmesi mitoz ve mayoz olaylarına bağlıdır.Bu mekanizmanın gerçekleşebilmesi için Nükleotid,enzim ve DNA sentezi için bir kalıp DNA’ya ihtiyaç vardır. DNA Replikasyon Modelleri İlk olarak Watson-Crick’in sundukları DNA modeli aslında ifade edilmişti.Bu araştırmacılar DNA replikasyonunun Semikonservatif olması gerektiğini söylemiştir.Fakat farklı araştırmacılar Farklı DNA modelleri üzerinde durmuşlardır.Sonuçta 3 DNA replikasyon modeli ortaya konulmuştur. 1)Semikonservatif(Yarı Korunmuş) 2)Konservatif(Korunmuş) 3)Dispersif(Karışık) Günümüzde geçerli olan Meselson ve Stahl,1958 yılında deneysel olarak kanıtlanmış Semikonservatif DNA replikasyon modelidir.Bunlar E.coli bakterilerini tek besin maddesi 15NH4Cl içeren besi yerinde çoğalmaları sağlanıyor.Burada büyütüldükleri zaman DNA olarak ağır izotop içeren DNA’lar içeriyorlar(Bu radyogram ile tespit ediliyor).   Modellere göre ayrı ayrı yukarıdaki sonuçlar tahmin edilmiştir.Fakat her generasyonda bakteri kültürleri santrifüjden geçirilerek bakterilerdeki radyoaktiviteyi ölçmüşlerdir. İzole edilen DNA’lar santrifüjden geçiriliyor. Santrifüj tüpünden Ağır DNA molekülleri tüpün altında yer alıyor.Bir ağır bir hafif DNA içerenler ortada kalıyor.Üstte ise hafif DNA lar kalır.Sıfır generasyonda radyoakti-vite dipte,1 generasoynda tüpün orta kısmında bir kısmı ise dipte olduğu fark ediliyor.Bu çalışmada DNA’ların replikasyonda bir eski bir yeni zincir alacağı gözlemleniyor.Replikasyon enzimatik olarak yürür.DNApolimeraz enzimi tarafından yürütülür ve ilk kez Arthur Kornberg tarafından E.coli’den izole edilmiştir.Bu buluş moleküler biyolojide devrim niteliğindedir.Çünkü DNA sentezinde rol oynaya enzim elde edilmiştir.DNA sentezinde metdana gelen reaksiyonlar:             d(NMP)n + dNTP + Kalıp DNA àd(NMP)n+1 + PPi                 DNA replikasyonu gerçekleşmesi için öncelikle bir kalıp DNA’ya ihtiyaç vardır.Bu kalıp DNA’ya RNA’dan oluşan 4-6 nükleotidlik bir polinükleotide ihtiyaç vardır.DNA polimeraz enzimi ancak primer oluştuktan sonra primere bağlanarak replikasyonu devam ettirir.Primer DNA zincirine Primaz adı verilen enzimler bağlanır.Primerler oluştuktan sonra DNA polimeraz enzimi Primere bağlanarak onun 3’OH Ucundan başlayarak yeni nükleotidleri Watson-Crick modeline göre yerleştirir.DNA sentezinin bir yönü vardır(5’à3’). Bunun nedeni DNApolimerazın 3’ ucuna bağlanabilmeleridir.Arthur’un bulduğu enzim DNApolimeraz I olarak adlandırılır.Daha sonraki çalışmalarda DNApolimeraz II ve III enzimleri bulunmuştur.Bu 3 enzimde DNA sentezini 5’à3’ yönünde yaparlar ve aynı zamanda bu 3 enzim ekzonükleaz dediğimiz DNA’nın uç kısmını kesme aktivitesi gösteren enzim yapısına sahiptirler.DNApolimeraz II ve III enzimleri ekzonükleaz aktivitesini 3’à5’ yönünde gösterirler.DNApolimeraz I ise Her iki yönde ekzonükleaz aktivitesini gösterebilir.E.coli bakterisinde DNA replikasyonu gerçekleştiren esas enzimin DNApolimerazIII olduğu,DNApolimerazI ise daha çok DNA sentezi sırasındaki hataları giderici görev yaptığı anlaşılmıştır.DNApolimeraz II enziminin işlevi anlaşılamamıştır. Yapısal olarak bakıldığı zaman DNApolimeraz III enziminin oligometrik olduğu,DNA polimeraz I ise monomerik olduğu anlaşılmıştır.             Prokaryotlarda Replikasyon             Prokaryot organizmalarda DNA(Kromozomal DNA) çift zincir sarma yapılı ve çembeseldir.E.coli bakterisi üzerinde yapılan replikasyon çalışmalarında,replikasyonun DNA zincirinde her iki zincirde aynı anda başladığı ve aynı yöne ilerlediğini göstermiştir.               Okazaki,replikasyon üzerine yaptığı çalışmalarda DNA sentezinin zincirlerden birisinin üzerinde parçalı ya da kesintili olduğunu fark etmiş. “lagging” zünciri üzerindeki parçalı DNA’ya Okazaki fragmentleri adı verilmektedir.Detaylı çalışmalar sonunda replikasyonun sadece 5’ den 3’ e doğru olduğu iyice anlaşılmıştır.             DNA sentezi iki şekilde meydana gelir.5’ den 3’ e çatal yönünde,5’ den 3’ e çatalın ters yönünde.DNA replikasyonu sırasında DNA polimeraz I,II ve III enzimleri replikasyonu tek başına başlatamıyor.Bunların özelliği DNA zincirindeki bir primere bağlanarak onun uzatılmasından ibarettir.Yapılan çalışmalarda bütün canlılarda DNA replikasyonu sırasında kullanılan enzimlerin 4-6 nükletidden oluşan enzimler olduğu anlaşılmıştır.Akla gelen soru primerler DNA zincirine nasıl bağlanır?Bu görevi üstlenen bir enzim vardır ve primaz olarak adlandırılır.Bu enzim kendisi DNA zincirine yardımcı olan diğer proteinlerle birleşerek primozom adı verilen yapıları oluştururlar.Bir primozom kalıp DNA’ya bağlanır ve kalıp DNA üzerinde 5’à3’ yönünde hareket eder.Bu hareketi sırasında belli aralılarla durarak bir adet primer sentezi yapar ve daha sonra yoluna devam eder.Daha sonra DNA polimeraz enzimleri bu primerleri kullanarak DNA replikasyonunu devam ettirirler.DNApolimeraz I enzimi primerleri kaldırarak yerine DNA nükleotidlerinin yerleştirir ve daha sonra boş kalan ya da ayrı kalan nükleotidler birbirlerine DNAligaz enzimi tarafından yapıştırılırlar.Devam eden araştırmalar replikasyon işleminin sanıldığında da karmaşık olduğunu ve bu replikasyon sırasında pek çok protein veya enzimin görev aldığını göstermiştir.örneğin DNA polimeraz I,II,III,DNAligaz,primaz gibi enzimlerin yanında görevlerinin çift zincirleri birbirinden ayrı tutmak olan sarmal yapıyı giderici olan proteinlerde ve enzimlerinde görev aldığı bulunmuştur.Replikasyon sırasında görev alan enzimlerden helikaz enzimi DNA’daki sarmal yapıyı giderici ve zincirleri birbirinden ayıran enzimdir.SSB proteinleri ise ayrılmış olan DNA zincirine bağlanarak onların tekrar çift zincir oluşturmalarını engeller.DNAgiraz enzimi ise topoizomeraz enzim olup bakterilerde bulunur.Replikasyon sırasında sarmal yapının tekrar oluşmasını engeller.DNAligaz enzimi DNA zincirindeki 3’ – OH ile 5’ – PO4-2 fosfodiester bağlarıyla birbirine bağlar.

http://www.biyologlar.com/kromozomlarin-yapisi-ve-replikasyon

PCR/ASO-PCR ANALİZ PROTOKOLÜ

PCR/ASO-PCR ANALİZ PROTOKOLÜ PCR nedir? PCR, nükleik asitlerin in-vitro olarak (canlı organizma dışında), uygun koşullar altında çoğaltılmasına dayanmaktadır. Hem araştırmada hem de klinik laboratuar tanısındaki uygulama alanlarıyla büyük öneme sahip olan PCR' ın geliştirilmesindeki çalışmaları nedeniyle, K. Mullis, 1993 yılı Nobel Kimya Ödülünü almaya hak kazanmıştır. PCR hangi basamaklardan oluşur? PCR, istenilen sayıda tekrarlanabilen döngülerden oluşur. Bir PCR döngüsü sırasıyla, deoksiribonükleik asidin (DNA) iki zincirinin yüksek sıcaklıkta birbirinden ayrılması (Denatürasyon-Denaturation); sentetik oligonükleotidlerin hedef DNA'ya bağlanması (Hibridizasyon-Annealing) ve zincirin yeni çift zincirli DNA'lar oluşturacak şekilde uzaması (Polimerizasyon-Extension) aşamalarından meydana gelir (Şekil 1). Bu aşamaların her biri farklı sıcaklıklarda gerçekleştirilir, sıcaklık aralıkları genel olarak; >94°C-98°C Denatürasyon >37°C-65°C Hibridizasyon (Annealing) >72°C Polimerizasyon şeklindedir. PCR tekniği, tek ve çift sarmallı DNA ya da RNA için kullanılabilir. PCR ile bir hedef DNA parçasından milyonlarca çoğaltmak mümkündür. Yöntemin temeli, çoğaltılmak istenen bölgenin iki ucuna özgü, bu bölgedeki baz dizilerine tamamlayıcı olan, 18-25 baz uzunluğunda bir çift sentetik oligonükleotid primer kullanılarak, bu iki primer ile sınırlandırılan bölgenin enzimatik olarak sentezlenmesine dayanır. PCR'ın önemli bir avantajı da çok az miktarda DNA ile çalışmaya olanak sağlamasıdır. PCR bileşenleri nelerdir? Bir PCR döngüsü için gerekli olan beş ana madde vardır: DNA örneği, bu genelde genomik DNA dır; çoğaltılacak bölgeyi sağdan ve soldan çevreleyen bir çift sentetik primer; deoksinükleotit trifosfatlar (dNTP); yüksek ısıya dayanıklı Taq DNA polimeraz enzimi; uygun pH ve iyon koşullarını (Mg+2) sağlayan tampon karışımı ve MgCl2. Moleküler genetik çalışmaları için birçok farklı kaynak materyalden farklı yöntemler kullanılarak DNA izole edilebilmektedir, PCR’ da kalıp görevi gören DNA’nın temiz ve PCR inhibitörlerinden arındırılmış olması, sonucu etkileyen en önemli adımlardan biridir. DNA ile ilgili daha ayrıntılı bilgi DNA izolasyon başlığı altında verilmektedir. PCR yöntemi ile çoğaltılmak istenen bölgenin iki ucuna özgü, bu bölgedeki baz dizilerine tamamlayıcı özellikte 18-25 baz uzunluğunda, sentetik olarak sentezlenebilen oligonukleotidlere primer denir. Bu diziler çeşitli tasarım programları kullanılarak hedeflenen gen bölgesine özgü olarak sentezlenmektedir. Primer tasarımında genel olarak dikkat edilmesi gereken bazı noktalar bulunmaktadır. Öncelikle primer dizisi hedeflenen DNA’ya özgün olmalıdır, bu nedenle ayrıntılı bir sekans araştırması tavsiye edilmektedir, primerin 3’ ucunda 1-2 adet G/C nükleotidi bulunmalı aynı şekilde primer genelinde G/C oranı %45-55 olmalıdır. Forward ve reverse primerlerin seçiminde birbirlerine yakın Tm değerlerine sahip olmalarına, bu aralığın 55-65º C arasında olmasına özen gösterilmelidir. Ayrıca primerlerin kendi içinde veya birbirleri ile komplementer olmamalarına dikkat edilmelidir. Forward ve reverse primer arasındaki uzunluğun 100-600 baz olması tavsiye edilmektedir. MWG firması tarafından sentezlenen primer ve problar, kullanıcıya liyofilize olarak teslim edilmektedir. Liyofilize ürünler firma tarafından gönderilen talimatlara uygun olarak distile su ile sulandırılır. Firma tarafından gönderilen sulandırma kağıdında sentezlenen primere ait dizi, konsantrasyon, molekül ağırlık, Tm ve 100 pmol/uL stok primer hazırlanması için eklenmesi gereken distile su miktarı (volume for 100 pmol/uL) belirtilmektedir. Bu talimatlara uygun olarak hazırlanan 100 pmol/uL’lik stok primerin ayrı olarak saklanması, devamlı kullanım için 10 pmol/uL konsantrasyonda hazırlanmış seyreltik primerlerin kullanımı tavsiye edilmektedir. Bu şekilde stok primerin daha uzun ömürlü olarak saklanması sağlanacak ve kontaminasyon riski minimuma inecektir. 100 pmol/uL stok primerden, 100 uL 10 pmol/uL’lik primer solüsyonu hazırlamak için 90 uL distile su’ya 10 uL stok primer (100 pmol/uL) ilave edilir. Primer çalışmalarında gerekli olabilecek bazı çevrimler; 1 nmol=1000 pmol, 1 uM=1 pmol/uL şeklinde belirtilebilir. Farklı firmalardan elde edilen liyofilize primerlerin sulandırılması için ise primerin nmol cinsinden değerinin bilinmesi yeterlidir. Yukarıda belirtilen 1 nmol=1000 pmol eşitliği kullanılarak, sulandırma için eklenmesi gereken distile su miktarı hesaplanabilmektedir. Örnek olarak elinizdeki A primeri 21,5 nmol değerinde ise 1 nmol=1000 pmol eşitliği kullanılarak 21500 pmol değerini elde ederiz. 1 µl’de 100 pmol olmasını istediğimiz stok primerimizi hazırlamak için; 1 µl 100 pmol X 21500 pmol denkleminden X= (1 µl x 21500 pmol)/ 100 pmol = 215 µl distile su eklediğimizde 100 pmol/uL stok primer solüsyonu elde edilir. Taq DNA polimeraz, tamamlayıcı DNA dizisinin sentezi sırasında serbest dNTP’ye (deoksiribonucleotid-trifosfat) ihtiyaç duymaktadır. Set dâhilinde 100 mM’lık stok solüsyonlar halinde bulunan dATP, dGTP, dTTP ve dCTP’ den eşit miktarda alınarak bir mikrosantrifüj tüp içerisinde pipet yardımı ile karıştırıldığında PCR için kullanıma hazır, 25 mM dNTP karışım elde edilmektedir. PCR reaksiyonu sırasında ortamda bulunması gereken ortalama dNTP miktarı 0,2-0,4 mM olarak belirtilmektedir. dNTP’ nin raf ömrünü uzatmak amacı ile kullanılacak miktarların porsiyonlar halinde bölünerek, dondurup çözme işleminin en aza indirilmesi tavsiye edilmektedir. Taq DNA Polimeraz enzimi, ortamdaki dNTP’leri kullanarak kalıp DNA iplikçiğine tamamlayıcı bir DNA ipliğini meydana getirecek sentez reaksiyonunu katalizler. Enzim, tamamlayıcı DNA sentezini başlatmak için primerlere ihtiyaç duymaktadır. Sentezin yönü 5’ ucundan 3’ ucuna doğru olup, primerin serbest 3’ hidroksil ucuna ortamdaki dNTP’lerin fosfodiester bağları ile bağlanması sonucu yeni DNA ipliğinin polimerizasyonu sağlanır. MgCl2 ortamda bulunan serbest dNTP’ler ile bir araya gelerek Taq DNA polimerazın tanıyabileceği çözünebilir bileşikler oluşturmaktadır. Mg+2’deki artış enzim aktivitesini etkilemekte ve çift zincirli DNA’nın Tm ısısını arttırmaktadır. Reaksiyonda bulunan fazla miktarda Mg+2, spesifik olmayan primer bağlanmalarına ve buna bağlı olarak da spesifik olmayan bantlara neden olabilmektedir. Ortamda bulunması gereken MgCl2 konsantrasyonu en yaygın olarak 1,5 mM kullanılmakla birlikte 1-5 mM arasında olmalıdır. Toplam hacmin 50 µl olduğu standart bir PCR çalışmasında kullanılan ortalama değerler şu şekildedir; Bileşen Miktar Son Konsantrasyon Ortalama Aralık 10X Buffer 5 µl 1X 1X MgCl2 (25 mM) 3 µl 1,5 mM 1-5 mM dNTP (10 mM) 1 µl 0,2 mM 0,2-0,4 mM Primer F (10 pmol/µl) 1 µl 10 pmol/µl 0,01-0,1 µM Primer R (10 pmol/µl) 1 µl 10 pmol/µl 0,01-0,1 µM Taq DNA Polimeraz (5 u/µl) 0,25 µl 1,25 u 0,5-2,5 u DNA 5 µl 100 ng 50-200 ng Ultra Saf Su 50 µl’ye tamamlanacak kadar Ultra Saf Su PCR yönteminde karşılaşılabilecek muhtemel problemler ve çözümleri nelerdir? Çok fazla dNTP yada dejenere olmuş dNTP : Reaksiyondaki çok fazla dNTP PCR’ı inhibe eder. Ayrıca dNTP ısınma-soğuma döngülerine karşı hassastır. Bu nedenle sık sık dondurup çözme yerine ilk ambalajı porsiyonlayarak kullanmak dNTP’nin ömrünü uzatacak, reaksiyonunuzu olumsuz etkileme riskini düşürecektir. Karışmamış MgCl2: MgCl2 solüsyonu kullanmaya başlamadan önce iyice karıştırılmalı, reaksiyonda da kullanırken, pipetaj ile homojen hale gelmesi sağlanmalıdır. Yanlış MgCl2 konsantrasyonu: MgCl2 iyonları dNTP ile kompleks oluştururlar . Ayrıca polimeraz için de kofaktör rolü görürler. Bu nedenle konsantrasyonları çok önemlidir. İdeal olarak reaksiyon başına 1-5 mM MgCl2 olması gerekir. PCR inhibitörleri: DNA’nızın temiz olduğundan emin olmalısınız çünkü izolasyon sonrası artık olarak kalabilecek kloroform, fenol, deterjan, EDTA vb. maddeler PCR’ı inhibe eder. Aynı şekilde polimerazın etkinliğini de değiştirebilirler. Bu nedenle DNA’nızı aynı anda pürifiye de edebilecek yöntemlerle izole etmeniz önerilir. Çok fazla polimeraz enzimi: Fazla polimeraz enzimi PCR ürününüzde smear’a neden olur. Bir çok reaksiyonda 1 ünite Taq kullanılmaktadır ancak yine de reaksiyona uygun Taq miktarının kontrol edilerek kullanılması tavsiye edilir. Yanlış primer konsantrasyonu: Çok az primer konulursa PCR ürünü elde edilemeyebilir. Çok fazla primer de jel üzerinde primer dimerine neden olabilir. Primer aralığı, her primer için genellikle 0,01-0,1 µM arasında olmalıdır. Yanlış PCR programı: PCR programı, reaksiyonun en önemli aşamasıdır. Kullandığınız programın çoğaltmak istediğiniz gen bölgesine uyumlu olup olmadığını ve reaksiyonu başlatırken doğru program seçip seçmediğinizi mutlaka kontrol etmeniz tavsiye edilir. Ayrıca program içerisindeki en önemli aşama da hibridizasyon (annealing - primerin dizisine göre DNA bölgesine yapışma) sıcaklığıdır. Bu sıcaklığın, literatürden ve primerlerinizin bilgilerinden kontrol edilmesi önerilir. Yanlış DNA miktarı: Çok fazla DNA tüm primerlere bağlanarak PCR’ı inhibe eder. Çok az konulursa da ürün tespit edilmeyebilir. Bu nedenle döngü sayısına da bağlı olarak ortalama 50 – 200 ng DNA koymanız yeterli olacaktır. Yanlış primer tasarımı: Primer tasarımı yapılırken, primer dizisinin kendisi ile ve diğer primerle komplementer olmamasına ve çok uzun (>30 bp) olmamasına dikkat edilmelidir. ASO-PCR nedir? PCR, aynı zamanda allel-spesifik oligonükleotid (ASO) yöntemi kullanılarak da bilinen tek nokta mutasyonların (SNP) tespit edilmesinde kullanılmaktadır. Tipik bir ASO çalışması, ortak bir primer içeren iki tamamlayıcı reaksiyondan meydana gelmektedir. Her iki reaksiyon ortak primer dışında allel spesifik primer ve diğer PCR bileşenlerinden oluşmaktadır. İlk reaksiyon normal (wild-type) DNA dizisine spesifik, verilen bölgede mutant diziye zıt primer içermektedir. Benzer şekilde ikinci reaksiyon mutant diziye spesifik, normal (wild-type) DNA’ya uyumsuz primer içermektedir (Şekil 2). Yöntem, uygun koşullar altında her reaksiyon tüpünde spesifik olarak gerçekleşen normal (wild-type) ve mutant amplifikasyonların değerlendirilmesine dayanmaktadır. Normal bir birey sadece ilk, normal reaksiyonunda amplifikasyon meydana getirirken, homozigot bireyde her iki reaksiyonda da amplifikasyon ürünü beklenmektedir. Homozigot mutant bireyde sadece ikinci reaksiyonda ürün elde edilecektir. PCR reaksiyonuna eklenecek internal kontrol çalışmanın doğruluğunun belirlenmesi açısından önemlidir. Alıntıdır...

http://www.biyologlar.com/pcraso-pcr-analiz-protokolu

DNA’nın FONKSİYONLARI

Hücre içinde meydana gelen bütün biyolojik olayların tek yöneticisi DNA’dır. DNA bu temel görevleri, kendisinde kodlanan ve türe özgü spesifik genetik (Bilgiler) yardımıyla gerçekleştirir. Diğer bir ifadeyle esas fonksiyonlarını tam ve eksiksiz olarak yürütebilmesi, birçok özel yardımcı moleküller ve proteinlerin(enzim) aracılığıyla olur. Özellikle, olayların gelişmesi, hızlanması ve doğru yönde ilerlemesi için enzimlerin rolleri oldukça önemlidir. Hücre içinde DNA’nın 5 tip temel görevi vardır. Bunlar: 1-) DNA Replikasyonu 2-) Transkripsiyon (mRNA sentezi) 3-) Revers transkripsiyon 4-) DNA tamir mekanizması 5-) DNA rekombinasyonları REVERS TRANSKRİPSİYON Transkripsiyonda RNA polimeraz-I, DNA ipliklerinden birini kalıp olarak kullanarak, buradaki genetik bilgileri aynen mRNA’ya aktarır. Bu işlemi ise DNA’ya bağımlı olarak sürdürür (DNA - mRNA). Hücrelerde diğer bir mekanizma daha vardır ki, o da RNA veya mRNA kalıp olarak kullanılarak buna komplementeri olan DNA yani cDNA sentezlenmesidir. Tersine bir transkripsiyon (RNA - DNA) olduğu için buna REVERS TRANSKRİPSİYON denir. Bu tür transkripsiyonda, mRNA önemli bir kalıp fonksiyon yapar. cDNA sentezinde Revers transkriptaz enzimi etkin rol oynar. Revers transkripsiyona genellikle, RNA’ya sahip virüslerin(retrovirüs) genetik materyali, mRNA olarak kalıp ödevi görür. Revers transkriptaz yardımıyla cDNA sentezlenir. Burada bir RNA-DNA hibriti oluşur. Sonra bu cDNA’da kalıp olarak görev yaparak DNA Polimeraz III yardımıyla ikinci DNA iplikciği sentezlenir. Oluşan bu çift iplikcikli DNA hücre DNA’sına integre olur. Bu şekil transkripsiyonda, RNA özelliğinde genom taşıyan virüslerde rekombinant aşılar yapmak ve yabancı genleri hücre DNA’sına integre etmek mümkün olabilmektedir. DNA TAMİR MEKANİZMASI DNA’da meydana gelen değişik tür ve düzeydeki bozukluklar ve hatalar, çeşitli mekanizmalar tarafından düzeltilir ve DNA’nın fonksiyonlarının aksamasına engel olunur. Ancak bu nadir de olsa(10-9 -10 -10 ) DNA spontan mutasyonlar sonu veya replikasyon sırasında bazı değişiklikler meydana gelmekte veya yanlış bazlar sıraya girmektedir. Bazı mutajenik ve karsinojenik maddeler de DNA’da değişik derecede bozukluklar oluşturabilmektedir. Replikasyon sırasında oluşan ve sıraya giren yanlış bazlar, hücredeki düzeltme mekanizmaları tamir edilebilir. Diğer şekilde meydana gelen bozuklukların düzeltilmesi, oluşan zedelenmelerin derecesine göre değişir. Zarar büyük ise, bozukluk düzeltilemez ve hücre ölebilir. Buna karşılık küçük bozukluklar bazı özel mekanizmalarca hemen tamir edilir. GENETİK MADDE AKTARIMI Mikroorganizmalarda doğal olarak başlıca üç şekilde genetik materyal (gen) aktarılmaktadır. Bunlar:   -Transformasyon  -Konjugasyon  -Transdüksiyon Bu üç aktarım mekanizması, genetik maddenin aktarım yolundan başka, aktarılan DNA segmentlerinin büyüklüğü ve yapısı bakımından da farklılık gösterirler. Yüksek canlılardaki cinsel çoğalmaya benzedikleri için bazen Paraseksüel Üreme adı ile de anılan bu olaylarda DNA segmenti alıcı bakterinin içine girdikten sonra oluşan olaylar dizisi hemen hemen aynı sırayı izlemekte ve aktarılan DNA segmentinin alıcı kromozomunun yapısına girerek ona yeni bazı özellikleri kazandırması ile sonuçlanmaktadır. 1- TRANSFORMASYON: Alıcı bakterilerin ortamdan çözülmüş DNA moleküllerini içlerine almalardır. Bir bakterinin genetik maddelerini bir başka bakteriye geçerek ona yeni özellikler kazandırabileceğini düşündüren ilk bulgular Griffith’in 1928’de yaptığı ilginç deneylerden elde edilmiştir. Griffith deneylerinde canlı, kapsülsüz, farelerde hastalık oluşturmayan (avirülan), R formunda Tip II pneumokoklar ile, ısıyla öldürülmüş kapsüllü, canlı iken hastalık oluşturabilen (virulan) S formundaki Tip I pneumokokları kullanılmıştır. Bu iki bakteri suşu ayrı ayrı olarak farelere deri altı yoluyla enjekte edilmeleri halinde hayvanlarda hastalık ve ölüm görülmez. Çünkü virülan olan bakteriler öldürürler. Canlı olanlar ise avirülan olanlardır. Bu iki suşun (ırk) birbirleriyle karıştırılarak farelere şırınga edilmesi halinde de hayvanların hastalanmaması ve canlı kalmaları beklenirken Griffith yaptığı deneylerde bu halde farelerin tipik septisemi belirtiler ile öldüklerini görmüştür. Üstelik ölen farelerin kanlarında canlı, virulan, kapsüllü (S formunda) Tip II pneumokoklar izole edilebilmekteydi. Bu deneyler şu şekilde özetlenebilir. 1-) Canlı (avirulan) - Farelere - Hastalık ve ölüm pneumokoklar Şırınga görülmez. 2-) Ölü virulan - Farelere - Hastalık ve ölüm pneumokoklar şırınga görülmez. 3-) Canlı avirulan + ölü - Farelere - Hastalık ve ölüm. virulan pneumokok Şırınga karışımı Bu olayın en akla yakın açıklaması, ölü virulan suşlarda bulunan bir maddenin canlı virulan maddelere geçerek bu dönüşümü yani transformasyonu sağladığı şeklinde olabilirdi. Griffith, bu transformasyonu yapan maddenin ya kapsül polisakkaridinin kendisi ya da kapsül sentezini aktive edebilen bir protein olabileceğini düşünmüştü. 1931’de Dawson ve Sia, aynı transformasyonun tüp içinde de yapılabileceğini gösterdiler. 1932’de Alloway sadece virülan bakterilerin değil bunlardan elde edilen ekstrelerin de transformasyon yapabildiğini ispatladı. Nihayet 1944’te Avery, McLeod ve McCarty transformasyondan sorumlu maddenin DNA olduğunu ve virulan pneumokoklardan elde edilip saflaştırılan DNA moleküllerinin aynı dönüşümü meydana getirebildiğini ispatlamışlardır . . Transformasyondan sorumlu olan kimyasal maddenin DNA olduğunu ispatlayan en önemli deliller şunlardır. 1-)Transformaston yapabilen bakteri ekstrelerinin bu yetenekleri ortama DNA’se enzimi eklenmesi halinde tamamen kaybolur. Bu enzim DNA’yı hidrolize ederken protein ve RNA moleküllerine hiçbir etkisi yoktur. 2-) Aynı ekstrelere proteinleri etkileyen enzimlerle ya da sadece RNA’yı etkileyen RNA’se enzimi ile muamele edilmesi transformasyon olayına hiçbir etki yapmaz. Bakterilerde görülen transaformasyon olayının yüksek canlıların hücrelelerinde de araştırılmıştır.Yapılan araştırmalarda bazı virüslerin normal hücreleri kanser hücreleri haline transforme edişleri dışında bugüne kadar olumlu bir sonuç alınamamıştır. Kaynak: ForumPaylas.net [Üye Olmadan Linkleri Göremezsiniz. Üye Olmak için TIKLAYIN...] TRANSFEKSİYON Transformasyonda alıcı bakterilere verici bakterilerden elde edilen DNA segmentlerinin girişi söz konusudur.Bir bakteri hücresi o bakteriye özgü fajlardan ve bazı virüslerden elde edilen DNA preparatlarıyla enfekte edilebilir.ve bu gibi bakteriler DNA replikasyonu ve faj olgunlaşması sonucu olgun fajları salgılayabilirler.Transformasyonla Trandüksiyon olaylarının karışımı olan bu olaylara TRANSFEKSİYON denir. 2-) KONJUGASYON Bakteriler arasında direk temas ve köprü oluşması suretiyle verici DNA segmentlerinin alıcı hücrelere geçmesine Konjugasyon denir. Bakterilerdeki konjugasyon,yüksek canlılardaki cinsel birleşmeye çok benzer. Bu olayda birbirlerine değen iki bakteri hücresinden birinin genomunun bir bölümü aralarında oluşan bir kanaldan diğer bakteriye geçmektedir.Diğer bir tanımla konjugasyon: Bir Bakteriye ait genetik madde (DNA), aynı cins içinde bulunan veya aynı türden diğer mikroorganizmaya direk temas veya sex pilusları aracılığı ile transfer edilmesidir. Bu olayda birbirlerine değen iki bakteri hücresinden birinin genomunun bir bölümü aralarında oluşan bir kanaldan diğer balteriye geçmektedir. Bu olayın keşfinde Beadle ve Tatum’un 1941’ de Neurospora crassa ve N.sitophila dan röntgen ışınlarıyla elde ettikleri biyokimyasal mutantlarla yaptıkları çalışmalar ve Gray ile Tatum’un 1946’ da bu tip deneylerde kullanılabilecek bakteri mutantlarını elde edişlerinin büyük katkısı olmuştur. 1946’da Lederberg ve Tatum E.coli Kız olarak işaretlemiş oldukları bir suştan elde ettikleri Oksotrofik mutantlarla (üreyip çoğalabilmesi için gerekli olanmaddeleri çevreden alma zorunluluğu olan ) ilk kez konjugasyon olayının varlığını ispatladılar.Bu araştırıcılar,şu düşüncelerden hareket etmişlerdi: a-) Eğer bakterilerde genetik yeni bileşim oluşuyorsa herhalde bu seyrek bir olaydır.Oluşan seyrek yeni bileşen hücreleri saptayabilmek için bir özek seçme işlemi uygulaması gerekecektir. b-) Genetik yeni bileşenlerin seçilmelerinde,iki ya da daha fazla özellik bakımından birbirinden farklı olan atasal bakteri hücrelerinin kullanılması özellikle uygundur.Bakterilerde aynı hücrede iki ayrı geni birden ilgilendiren kendiliğinden ikili mutasyonlar olağanüstü seyrek, yaklaşık 10 -14 olguda bir oluşabilir.Halbuki röntgen ışını gibi mutajenlerle tekli, ikili yada üçlü mutantlar laboratuvarda kolayca elde edilebilirler. E.coli Kız suşu prototrof (Sentez işlemleri için bütün işlemleri içeren ) bir bakteridir.Üremesi için hiçbir üreme faktörüne ihtiyaç duymaz. Sadece su,mineraller ve bir KH içeren besiyerlerinde (Minimal besiyeri) bütün enzimlerini,vitaminlerinive proteinlerini sentezleyerek üreyebilir. Lederberg ve Tatum deneylerinde bu bakterilerden elde ettikleri çift mutant bakteri kulandılar. Bu oksotrafik (üreyebilmesi için gerekli enzimleri içermeyen ) mutantlardan birisi Treonin ve Lözih’i sentezlyemeyen ve üremesi için aa’lere kesinlikle ihtiyaç duyan bir mutanttı. Genomunda iki ayrı bölgede mutasyon vardı. Bu aa’ler içermeyen minimal besiyerlerinde üreyemiyordu. Diğer ikili mutant ise Biotin ve metionin’i sentezleyemiyordu. Bu iki mutant suş , diğerinin mutant olduğu özellik bakımından Her iki mutant suş farklı üreme faktörlerine ihtiyaç duyduklarından bu maddeleri içermeyen minimal ayar plaslarına ayrı ayrı ekildiklerinde üreyemezler. Lederberg ve Tatum her iki mutanttan yaklaşık olarak 108 bakteriyi birbirine karıştırdıktan sonra bu üreme faktöründen hiçbirisini içermeyen minimal ağar plaklarına ektikleri zaman, enkübasyon süresinin sonunda plaklarda bir kaç yüz koloninin oluştuğunu gördüler.Bu kolonilerden alınan bakterilerin fenotiplerinin thr+-Leu+-bio+-met+ olduğu bu dört üreme faktörünü sentezleyebildiklerini ve yapılan pasajlarda (ekim,geçme)bu özelliklerin bunlardan oluşan yeni kuşak bireylerinde de devam ettiği gösterildi. PROTOTROF: Normal bakteriler su, KH kaynağı, değişik yapıda N, S ve P kaynağı bulunan besiyerlerinde, kendileri için gerekli olan bütün maddeleri sentezleyerek üreyebilirler.Sentez işlemleri için bütün enzim sistemleri kusursuz olarak çalışan böyle bakterilere PROTOTROF bu duruma ise PROTOTROFLUK denir. OKSOTROF: Eğer bir mutasyon, hücrenin canlılığı için kesinlikle gerekli olmayan, son ürünü çevreden alınabilecek olan bir biyosentez yolunda iş gören bir enzimin kaybedilmesi ya da fonksiyonunun bozulması sonucunu vermişse, mutant birey bu maddeyi(veya maddeleri) çevresinden sağlamak zorunda kalır. Böyle bir madde artık o madde için bir üreme faktörü haline gelmiş demektir. Mutant birey, bir veya birkaç madde bakımından çevresine bağımlı duruma gelmiş olur. Bu maddeleri ortamda bulamazsa üreyip çoğalmaz. İşte bu fenotipik duruma OKSOTROF’luk denir bu gibi mutantlara ise Oksotrof mutant denir. 3-)TRANSDÜKSİYON Bir bakterinin DNA segmentlerinin ılımlı bir faj tarafından diğer bir bakteri hücresine taşınmasına TRANSDÜKSİYON denir. Gram negatif (Salmonella, E.coli, shigella, proteus) ve gram pozitif mikroorganizmalarda (stafilokok, basiller) bu şekilde gen aktarımı olmaktadır. İkiye ayrılır: a-) Genaralize Transdüksiyon Bir bakteri hücresi içinde faj gelişirken, parçalanan konakçı DNA’sının herhangi bir segmentinin, aynı yerde sentezlenen faj başlığı içinde kalabilir. Böyle faj olgunlaştığında faj başlığı içinde, kendi genomu yanısıra içinde ürediği bakterinin de genetik materyaline sahip olmuş ve bunu diğer bir bakteriyi infekte ettiğinde de ona aktarmış olur. b-) Özel Transdüksiyon Transdüksiyon yapan faj, içinde bulunduğu konakçı DNA’sının belli bir yerine yerleşir. Örneğin Lambda fajı E.coli’de galaktoz geni ile Biotin geni arasındaki bölgeye girer ve profaj haline gelir. Böyle bakteriler UV ışınlarına maruz bırakılırsa faj buradan ayrılır, bağlandığı yerden E.coli’ye ait bazı DNA sekanslarını da (bölme) beraber olarak dışarıya çıkar ve başka bir hücreyi infekte ettiğinde bu DNA sekanslarını alıcı bakteriye aktarabilir.

http://www.biyologlar.com/dnanin-fonksiyonlari

MİKROORGANİZMALARLA GENETİK MADDE AKTARIMI - GEN TRANSFERİ

Bakterilerde genetik materyalin küçük veya büyük bir bölümü bir bakteriden diğerine çeşitli mekanizmalar aracılığı ila aktarılıp, sonunda önemli genetik değişiklikler oluşabilmektedir. Verici bakteriden alıcı bakteri hücresine, bakteri genomunun aktarılması sonucu her iki bakteri hücresinin genetik özelliklerini birlikte içeren melez bakteriler meydana gelirler. Bakterilerde görülen bu olaylar sırasında, yüksek canlılarda olduğundan farklı olarak, iki hücrenin çekirdeklerinin tümü birleşmemekte, alıcı bakterinin kromozomu yalnız belli bir bölüm için diploid (benzer genlerden çift dizi taşınması) duruma geçmektedir. Kısmi bir zigot olarak da nitelendirilen melez bakteride, verici hücreden alınan genetik materyale ekzogenot, bunun alıcı hücredeki karşılığına ise endogenot denir. Alıcı bakteri DNA’sının replikasyonu sırasında, ekzogenot da replike olur ve aralarında meydana gelen çaprazlaşmalar sonucu, alıcının DNA’sına vericiden gelen ekzogenot eklenir. Bu bakteriden oluşacak yavru bakteriler, alıcı hücrenin genomuna taşırlar. Verici bakteriden aktarılan bir DNA segmentinin alıcının genomuna girip, alıcı bakteriye birtakım yeni özellikler kazandırması mümkündür. Böylece meydana gelen olaya rekombinasyon (yeni bileşim), oluşan melez bakteriye rekombinant (yeni bileşen) adı verilir (KILIÇTURGAY, GÖKIRMAK, TÖRE, GÖRAL ve HELVACI, 1992). 2. MİKROORGANİZMALARLA GENETİK MADDE AKTARIMI (GEN TRANSFERİ) ******Mikroorganizmalarda gen transferi üç ana mekanizma ile meydana gelmektedir. Bunlar; 1. Transformasyon, 2. Konjugasyon, 3. Transdüksiyon ’dur. 2.1. Transformasyon Ortamda ikinci bir canlı hücre veya bakteriofaj bulunmaksızın, verici hücre tarafından ortama bırakılmış DNA’nın alıcı hücre tarafından kullanılarak, yeni bir hücre oluşmasıdır. Verici bakterinin DNA’sı ortama, genellikle bakterinin kendiliğinden parçalanıp erimesi veya bazı kimyasal maddeler aracılığı ile ekstraksiyonu sonucu salınır. Bu genetik materyalin alıcı hücre tarafından alınabilmesi için, deoksiribonükleaz enzimin etkisinden korunmuş olması ve alıcı hücrenin DNA moleküllerini hücre içine alabilecek yeteneğinin bulunması gerekir (AKMAN, 1983). Bir mikroorganizma, kendisine DNA kompozisyonu yönünden çok yakın olan, diğer bir mikroorganizmaya ait genetik materyal içeren bir ortamda üretilirse, belli bir süre sonra, bu sıvı ortamdan katı besi yerine ekimler yapılırsa, bazı kolonilerin değişik morfolojide olduğu ve bunların, genetik materyali veren ölü mikroorganizma kolonilerine benzediği görülür. Örneğin (şekil 2.1.1’de), Diplococcus pneumoniae’nin II-R suşu, kendisini oluşturan öldürülmüş II-S suşunun DNA materyalini ihtiva eden uygun bir sıvı ortamda ve uygun bir süre temasa bırakıldıktan sonra, katı besi yerine yapılan ekimlerde bazı kolonilerin II-S karakterinde olduğu görülür. Bu denemede, II-S suşu öldürülmüş ve elde edilen DNA ekstraktları ortama katılmıştır. Canlı olan II-R suşu ortamda bulunan II-S suşuna ait bazı genetik materyalleri almış ve bu elementlerde taşınan karakterler yönünden pozitif hale (II-S haline) gelmiştir (ÇON, 2006). ** Bu in vitro transformasyon Griffith’in yaptığı gibi in vivo olarak da yapılabilir. Griffith’in üzerinde çalıştığı tür D. pnemoniae’dır. Bu türün birçok strainleri mevcuttur. Griffith’in yaptığı deney şöyledir; tip II denilen strain ( canlı, kapsülsüz, avirulan, R formunda ) hücreleri ile tip II –S denilen ( kapsüllü, virulan, S formunda**)**strainin ısı ile öldürülmüş hücrelerini birbirine karıştırdıktan sonra fareler şırınga etmiş ve onların ölmelerini beklemezken hastalanarak öldüklerini görmüştür. Daha sonra Avery ve arkadaşları bu olayda kapsül yapımı ile ilgili olan ve ölü hücrelerden canlıya aktarılan maddenin DNA olduğunu saptamışlardır (M.ÖNER, 1996). Bu iki (in vivo ve in vitro) denemede, ortak olan nokta, verici hücre (bakteri) DNA parçacıklarının alıcı hücre (bakteri) kromozomu ile birleşmiş olması ve verici hücreye ait karakterleri yönünden alıcıda pozitifliğin elde edilmesidir. Her iki hücrenin de antijenik yakınlığının çok fazla olması (birbirinden mutasyon ile türemiş olmaları) gen alışını kolaylaştırmaktadır. Antijenik yakınlığı olmayan bakteriler arasında transformasyon, genellikle, nadirdir (ARDA, 2000). Transformasyon bakterilerde genetik rekombinasyona neden olan bir değişimdir. Transformasyon işlemi (şekil2.1.2’de), iki ana kategoriye ayrılan çeşitli basamaklardan oluşur: (1) alıcı hücreye DNA’nın girişi ve (2) alıcı kromozomdaki homolog bölge ile verici DNA’nın rekombinasyonu. Hücre popülasyonları içinde uygun fiziksel durumda hazır olan yani kompetent (uyumlu) hücreler DNA’yı içine alabilir. DNA’nın girişi, bakteri hücresinin yüzeyindeki sınırlı sayıdaki reseptör yerlerinden gerçekleşir. Bakteri hücre duvarı ve membranındaki bu geçiş için özel iletim molekülleri ve enerjiye ihtiyaç duyarlar. Alıcı hücrenin enerji üretimini ve protein sentezini baskılayan maddelerin transformasyonuda baskılaması bu fikri desteklemektedir. Giriş esnasında DNA molekülünün bir ipliği nükleazlarla kesilir ve sadece tek ipliğin transformasyonu gerçekleşir (2. ve 3. basamak). Transformasyona uğrayan DNA ipliği bakteri kromozomundaki komplementer bölgesi ile karşı karşıya gelir. Birkaç enzim aracılığı ile DNA parçası kromozomdaki homolog bölge ile yer değiştirir ve bu kromozom kısmı çıkarılarak parçalanır (4. basamak). Rekombinasyonun gözlenebilmesi için, aktarılacak DNA, genetik değişiklik taşıyan farklı bir bakteri suşundan alınmalıdır. Kromozoma yabancı DNA katıldıktan sonra oluşan rekombinant bakteriyel DNA yapısında, kromozamal DNA’ya ait bir DNA ipliği ve diğer iplikte ise transfer edilen DNA parçası taşınır. Bu iplikler genetik olarak birbirinin aynı olmadığı için sarmal bölge heterodubleks olarak isimlendirilir. Replikasyondan sonra bir kromozom, alıcı hücreninki ile aynı orjinal durumunu muhafaza eder, diğeri ise transforme olmuş gen taşır. Hücre bölünmesi ile bir konakçı hücre ve birde transforme olmuş hücre oluşur (C.ÖNER, 2002). Bir DNA segmentinin, diğer bir bakteri kromozomu ile birleşebilmesi için, her ikisinde de baz sıraları bakımından bir homologluğun olması şarttır. Transformasyonda, alıcı verici hücrelerin DNA’larının homolog oluşları yanı sıra bazı önemli faktörlerinde etkisi bulunmaktadır. Uygun ortam ve optimum koşullarda, üreyen hücrelerden ancak 10-7-10-8 kadarının, DNA segmenti alma yeteneği vardır. Bu nedenle üreme sırasında bazı hücrelerin belli bir fizyolojik duruma ulaşmasının ve DNA parçasını alabilecek kabiliyete kavuşmasının da önemi fazladır. Diğer bir deyime alıcı hücrenin diğerlerinden farklı ve kompetent olması gereklidir. Diğer önemli noktalardan biri de, DNA segmentlerinin,**0,3–8** 105 dalton molekül ağırlığından aşağı olmaması durumudur. Çift iplikçikli olmayan ve yukarıda bildirilen ölçülerden küçük olanlar alıcı hücrelere kolayca giremezler (ARDA, 2000). D. pneumoniae 'den başka H. influenzae, Streptococcus sanguis, Niesseria gonorrhoeae, bitki patojenleri, Bacillus subtilis, nitrojeni fikse eden mikroorganizmalar arasında da, transformasyon tespit edilmiştir (KILIÇTURGAY, GÖKIRMAK, TÖRE, GÖRAL ve HELVACI, 1992). Enterobakteriler arasında transformasyon pek başarılı olmamakla beraber, son yıllarda, yüksek kalsiyum iyonları konsantrasyonlarında E. coli 'de de transformasyon saptanmış olduğu bildirilmektedir (ARDA, 2000). Son zamanlarda yapılan çalışmalar, insan hücrelerinin de bu yeteneği taşıdığını göstermiştir. Bu araştırmada anarmol hemoglobin üreten bir kişinin göğüs kemiğinin (sternumun) kırmızı iliğinden alınan olgunlaşmamış kırmızı kan hücrelerinin doku kültüründe üretilebileceği ispatlanmıştır. Normal bir insanın göğüs kemiğindeki ilkten alınan hücrelerden hazırlanmış bir besin ortamında üretilen bu hücreler bir zaman sonra normal hemoglobin yapabilme yeteneği kazanmıştır. Daha sonraki aşamalarda hücreler (eskiden anarmol, yeni durumda normal hemoglobin üreten) alındığı kişinin sternumunun içerisine enjekte edilerek, o kişinin normal hemoglobin üretimi sağlanabilmiştir (DEMİRSOY). 2.2. Konjugasyon Bir bakteriye ait genetik maddenin (DNA’nın), aynı cins içinde bulunan veya aynı türden diğer mikroorganizmaya direkt temas veya seks pilusları aracılığı ile transfer edilmesine konjugasyon denir (ÇON, 2006). Bakterilerde konjugasyon olgusunu aydınlatan ilk çalışmalar1946 yılında Lederberg ve Tatum’um araştırmalarından kaynaklanmaktadır. Bu iki araştırmacı organizma olarak E. coli K–12 olarak bilinen straini seçmişlerdir. Bu bakteri minimal agar olarak bilinen ve içinde sadece bir karbonhidrat, su ve mineral maddeler içeren bir ortamda büyüyebilme kapasitesine sahip prototrof bir bakteridir (M.ÖNER, 1996). Bu araştırmacılar bu bakterinin thr+, leu+,bio+,met+, thi+ olduğunu, yani bu bakteri strainin threonin, leucin, biotin,**metionin ve tiamin genotipli hücrelere sahip olduklarını ve bu hücrelerinin minimal agarda büyüme kapasitesine sahip olduğunu gösterdikten sonra bunları röntgen ışınları altında belirli bir süre tutmuşlar ve iki mutant suşu ayrı ayrı izole etmişlerdir. Bu mutantlardan birisi (B suşu) bio+,met+,thi-, thr- ve leu- ötekisinin ise (A suşu) bio-, met-, thr+,thi+ ve leu+ olduğu saptanmış. Bunlardan (şekil 2.2.1’de) B suşu içinde kendi sentezleyemediği threonin, tiamin ve leucin içeren, ötekisi ise kendi sentezleyemediği biotin ve metionin içeren ortamlarda ayrı ayrı kültüre alınmışlardır. Bundan sonra bu ikili mutantlardan her biri ayrı ayrı minimal agar plaklarına uygun bir sayıda ekildiklerinde her ikisinin de üreyemedikleri öte yandan bu iki ayrı tip hücre karıştırılarak minimal agar plaklarına ekildiklerinde prototrof koloninin oluştuğunu görmüşler ve bunu karıştırılan iki strain arasında genetik bir alışverişin cereyan ettiğine hükmetmişlerdir. Ancak bu olgu 10-7 kadardır (C.ÖNER, 2002). Lederberg ve Tatum’un buluşları konjugasyonun genetik temeli üzerine başka çalışmaların yapılmasını teşvik etmiştir. Kromozomunun bir bölümünü aktaran hücreye F+ hücreleri denmiştir. Alıcı bakteri, vericiden gelen bir kısım kromozom materyalini alır, kendi kromozomu ile birleştirir bu hücrelere de F- hücreleri denmiştir.1950 yılında Bernard Davis kromozom aktarımı için doğrudan hücre teması gereklidir fikrini desteklemek için U tüpü yöntemini (şekil 2.2.2’de) geliştirmiştir. Tüpün taban kısmında sıvı besiyerinin geçebileceği fakat bakterilerin geçemeyeceği gözeneklere sahip cam filtre vardır. F+ hücreleri filtrenin bir tarafına, F- ise fitrenin diğer tarafına yerleştirilir. Besiyeri filtrenin iki tarafın gire çıkar, bu nedenle bakteriler inkübasyon boyunca aynı besiyerini kullanırlar. Tüpün iki tarafındaki örnekler bağımsız olarak minimal besiyerine ekildikleri zaman hiçbir prototrofa rastlanmamıştır. Davis bu deneye dayanarak, genetik rekombinasyonun gerçekleşebilmesi için fiziksel temasın gerekli olduğu sonucuna varmıştır (C.ÖNER, 2002). Kısa sürede farklı bakteri suşlarının da genetik materyalin tek yönlü transferini gerçekleştirdikleri ortaya çıkarılmıştır. Protoplast füzyon (şekil 2.2.3’de) tekniği de (bakteri, basil, streptomyces, maya, bitki, vs.) gen aktarımı için kullanılmaktadır. İki ayrı türe ait protoplastlar elde edildikten sonra, bunlar, PEG'li ortamda direkt temasa getirilirler. Uygun bir süre ve ısıda tutulan protoplastlar arasında birleşme ve gen aktarmaları kolayca olabilmektedir (ARDA, 2000). Konjugasyon fenomeninde, verici durumda olma kabiliyetini, genellikle, hücrede bulunan ve nakledilebilir bir genetik element olan plazmidler tayin ederler. Bu plazmide fertilite faktörü (F-faktörü veya seks faktörü) adı verilir. Bu faktörü alan hücreler taşınan karakterler yönünden pozitif hale gelirler. Aktarma olayı 10-5-10-6 oranında meydana gelmektedir. İki hücre arasında konjugasyonun gerçekleşebilmesi için, bunların birbirleriyle temasa gelmesi gerekir. Bu olguyu, direkt temas kadar, genellikle, verici hücrelerdeki seks pilusları da yaparlar. Seks piluslarının sentezlenmesini hücre içinde bulunan seks faktöründeki özel genler sağlarlar. Bunlar, diğer**normal piluslardan (fimbria) daha uzun ve kalındırlar. Ortaları boş olduğundan bir boru ve geçit köprüsü görevini yaparlar. Genetik materyal buradan geçerek alıcıya aktarılır. Normal pilusların gen aktarmasında rolleri yoktur. F plazmidi ile başlıca 3 tür konjugasyon oluşabilmektedir. Bunlar da; 2.2.1. F+ hücre x F- hücre konjugasyonu F faktörünü sitoplazmasında taşıyan bir F+ hücre ile buna sahip olmayan F- hücre arasında gerçekleşen F faktörü aktarılmasında seks pilusu önemli fonksiyona sahiptir. Ancak, böyle iki hücrenin direkt teması da genetik madde aktarımına yardımcı olabilmektedir. F+ hücre x F¯ hücre birleşmelerinde genin aktarımı tek yönlüdür. Yani vericiden alıcıya doğrudur. İki yönlü olmamaktadır. Ayrıca, F+ hücre ile F- hücre birleşmelerinde de alıcı hücre her zaman F+ hücre şekline dönüşmeyebilir. Konjugasyon sırasında, F faktörünün bir iplikçiğinde oluşan kopma (ori T bölgesi) ve buradan ayrılan 5' ucu, seks pilusunun oluşturduğu köprüden geçerek F- hücreye transfer edilir. Aktarılan tek iplikçiğin karşısında 5'  3' yönünde ikinci bir iplikçik sentezlenerek alıcı hücrede çift iplikçikli ve sonra da sirküler forma dönüştürülür. Böylece başlangıçta F- olan alıcı hücre F+ hale dönüşmüş olur. Vericide bulunan tek kopya da rolling circle replicationla çift iplikçikli forma getirilir. Böylece verici hücre de yine plazmid kalmış ve bu hücre F+ karakterini korumuş olur. Alıcı hücreye aktarılan F plazmidi, burada sitoplazmada kalır. Nadiren bakterinin genomuna da integre olabilir ve hücreyi Hfr haline getirebilir veya bazen de hücreden ayrılabilir (ARDA, 2000). 2.2.2. Hfr hücre x F-hücre konjugasyonu 1950 yılında Cavalli-Sforza, E.coli’nin F+ suşlarını, mutasyonu uyardığı bilinen bir kimyasal olan azot mustard ile muamele etmiştir. Bu madde ile muamele edilen verici hücrelerden 10-4 oranında rekombinasyona uğrayan verici bakteri suşları elde edilmiştir. Bu oran orijinal F+ suşlarında görülen sıklıktan 1000 kat daha fazladır.1953 yılında William Hayes buna benzer oranda yüksek rekombinasyona sahip başka bir suş yalıtmıştır. Her iki suş da Hfr veya yüksek sıklıkta rekombinasyon yapabilen şeklinde isimlendirilmiştir (C.ÖNER, 2002). Sirküler olan F faktörünün, alıcı hücre kromozomu ile birleşebilmesi için birbirlerinde homolog bölgelerin bulunması gereklidir. Birleşmeden önce sirküler olan F faktörü bakteri kromozomu üzerindeki homolog bölge yanına gelir. Birleşme homolog bölgeler arasında tek bir krosoverle gerçekleştirilir. Böylece, Hfr hücreler meydana gelirler. E. coli 'nin kromozomu üzerinde F- faktörü için homolog olan birçok bölge (8–10 kadar) bulunmaktadır. F faktörü bu bölgelerin bir tanesi ile integre olur. Hfr hücre oluştuktan sonra, bu faktör hücreyi seks pilusu oluşumu için tembih eder ve sentez mekanizmasını aktive eder (ARDA, 2000). Aktarma sırasında Hfr hücrelerde, F faktörü, hücre DNA'sı ile birleşmiş olduğu yerden kopmakta ve bu faktör bakteri kromozomunun arka ucunda kalmaktadır. Bu durum, konakçı DNA'sının aktarılmasında itici bir güç yaratmaktadır. Sonda bulunması nedeniyle, eğer yeterli süre tanınmazsa veya kültürler çalkalanırsa, F faktörü alıcı hücreye aktarılamaz. Bu nedenle, Hfr x F- hücre birleşmelerinde genellikle F- hücreler elde edilir. Buna karşılık F+ x F- hücre birleşmesinde F+ hücreler daha fazladır. Halbuki Hfr hücreler, F+'lere oranla, 1000 defa daha fazla konjugasyon yapma yeteneğine sahiptirler. Hfr hücrelerden F+ faktörü alıcıya az oranda geçmesine karşın, donör DNA segmentinin geçme olanağı çok fazla olduğundan, gen aktarması yüksek sıklıkta gerçekleşebilmektedir (ARDA, 2000). 2.2.3. F' hücre x F- hücre konjugasyonu 1959 yılında, Edward Adelberg, E.coli’nin Hfr suşları ile yaptığı deneyler esnasında, kromozoma katılmış olan F faktörünün serbest kalabileceğini ve hücrenin F+ durumuna geri dönebileceğini keşfetmiştir. F faktörü bazen bütünleşmiş olduğu bakteri DNA’sından ayrılarak, kromozom dışında çembersel bir şekilde devamlılığını sürdürebilir. Böylece Hfr bakterisinden F+ bakteri meydana gelmiş olur. Bu ayrılma sırasında, F faktörüne ait genlerle birlikte kromozomal DNA segmentleri de bakteri DNA’sından kopabilmektedir. Yani plazmid niteliğindeki bu oluşumda hem F faktörüne, hem de bakteri kromozomuna ait birtakım genler bir arada bulunurlar. Sitoplazmada serbest halde bulunan bu melez genoma F’ faktörü, F’ faktörüne sahip olan bakterilere de F prime (F’) hücresi adı verilmektedir. F' faktörünü taşıyan hücreler (F' prime), eğer çok önemli biyokimyasal olayları idare eden genleri kaybetmişse hücrenin ölümüne neden olabilir.** Konjugasyon Escherichia, Salmonella, Shigella, Pseudomonas, Serratia, Vibrio, Enterobacter, Klebsiella, Erwinia, Providencia gibi pek çok enterik bakteri cinsine ait türler arasında, hatta değişik cinsler (Shigella-Escherichia, E.coli-V.cholerea) arasında oluşabilen bir rekombinasyondur. Genellikle bir arada yaşayan bakteriler (özellikle barsak bakterileri) arasında gerçekleşen bu tip rekombinasyon sonunda, oluşan melez bakteriler gerek tanı gerekse tedavi yönünden ciddi sorunlar yaratabilmektedirler. (KILIÇTURGAY, GÖKIRMAK, TÖRE, GÖRAL ve HELVACI, 1992). 2.3. Transdüksiyon 1952 yılında Zinder ve Lederberg Salmonella typhimurianum türü üzerinde cinsel birleşme üzerinde bir araştırma yaparken bir bakteriye ait kromozom parçalarının bir bakteriofaj aracılığı ile diğer bakteriye taşındığını ve hücrenin yaşamını sürdürebilmesi halinde, aktarılan kalıtsal materyalin yeni hücrenin mevcut kalıtsal materyali ile yeni bir düzene girerek ona yeni bir özellik kazandırdığını görmüşler ve bizim bugün transdüksiyon dediğimiz olayı bulmuşlardır. Buna göre transdüksiyonu bir bakteriye ait kalıtsal materyal parçacıklarının bir bakteriofaj aracılığı ile diğer bir bakteriye taşınması olarak tanımlayabiliriz (M.ÖNER, 1996). Transdüksiyonda kalıtsal madde aktarımı bir bakteriofaj aracılığı ile olmakta ve kalıtsal maddeyi kabul eden hücre bakteriofaj etkisinden kendisinden kurtarabildiği yani canlı kalabildiği takdirde kalıcı özellikler kazanabilmektedir. Fajlar, bakterileri parçalayan veya lize eden virüslerdir (bakteriofaj). Konakçıya özel olduklarından, bakteri fajları arasında da tür spesifitesi vardır. Bazı fajların genomu, konakçı hücresine girdikten sonra orada replike olur ve bakteriyi parçalar (virulent veya vegetatif fajlar). Bir kısmı ise, infekte ettiği hücreyi lize etmeyebilir (temperate fajlar). Böyle fajlardan bazıları sitoplazmada kalır veya bazıları da konakçı DNA'sı ile birleşebilir. Böylece onun bir devamı haline gelebilir (profaj). İçerisinde profaj halinde bakteriofaj bulunduran lizojenik hücreler, ultraviole ışınlarına maruz bırakılırsa, profaj aktive olur ve konakçısını lize edebilir. Profajlar, yerleştikleri konakçı DNA'sından bir veya birkaç gen içeren bir segment parçasını alabilir ve bunu, adsorbe olduğu başka alıcı hücreye aktarabilir. Transdüksiyon suretiyle gen aktarılma olayına Gram negatif (Salmonella, E. coli, Shigella, Proteus, Vibrio, P. aeruginosa, vs.) ve Gram pozitif mikroorganizmalarda (Stafilokok ve basiller) rastlanılmıştır (ARDA, 2000). Transdüksiyon başlıca üç tarzda gerçekleştirilebilmektedir. Bunlar da; 1. Generalize Transdüksiyon, 2. Özel Transdüksiyon, 3. Abortif Transdüksiyon’dur. 2.3.1. Generalize transdüksiyon Bir bakteri hücresi içinde faj gelişirken, parçalanan konakçı DNA’sının herhangi bir segmenti, aynı yerde sentezlenen faj başlığı içinde kalabilir. Böylece faj olgunlaştığında faj başlığı içinde, kendi genomu yanı sıra içinde ürediği bakterinin genetik materyali bulunan fajlar oluşur. Aynı anda normal fajlarda olgunlaşıp, bakteriyi eriteceklerinden, içinde bakteri DNA’sı bulunan fajlar dış ortama çıkarlar. Fajlarda adsorbsiyon ve DNA’yı bakteriye aktarma özelliği protein yapı ile ilişkili olduğu için, içinde bakteri DNA’sı bulunan faj partikülleri de özgül oldukları bakteri hücresine yapışıp, genomunu bu yeni bakteriye aktarabilirler. Böylece bakteri içine giren verici bakterinin DNA segmenti, alıcı bakterinin DNA’sının homolog bölgesi ile çaprazlaşıp, bu bölgede kendi allelinin yerine geçer ve alıcı bakterinin vericinin bazı özelliklerini kazanmasına neden olur (KILIÇTURGAY, GÖKIRMAK, TÖRE, GÖRAL ve HELVACI, 1992). Generalize transdüksiyonda, bu görevi yapan fajlar, konakçı DNA'sının herhangi bir geninin veya belli bir segmentinin yanına yapışmazlar. Konakçı DNA parçalandığı zaman hücre içinde dağınık bir halde bulunan DNA parçacıklarından herhangi birinin, faj kapsidi içine tesadüfen girmesi ve içinde kalması sonu bu tarzda aktarılma şansına sahip olabilmektedirler. Bu nedenle her bakteri DNA segmentinin veya bunun üzerinde bulunan özel karakterlerin (genlerin) taşınma veya alınma olasılığı bütün genler için eşit olmaktadır. Bu tür transdüksiyon yapan fajlar arasında E.coli K-12’nin P1 fajı, Salmonella’larda PLT 22 fajı, B. subtilis 'te bulunan SPIO ve PB 51 fajları sayılabilir (ARDA, 2000). 2.3.2. Özel transdüksiyon Transdüksiyon yapan faj,**içimde bulunduğu konakçı DNA’sının belli bir yerine yerleşir ve hücre DNA’sı ile birleşerek profaj haline gelir. Bu tipte transdüksiyon yapabilen fajların en iyi bilineni E.coli’nin lambda (λ) fajıdır. Bu nedenle bu tip transdüksiyona λ fajı tipi transdüksiyon da denmektedir (KILIÇTURGAY, GÖKIRMAK, TÖRE, GÖRAL ve HELVACI, 1992). Lambda, fajı, E. coli 'de genellikle biotin ile galaktoz geninin arasına girer ve burada profaj olarak bulunur [şekil 2.3.2.1(a)’da]. Bakteri kromozomuna entegre olan faj λ DNA’sı zamanla buradan ayrılır, çoğalır ve konakçı hücreyi lize eder. Bazen ayrılma doğru yapılmaz ve E.coli’nin galaktoz genini de (gal+) beraberinde götürür [şekil 2.3.2.1(b)’de]. Eğer, bu faj, gal- bir mikroorganizmayı infekte ederse, bunu gal+ haline sokar (C.ÖNER, 2002). Bazı durumlarda, profaj, konakçı hücresinden ayrılırken ve konakçı DNA'sından bir segment alırken buna karşılık kendi DNA'sından da bir kısmını, konakçı DNA’sı üzerinde bırakabilir. Böylece DNA'sında eksik genler bulunan faj, bu durumuyla başka bir bakteriyi infekte ettiğinde, bu alıcı hücre içinde eksik genlerin oluşturacağı veya sentezlediği önemli ürünleri bulamazsa ve bu bakteri de, eğer bu ürünleri sentezleyecek bilgilere haiz başka bir fajla infekte olmazsa, eksik olan faj genomu replike olamaz ve olgunlaşamaz. Buna sınırlı transdüksiyon denir. Konakçı hücrenin kromozomu ile birleşmiş bulunan faj, konakçı hücre UV ışınlarına maruz bırakılırsa, aktive olur ve DNA'dan veya yerleştiği yerden ayrılarak konakçısını lize ederler. DNA'dan ayrılırken, yanında bulunduğu veya yanına yapıştığı bakteriye ait geni de birlikte alarak ayrılırlar. Böyle bir faj başka bir bakteri kültürüne inokule edilirse buradaki hücreleri infekte ettiğinde bu taşıdığı geni o bakteriye aktarır ve bakteriyi, gende bulunan özel karakterler yönünden, pozitif hale getirir (ARDA, 2000). 2.3.3. Abortif transdüksiyon Fajlar tarafından, konakçısından alınan ve bazı karakterleri (genleri) taşıyan DNA segmenti, faj başka hücreyi infekte ettiğinde, bu hücreye aktarılır. Ancak, bu DNA parçası hücre içinde kalır, bakteri DNA'sı ile birleşmez. Bağımsız olarak hücre içinde bulunmasına karşın, hücre DNA'sı ile eş zamanda replike olma kabiliyetine de sahip değildir. Ancak, taşıdığı karakterler yönünden hücreyi pozitif hale getirebilir. Bakterinin her bölünmesinde, bu ekzogenot bir kardeş hücrede kalır ve onu pozitif hale sokar. Böylece DNA segmenti replike olmadan, bakterinin her bölünmesinde bir hücre kalmış olur. İlk başlangıçta, bu ekzogenotu taşıyan ve fakat sonra, hücre bölünmesi sonu, diğer hücrede kalması nedeniyle sonradan bunu kaybeden bir bakterideki enzimler, bölünmeler de giderek azalır ve kaybolur (şekil 2.3.3.1’de). O zaman hücreler, bu enzimleri ihtiva etmediğinden negatif hale dönüşürler (ARDA,2000). Son zamanlarda, bu yöntem, insan doku kültürleri için de kullanılmaya başlanmıştır. İnsanların çoğu, bir amino asit olan arjinini yıkmak için karaciğerden salgılanan arjinaz enzimini sentezleten başat bir gene sahiptir. Çekinik homozigot durumlarda enzim salgılanması yoktur; bu bireylerde "A r g i n i n e m i a" denen bir hastalık meydana gelir. Arjininin miktarı kanda artar. Sonuçta zeka geriliği, sara hastalığı ve erken ölüm ortaya çıkar. Shope Papilloma denen bir virüs genellikle tavşanlarda hastalık yapar; fakat insanlarda lizojenik durumda yaşar. Bu virüsle tavşanlardan insana gen taşınması yapılabileceği düşünülmüş ve doku kültürlerinde denemelere girişilmiştir. Normal bir bireyden alınan hücreler bu virüsle enfekte edilmiştir. Daha sonra bu doku kültüründeki virüsler arjininemia olan kişiden alınan hücrelere taşınmıştır. Hücrelerin bir kısmı bu enzimi sentezleyecek yeteneği kazanmıştır. Daha sonraki aşamada, bu virüsler arjininemialı bir kişinin karaciğerine aşılanmıştır. Karaciğerlerine enjekte edilen bu virüsler istenen sonucu vermemişler ve düzelme meydana gelmemiştir. Fakat ileride daha gelişmiş bir teknikle bu aşılamanın yapılabileceği ümidi yitirilmemiştir. Bir türden diğer türe bu virüslerle gen aktarımı yapmak da mümkündür. Bazı insanlar, süt içerisinde bulunan laktozun bir türevini, yani galaktozu, yıkan enzimden yoksundurlar. Bu insanlar “Galaktozemia" denen bir hastalığa tutulurlar ve kanlarında aşırı galaktoz birikir. Bu hastalar süt ve sütten yapılmış gıdaları almazlarsa normal bir yaşam sürdürebilirler. Fakat eğer bir gen aktarımı yapılırsa bu besinleri de alabilme olanağına kavuşurlar. İnsan bağırsağında yaygın olarak bulunan Escherichia coli, bu enzim için bir gene sahiptir. Hem bu bakteriyi hem de insanı enfekte eden ortak bir virüs vardır. Bu bakteri kültüründen alınan virüsler galaktozemi gösteren bir insandan alınmış doku kültürüne bulaştırılmıştır. Daha sonra yapılan testlerde; bulaştırılan insan hücrelerinin eksik olan enzimi ürettikleri saptanmıştır. Bu yeteneği kazanan hücreler alındığı kişinin karaciğerine tekrar enjekte edilmiş ve orada eksik olan enzimi üretmeye devam etmişlerdir (DEMİRSOY). 3. KAYNAKLAR AKMAN, M.1983. Bakteri Genetiği. Cumhuriyet Üniversitesi Tıp Fakültesi. Yayın No:8. Sivas ARDA, M. 2000. Temel mikrobiyoloji. Medisan Yayın Serisi No:46. Ankara ÇON, A.H. 2006. Biyoteknoloji Ders Notları. Denizli DEMİRSOY, A. www.genetikbilimi.com/genbilim/genmuhendis.htm KILIÇTURGAY, K. , GÖKIRMAK, F. , TÖRE, O. , GÖRAL, G. ve HELVACI, S. 1992. Temel Mikrobiyoloji ve Parazitoloji ÖNER, C. (Çevirmen) 2002. Genetik Kavramlar. Palme Yayıncılık. Ankara. William S. Klug, New Jersey Koleji ve Michael R. Cummings, Illinois Üniversitesi-Chicago. ÖNER, M. 1996. Genel Mikrobiyoloji. Ege Üniversitesi Fen Fakültesi, Temel ve Endüstriyel Mikrobiyoloji Anabilim Dalı. Ege Üniversitesi Basımevi Bornova-İzmir. Ege Üniversitesi Fen Fakültesi Kitaplar Serisi No:94

http://www.biyologlar.com/mikroorganizmalarla-genetik-madde-aktarimi-gen-transferi

TRİPLET YAPIDAKİ NÜKLEOTİDLERİN SIRALANIŞI

Nasıl ki bir sanat sanatkâr sahibini gösteriyorsa bir harfte elbette ki kâtibine işaret eder. Dolayısıyla amino asitlerin dizilişi DNA’nın varlığını ortaya koymaktadır. Buradan hareketle nükleotid dizilişinin anlam kazanabilmesi için DNA ile birlikte incelenmesi gerekmektedir. Nitekim triplet yapıda nükleotidlerin dizilişi hakkında Nrenberg, Mathei ve Khorona birbirlerinden bağımsız olarak çalışmışlar ve birbirlerini destekleyen sonuca ulaşmışlardır. Nrenberg, tripletin ribozom içerisinde belirli bir cins amino asidi özel şekilde zincire bağlamalarından hareket ederek bir liste çıkarmıştır. Bilindiği üzere amino asit molekülleri birbirleriyle peptit bağlarıyla bağlanarak protein yapılı polipeptit zincirleri oluştururlar. Zaten birbirinden farklı protein moleküller değişik sayıda veya değişik cins amino asitlerin farklı şekillerde dizilmesiyle meydana gelmektedir. Khorona ise bu bilgilerden hareketle yapay RNA’lar elde edip, bunların şifrelendiği amino asitleri bulmuştur. Derken bu verilere dayanarak yine aynı listede verilen DNA kelimelerin karşılığı olan aminoasitler elde edilmiştir. Anlaşılan listedeki tablo incelendiğinde bir amino asidin 4 harf, bazen 6 değişik harfle şifrelendiği görülecektir. Örneğin; S-U-G triplet kodu lösini şifrelemekte, U-S-G ise serini şifrelemekte. Dahası var; bunlardan başka valin, treonin, alanin, anjinin ve glisin 4 değişik tipte şifrelenirler. Ayrıca bazı şifreler aminoasitlere yönelik değil başka anlamları belirtmek için görev yapmaktadır. Şurası muhakkak 20 çeşit amino asidi bağrında taşıyan 100 amino asitlik bir proteinin tesadüfen meydana gelme ihtimali 1 rakamının arkasına 100 tane sıfır koymak gibi bir hesapla karşı karşıya kalmak demektir. Hatta bu iş ayrıca atom seviyesinde hesaplandığında tüm hesapların altüst olacağı muhakkak, artık rakamların bile gücü yetmeyeceği bir tablo görülecektir. Bazı araştırıcılar genetik kodların birbiri üzerine taşan şifrelerden söz etmişlerdir. Neyse ki bu fikri çürüten doneler Wıllıam Wıttman’ın Tütün mozaik virüsü üzerinde yaptığı denemelerle gün yüzüne çıkmıştır. Şöyle ki; virüs RNA’sındaki bazı nükleotidler kimyasal işlemlerle değiştirildiğinde protein yapımında yalnız bir aminoasidin değiştiği görülmüştür. Proteinlerde 2 amino asit değiştiğinde ise bunların kesinlikle yan yana bulunmadıkları tespit edilmiştir. Birbiri üzerine taşan üçlü grubun herhangi bir nükleotidi yanında diğer bir üçlü gruba ait yan yana iki aminoasidin değişmesi beklenirken, tam tersi böyle bir şey olmadığı gibi şifrelerin birbiri üzerine taşması olayı da gerçekleşmemiştir. Netice itibariye DNA’da 64 adet üçlü kodonluk kader yazısı DNA enformasyonun bir kelimesine denk düşüp, böylece hücre enformasyon bakımdan herhangi bir darlık veya kıtlık çekmemektedir. Kıtlık bir yana aksine bolluk, cömertlik diyebileceğimiz kendinden gayet emin, garanti içerisinde yüzmektedir. Maalesef evrimciler farklı canlı türlere ait DNA şifrelerin veya protein yapıların birbirine benzer olduğundan dem vurup, kendilerince kod dünyasını evrime uyarlama çaba içerisine giriyorlar. Hatta maymun DNA’sının insan DNA’sıyla uyumlu olduğundan bahsedip insanın atası diye sunmaya çalışıyorlar. Oysa insanda 46 kromozom, şempanze ve gorilde ise 48 kromozom vardır. Şayet DNA bazında uyumluluğu evrime delil olarak gösterilecekse maymundan ziyade bunun için daha çok patates iyi örnek olabilirdi. Çünkü patatesin kromozom sayısı insanın kromozom sayısına eşit olup, her ikisi de 46 kromozomdur. İşte bu örnekten de anlaşıldığı üzere bu tip benzetmeleri evrime delil olarak sunmak büyük bir hata olduğunu gösteriyor. Hakeza Adli Tıp ve Polis kriminal laboratuarlarında gerek olay yeri incelemeleri gerekse nesep davalarıyla ilgili davalarda STR gen bölgelerinin tespitine yönelik çalışmalar sonucunda; tek tipte erkek ve kadın karakterli DNA tiplemelerin yanı sıra cinayet ve tecavüz gibi konularla alakalı karışım halde (mix) DNA profilleri(genomları) elde edilmektedir. Elde edilen STR gen dizilimi sayesinde kişilerin profilleri ortaya çıkabiliyor. İşte bu gen dizilimleri sayesinde nesep davalarında çocuğun ebeveynleri belirlenebilmekte, ayrıca cinayet ve tecavüz gibi olaylarda şüpheli şahıslara ait DNA profillerin karşılaştırılmasıyla birlikte birçok olay aydınlatılabiliyor. Yani dünyada ne kadar insan varsa bir o kadar kişiye has DNA tiplemeleri söz konusudur. Zira tek yumurta ikizlerin haricinde hiç kimsenin DNA tiplemesi bir başkasının DNA tiplemesi ile tıpa tıp aynı olmaz. Dolayısıyla DNA tiplemelerinde kaç gen bölgesiyle çalışılırsa çalışılsın mutlaka kişinin kendine özgü bir DNA tiplemesi mevcuttur. Bu tipleme kişinin aynı zamanda aidiyet kimliğidir. Nitekim kişiye has DNA diziliminin bir başka kişiyle aynı olma ihtimali yok denecek kadar azdır. Madem canlılık için belli bir dizilim gerektiriyor o halde tüm evrende yaşayan tek bir canlıya özgü (bir defaya mahsus) bir dizilim mevcuttur. Bu nedenle bir kişiye ait DNA tipleme rakamlarını tesadüfen dizilimini oluşturma ihtimali, bir maymunun bilgisayar klavye tuşlarına bastığında hiç hata payına meydan vermeden iki satır cümle yazma ihtimali kadar zayıftır diyebiliriz. DNA CÜMLELERİ (Genler) VE CİLTLER (Kromozomlar) Canlı sistem son derece kompleks bir yapıya sahip. Dolayısıyla herhangi bir sistemin tesadüfen kendi kendine oluştuğunu söylemek akla ziyan bir tavırdır. Madem harflerin dizilişinden kelimeler, kelimelerden cümleler meydana geliyor, o halde bu misalden hareketle hücre içerisinde birtakım biyokimyasal faaliyetler DNA molekülü üzerinde şifrelenmiş kodlara göre sıralanacaktır. Bu yüzden DNA’ya bilgisayar gözüyle bakılmaktadır. Çünkü artık Sibernetik çağda cümleler ikili sistemle çalışıp, 0 ve I sembollerle(evet-hayır) karşılık bulmakta. Böylece bu ikili sistem sayesinde ciltler dolusu eser bir anda bilgisayar ekranına yansıyabiliyor. Hatta yabancı dilin çevrimi bile bu ikili sistem vasıtasıyla anında yazılıma çevrilebiliyor. Anlaşılan hiçbir sistem kendi kendine çoğalamadığı gibi aynı zamanda hiçbir sistem kendi kendine çarkını döndürememekte, mutlaka sistemin işlemesi için yönetici bir gene ihtiyaç vardır. Nitekim canlı organizma DNA molekülü tarafından yönetilip, başsız değildir. İşte bu hiyerarşik düzen içerisinde DNA üzerinde dizili birçok kodon daha büyük çapta enformasyon (bilgi) birimine dönüşüp bir başka geni meydana getirebiliyor. Diğer taraftan insan DNA’sında bir milyondan fazla gen var olup, mevcut genlerin çoğu uzun veya kısa bir protein moleküllerle temsil edilir. Bazı genler ise daha başka görevler için kullanılır. Bu yüzden her bir ayrı protein şifresi taşıyan genlere strüktürel gen denmektedir. Dolayısıyla mRNA bu şekilde strüktürel genlerin birer komplamenter kopyası olarak iş görür. Ayrıca DNA’nın kontrolünde belli bir vazifeye yönelik iş gören binlerce enzim adeta seferber olup her biri DNA zincirinde bir gene karşılık kodlanmaktadır. Şimdi bu gerçekler ortada iken hala DNA molekülün tesadüfen sentezlendiği söylenebilir mi? Bu kadar komplike işleyen mekanizmaya hala tesadüfi deniyorsa, bu kadarına da pes doğrusu demekten başka daha ne diyebiliriz ki. Evrimciler yukarıda bahsi geçen hususlarda iddialarını ispatlayamayacaklarını fark etmiş olsalar gerek ki bu sefer kompleks yapıların ansızın değil, aşama aşama zaman içerisinde ortaya çıkabileceklerini ileri sürmeye başlamışlardır. Yani sıkıştıklarında işi zamana havale etmeyi yeğliyorlar. Daha da işi ileri götürerek bir sistem birinci basamaktan ikinci basamağa, daha sonra üçüncü basamağa doğru ilerlediğini söylemekteler. Daha da hızını alamayıp her basamakta çevresine uyum sağlayanların ayakta kalıp yoluna devam edebileceklerini, her hangi bir basamakta takılanlar ise zararlı kabul edilip bir üst basamağa terfi edemeyeceklerini, böylece basit konumda kalacaklarını dillendirirler. Bu arada ön kabullerine dayanak teşkil etsin diye mutasyon ve tabii seleksiyonu tezlerini güçlendirmek adına kurtarıcı temel esas alırlar. Oysa kendi ön yargılarını doğru kabul etsek bile seleksiyonla iki faydalı mutasyon taşıyan kuşağı oluşturmak hiçte kolay bir iş değil. Bir kere bu iş için takriben bir milyon yeni kuşak geçmesi gerekir ki; bu havanda su dövmek gibi bir şeydir. Maalesef evrimciler mutasyon ve doğal seleksiyona olduğundan fazla misyon yüklemiş gözüküyorlar. Yale üniversitesinden Dr. Harold J. Morowitz en basitinden bir canlının hayatını idame ettirebilmesi için minimum 239 çeşit proteine gerek olduğunu ortaya koymuştur. Hatta bugün itibariyle bilinen en küçük bakteri cinsi olan Mycoplasma hominis (H 39’un) için 60 çeşit amino aside ihtiyaç olduğu artık bir sır değil. Üstelik DNA’nın toplam uzunluğu canlıdan canlıya değişebiliyor da. Örneğin bir bakteriofaj DNA’sı 10 mikro litre uzunluğunda olup, bakterilerde 1 mm, memelileri de ise 10 cm olarak hesaplanmıştır. Keza bazı araştırmacılara göre insan DNA’sı 100 cm uzunluğunda olduğu belirlenmiştir. İşte bu sıraladığımız rakamlardan hareketle 10 mikro litre uzunluğunda bir bakteriofaj DNA’sında 3x104 nükleotid’in (harf) var olacağı hesaplanmaktadır. Ortaya çıkan bu veri normal bir kitap için 3x103 harfli bir sayfaya tekabül eden bir rakamdır. Yani bir bakteriofaj DNA’sı 1000 sayfalık 1 cilt demektir. Bir başka ifadeyle canlıların büyüyüp çoğalmaları için gereken bilgi yığını veri tabanı görevi yüklenmiş nükleik asit moleküllerinde muhafaza edilmektedir. Dolayısıyla bu bilgi yığını sayesinde nükleik asitler kromozomları oluşturmak üzere bir çift heliks şeklinde birbirlerine kenetlenip bağlanırlar. Memeli hücrelerinde durum daha farklıdır. Nitekim 100 ciltlik insanda yaklaşık her biri 1000 sayfa olmak üzere hücrelerinde 1000 ciltlik enformasyon taşırlar. Gerçekten de insan DNA’sı 1000 ayrı ciltlik 46 ayrı kromozoma pay edilmiştir. Anlaşılan tüm organizmaya ait hayatsal faaliyetler belli bir plan çerçevesinde kimyasal, fiziksel, psikolojik yönden işlerlik kazanması genetik enformasyon liderliğinde ve denetimi altında vuku bulmaktadır. Hatta bu muazzam enformasyon deposu bilim adamlarınca bir canlının alın yazısı olarak kabul görür. Ayrıca hücreyi yöneten genetik enformasyon; “—Bireysel enformasyon —Toplumsal enformasyon” diye kategorize edilmektedir. Hücre kendi organellerinin işleyişinde bizatihi yine kendisinin ürettiği beslenme, büyüme ve bölünme gibi unsurlar etken olup, bu tür kendi ihtiyaçlarına hükmeden faktöre bireysel enformasyon denmektedir. Zira bireysel ve bağımsız yaşama karakterinde olan hücreler mikroplara has özgü bir durumdur. Ancak gelişmiş yapıda canlıların bünyesinde bazen doku nizamının bilincine uymayan bir takım hücreler var ki, bunlar hepimizin korkulu rüyası diye algıladığımız kanser hücresinden başkası değildir. Toplumsal bilinç ise insan, bitki ve hayvanların hücrelerine özgü bir yaşama tarzıdır. Zira bir başka hücrenin diğer hücrelere ve çok hücreli organizmanın bütünü ile ilişki kurması bir tür sosyal dayanışma örneğidir. İşte sosyal dayanışmanın gereği tüm organizma hiyerarşik yönetime itaat edip gerektiğinde ona katkıda bulunmak için canhıraş çalışmaktadır. Bu yüzden genetik enformasyon grubunda hücrenin taşıdığı ortak model toplumsal enformasyon olarak sahne almaktadır. Ancak burada toplumsal enformasyonun bir bitki hücresiyle beyin hücre arasında kimyasal yönden kısmi bir farkın olmasından hareketle her ikisi de aynı orijinlidir deme handikap’ına düşmemelidir. Şayet böyle bir yanlışa düşersek hücre arasındaki asıl farkın her hücre yapısında kodlu olan matematik programıyla ayırt edildiğinden habersiziz demektir. Hücrenin yaşlanma sürecine girdiğinde her iki grup enformasyona ait genler gerektiğinde eylemli gruba alınıp çalıştırılır da. Fakat sırası geldiğinde işi bitenler eylemsizleştirilip yok edilirler. Yeter derecede büyüyen ve yapısı tamamlanan bir organda ise hücre bölünmeleri yavaşlar ve ancak ölen hücrelerin bıraktığı boşluk yenileriyle doldurulur. Demek ki hücreler organizmaların verdiği sinyallere asla duyarsız kalmayıp hiyerarşik düzene mümkün mertebe itaat etmekteler. Tabiî ki bu durum toplumsal enformasyon sayesinde olmaktadır. Ancak bir de unutkanlık denen olay var ki, bu tamamen vücudun protein sentezleme kabiliyetinin hız kesmesi veya yitirmesiyle ilgili bir husus olsa gerektir. Nitekim protein sentezi durağanlaşmaya başladıkça yeni işlemler eskilerden daha çabuk unutulur hale gelmektedir. Canlı denen varlık kendi iç mekanizmasını belli limitler içerisinde koruyabilen ve kapalı sistemden oluşan ve aynı zamanda denge ayarına göre tanzim edilmiş homeostasis bir yaratıktır. Dolayısıyla canlı kendini dış etkenlerden bağımsız olarak soyutlayıp değişkenliğini dengede tutabilen bir donanıma sahip özelliktedir. Zaten kan basıncı, vücut sıcaklığı, nabız atım sayısı, kan şekeri gibi belli sabit değerler denge durumunun bir göstergesidir. Şayet bu denge ayarları normal değerler arasında seyretmezse vücut alarm vermeye başlamış demektir. Mesela vücut hararetinin 36,5 santigrat derecede olması gerekirken 40 santigrat derecelere çıkması veya kan şeker düzeyinin % 90–110 mili gram olması lazımken 250 miligram seviyelere yükselmesi gibi arızalar (semptomlar) normal homeostatik sınırların aşılması anlamına gelir ki, bu hastalık demektir. Dahası enformasyon kayıtlarında bir hücrede bağımsız bireysel enformasyon kaybedilmiş bozulmuşsa o artık hücrenin ölümcül hastalığa yakalanması an meselesidir. Neyse ki bu arızı durum tüm organizmaya sirayet etmemekte, bilakis ölen hücrenin yerine bir başkası devreye girmektedir. Şayet bir hücrenin toplumsal enformasyonu kaybolmuşsa çoğu kez kontrolsüz üremeler baş gösterir. Bunun sonucunda organizma içerisine hücre anarşizmi doğup (sarkom) kanser hücresinin oluşumuna kapı aralar. Kanser hücresi de tıpkı bir bağımsız hücre gibi doku sorumluluğundan uzak başıboş bir hücre görünümü sergiler. Canlılarda şifrenin universal olması ( genetik şifre tüm canlılarda ortaktır) Hücrelerdeki genetik şifrelerin nasıl meydana geldiği, ne şekilde değişikliğe uğradığı konusunda evrimciler cevap vermekten aciz durumdadırlar. Zaten onlar matematikle pek barışık sayılmadıklarından şifre ismi geçtiği anda belli ki yüzleri solmakta. Her şeyi program veya şifre dâhilinde açıklamak onlar için kâbustur adeta. Bu yüzden biyolojik hadiselere tesadüfî demek işlerine geliyor. Çünkü analitik çaba gerektirmiyor. Genetik şifre her canlı türü için aynı olmayıp, ancak belirli bir organizma için sabit kabul edebiliriz. Bazı araştırıcılar birbiriyle yakınlığı olmayan canlılara ait şifreleri karşılaştırmak amacıyla birtakım deneyler yapmışlarda. Şöyle ki; —Hayvansal virüslerin nükleik asitlerden hazırlanan preparatlarla bakterileri enfekte etmeyi denemişler. Bu durumda bakteri hücresi tıpkı bir bakteri virüsü tesiri altındaymış gibi virüse ait polipeptit sentez ettiği gözlemlenmiştir. Fakat bu deneyle yeni bir tür ortaya çıkmamaktadır. Yüce yaratıcının yarattığı orijinal malzemeyle ortaya birtakım şeyler koyma çabası olmaktan başka hiç bir işe yaramayan bir denemeden öteye geçememiştir. — Bitkilerde hastalık yapan virüslere ait nükleik asitleri bakteri virüslerin özütlerinden hazırlanan yapay unsurlarla karıştırıldığında normal biyolojik fonksiyonlarına devam etmekle beraber biyolojik donanım aynı kalıp evrimleşme söz konusu değildir. Belli ki kendi keyfince üreme denilen bir hadise yok ortada. Var olan bir gerçek var, o da tüm canlı hücrelerde biyolojik nizamı âlem orijinal halde yoluna devam etmesidir. — Çok değişik kökenli elemanların bir araya getirilmesiyle hazırlanmış yapay ortamlar sanki tek bir türe ait hücre yapısı gibi davranmakla birlikte, şu da bir gerçek Yüce Yaratıcı benzer fonksiyonlar için benzer yapılar yaratmış olabiliyor. Dolayısıyla her tür kendi içinde genleri değişmeyeceğine göre aynı canlıdan asla farklı canlı meydana gelmeyecektir. —Değişik organizmaların hücrelerinden hazırlanan ortamlara yapay bir mRNA aktarılınca birbirlerine uyan sonuçlar alınsa da yine asla yeni bir tür canlının meydana gelmesi söz konusu değildir. Kaldı ki deney metodunu evrime uygulamak hiçte öyle kolay gözükmemektedir. Nitekim Evrimci Theodosius Dobzhansky; deney metoduyla milyonlarca sürebilecek bir olayın açıklanmasına yetecek sürenin bir araştırmacının ömrünü aşabileceğini itiraf etmek zorunda kalmıştır. Matthaei ve Schoek iki bilim adamı insan plasentasından hazırladıkları hücresiz yapay ortamda 64 kod sözcüğün en az 27’sinin hem insan, hem de E. Coli için müşterek (ortak) gibi gözüksede elde edilen bu tür bulgularla tüm canlıları kapsayan bir universal (müşterek) aidiyet kodun var olduğu anlamı çıkmaz. Her şeyden öte embriyolojik süreç her canlıda farklı seyretmektedir. Dolayısıyla embriyonun gelişmesi esnasında ne ceninin (fetus) geçirmiş olduğu embriyolojik safhalar (ontogeni) ne de bir başka canlıya ait embriyolojik benzerlikler evrime delil olamaz. Üstelik ortada homolog canlılara ait ortak ata fosilleri yok ki, böyle bir iddia da bulunulabilsin. Çünkü birçok müşterek kombinezonlardan hareketle aynı atadan geldiğimiz varsayımına delil teşkil etmediği gibi bütüncül durum ortaya koyamamaktadır. Zira ne kurbağa insan DNA’sı, ne de insan kurbağa DNA’sıdır. Dolayısıyla evrim varsayımları hep görüş olarak kalacaktır. Dahası canlılar dünyasında türler arasında benzerliklerin varlığı ortak atadan meydana geldikleri anlamına gelmez. Üstelik benzerliklere balıklamasına dalıp mal bulmuşçasına sevinenler her nedense canlılar arasında bariz bir şekilde görülen farklılıkları gördüklerinde teğet geçmektedirler. Şayet birbirine benzer iki canlı veya birçok benzer canlılar aynı atadan gelmişlerse bunların birbirine dönüşünü gösteren bir silsile serisi, aynı zamanda birbirleri arasında geçişlerin nerede noktalandığı ve terfi ettiği kademeye nerede başladığını gösteren bir delil ortaya koyulmalıdır. Madem canlılar arasındaki üniversallıktan (birliktelik) söz ediyorlar o halde aminoasitlerin tRNA’daki seçme (kodon tanıma) alanlarını uzaysal yapıları arasındaki uygunluk tanımı mı yapmak lazım, yoksa canlıların evrimleşmesi ile ilgili olduğuna dair görüş mü belirtmek gerekir. Elbette bu tür varsayımlarla bir yere varılamaz. Zira genetik kodon anlamını değiştiren mutasyonlar hemen hemen öldürücü olduklarından evolosyon sırasında eklendikleri varsaysak bile baskın halde gün yüzüne çıkamayacaklardır. O halde tüm bu anlatımlardan yola çıkarak biyolojik şifreyi şöyle özetliyebiliriz: —Her bir şifre bir üçlü nükleotid grubundan meydana gelmiştir. —Her üçlü kodon müstakil (özeldir) olup, nükleotidlerin üst üste birikmesi söz konusu değildir. — Birçok aminoasitler birden fazla üçlü kodon tarafından yönetilir. —Belirli bir üçlü kodon birden fazla amino asidi yönetemez. Üçlülerin sadece bir amino asidi yönettiği bulunmuştur. İstisna olarak U-U-U üçlüsünün fenil alaninden başka pek az miktarda lösini de yönettiği belirlenmiştir. —Bazı şifreler aminoasitleri kodlayamadığı durumlarda bunlar protein sentezinin başlatılması ve sonlanması gibi diğer işlerde kullanılır. — Her canlı organizmada aynı aminoasitler aynı üçlü kodonlar tarafından yönetilir. Hatta yapılan araştırmalar sonucu E. Colinin de diğer canlıların aminoasitleri gibi kendine özgü üçlü kodonlu olduğu belirlenmiştir. Hücre çekirdeğine giren ve DNA’ya katılan yeni birimler Mutasyonlar Canlılarda gen kombinasyonlarının dışındaki diğer sebeplerle ve ani olarak meydana gelen kalıtsal değişmelere mutasyon denmektedir. Yani mutasyon terimi genellikle kromozom yapısı değişmeleri veya kromozom sayısı değişmeleri, ya da genlerin yapısındaki fiziksel ve kimyasal değişmeleri ifade etmek için kullanılmaktadır. Fakat gel gör ki evrimciler tarafından mutasyona olduğundan daha fazla misyon yüklenip yeni bir canlı türün doğuşuna neden olan bir hadise gözüyle bakılmaktadır. Bir başka ifadeyle mutasyon gibi arızalı bir yapıya bilge kavramının bile yetişemeyeceği bir anlam yüklemekteler. Hâsılı her canlı tipin genetik yapısı kendine özgü olup mutasyonla ne bir canlı eksilmiş ne de yenisi türemiştir. Üstelik kendi keyfince üreme denilen bir hadise de yok zaten, tam aksine tüm canlı hücreler biyolojik nizamı çerçevesinde iş görmektedir. Kromozom yapısı değişmeleri Kromozom yapısı değişmeleri kendiliğinden meydana geldiği gibi radyometrik sebeplere bağlı olarak x ışınları, ultraviole ışınları, gama ışınları ve çeşitli kimyasal maddeler kullanılmak suretiyle suni olarak ta oluşabiliyor. Söz konusu bu etkenlerden herhangi birisine maruz kalan hücre kromozomu enine veya daha fazla noktadan kopabiliyor. İşte bu kopmalar kromozom üzerinde bir takım yapısal değişmeler doğurmaktadır. Ancak mutasyona bağlı olarak meydana gelen bu tür kopmalar milyonda bir görülen ani değişiklikler olup asla evrime delil teşkil etmez. Çünkü söz konusu mutasyona uğramış genetik yapı bütünüyle değişikliğe uğramadığı gibi ortaya yeni bir canlı tür koyamamakta. Defisiyens ve Delesyon Her ikisinin de ortak noktası kopma olup, aynı zamanda kromozomların parça (segment) kaybetmesi olayı olarak bilinmekteler. Yani herhangi bir nedenle kromozomun ucundan bir parça kopar veya kaybolursa bu olaya defisiyens, aradan bir parça kopar ve kaybolursa buna da delesyon adı verilir. Defisiyensle kromozomun tek yerden kopan kısmın aradan çıkmasıyla birlikte kalan uçlar tekrar birleştiği gözlemlenmiştir. Dolayısıyla her iki halde de sentromer ihtiva etmeyen kısımlar hücre içerisinde görev yapamaz konumuna düşüp ortamdan kaybolurlar. İngiltere kıyılarındaki Man adasında yaşayan kuyruksuz kedi (Manx) evrimcilerin dikkatini çekmiş olacak ki onun adeta kuyruksuz oluşundan medet ummuşlardır. Oysa söz konusu bu kedi birileri tarafından kuyruğu kesilmesi sonucunda kuyruksuz hale dönüşmüş değil. Belli ki kuyruğa has bir genin kopması veya kaybetmesiyle alakalı bir durum var ortada. Bir kere mevcut geni kaybetmeye dur, elbet bu durumda Manx kedisinin kuyruksuz doğmasından gayet tabii bir olay daha ne olabilir ki. Çünkü ortada kaybedilmiş gen söz konusudur. Bu olayda asla evrimleşme süreci yoktur. Malum olduğu üzere evrimciler öteden beri hem insan, hem de kuyruksuz maymunların (apes) bundan takriben 3 milyon önce ortak bir atadan türedikleri iddiasında bulunmuşlardır. Bu yüzden fosil hominoidler kuyruksuz maymun ve insan için söylenile geldi, hominoidler ise yarı insan bir yaratık için kullanılan bir kavram olarak dile getirildi hep. Oysa bu tür kavramlarla evrimciler insanı insanlıktan çıkarıp hem atasını hem de kendisini hayvanlaştırmak isteseler de böyle bir ortak atayı gösteren herhangi bir fosilin yokluğu değim yerindeyse uykularını kaçırıyor. Kısaca evrimcilerin insanın atası diye ilan ettikleri maymunların kuyruklarının zamanla körelerek insanda kuyruk sokumu halinde oluştuğunu söylemek büyük bir yanılgıdır. Kaldı ki; maymun kuyruğu sayesinde bir fındık tanesinden küçük yiyecekleri bile toplayabiliyor. Yani bir noktada kuyruk parmak görevi yapmaktadır. Ayrıca bazı maymunlarda apandisitin olmaması da evrim açısından başka bir handikap teşkil etmektedir. Inversiyon Bir kromozomdan kopan bir parçanın koptuğu yerde 180 derece dönmesinin ardından yapışmasına inversiyon denmektedir. İnversiyonun delesyondan farkı kopan segmentin ters bir dönüşle eski yerine dönmesidir. Yani orijinal kromozomda genlerin dizilişi A, B, C, D, E, F, G şeklinde olduğu halde inversiyon neticesinde A, B, C, F, E, D, G halini alırlar. Duplikasyon Bir kromozomun belli bir kısmında gen sayısını iki veya daha fazla artırması olayıdır. Yani duplikasyon delesyonun aksine bir parça çoğalması demektir. Dahası duplikasyonla homolog kromozomların herhangi bir noktasının birbirine temas etmesinden sonra o noktada bir kopmayla birlikte yeniden birleşip ilave parçalar eklenmektedir. Translokasyon Translokasyon homolog olmayan kromozomlara ait kaybolan kromozom parçasının taşınıp veya yer değiştirmesiyle birlikte başka bir kromozoma yapışma olayıdır. Demek ki farklı homolog çiftlerine ait kromozomların birbirini kat etmesi bu temas noktasında bir kopmaya sebep olabiliyor. Yani bu kopan parçalar bir translokasyon sürecinden geçip sonunda anomali halde birleşebiliyor. KROMOZOM DEĞİŞMELERİ Bitki ve hayvanlar âleminde kromozom sayısı cinsten cinse, hatta türden türe değişiklik göstermekle beraber her türün kendi içerisinde kromozom sayısı sabit kalmaktadır. Genellikle her canlı hücresi kendi türü için karakteristik özellik göstermektedir. Bu yüzden eşeyli üreme gösteren canlılarda gametlerin ihtiva ettiği kromozomlara takım veya genom adı verilmektedir. Genomların sayısı “n” ile gösterilip haploit (monoploit) özelliktedir. Somatik hücrelerin gametleri ise iki misli kromozom ihtiva ettiğinden kromozom sayısı 2n olmaktadır. Yani diploittirler. Fakat bir kısım canlılarda diploid (2n) kromozom sayısının değişebildiği belirlenmiştir. O halde bu arızi değişmeleri muhtelif kısımlara ayırarak inceleyebiliriz. Euploidi Bir takımda yer alan kromozomların birden başlayıp tam katlı yükselmesi ya da tam tersi o kromozom takımının organizmada tek bir defa bulunması olayı euploidi diye tanımlanır. Bir başka ifadeyle kromozomlar bu olayla birlikte hem monoploid hem de poliploid şeklinde sahne alabiliyor. Dolayısıyla bu iki tipi şöyle izah edebiliriz: Monoploidi Nadiren bazı hayvan ve bitki hücrelerinde sadece bir takım veya n kromozom ihtiva edip buna monoploid denmektedir. Örneğin bal arılarında erkek fertler döllenmemiş yumurtaların gelişmeleriyle meydana gelir. Keza deneysel olarak temparetür şartlarına maruz kalan Tritirus yumurtaları ise gelişme kaydedip monoploid fertler meydana getirirler. Poliploidi Bir takımda yer alan kromozomlar sayıca 3 veya daha fazla kata yükselmesi olayı poliploidi adını alır. Bu olay neticesinde 3n, 4n, 5n gibi artış kaydeden n katlarda kromozomlu fertler meydana gelebiliyor. Bunlar sırasıyla triploid, tetraploid, pentaploid vs. diye tanımlanır. Poliploidi fertler; Mayoz bölünme sonucu kromozom sayısının yarıya indirgenmesiyle birlikte en az somatik hücrelerin sayısı kadar genoma sahip gametlerin teşekkül etmesiyle oluşan fertlerdir. Aynı zamanda bu tip fertler zigotun ilk bölünmesi esnasında enine çeperin teşekkülüne mani olmak suretiyle kromozom sayısı iki kat yükselmesi sayesinde meydana gelirler. Bu arada Poliploidi fertlerde kendi içerisinde birtakım türlere ayrılmaktadır. Şöyle ki; —Autopoliploidi (Autoploidi) Autopoliploidi de mevcut olan genlerin hepsi aynı türden meydana gelir. Şayet bir diploid ferdin toplam genomu AA ise autopoliploid fertler 4A, 6A, 8A, 10A şeklinde tezahür edecektir. Yine autopoliploidi de mevcut genlerin bir kısmı aynı türden diğer bir kısmı ise başka türden meydana gelebiliyor. Mesela AA ve BB genomları taşıyan iki fert çaprazlanırsa AB genomu taşıyan bir zigottan diploit bir fert hâsıl olacaktır. Şayet bu zigotun kromozom sayısı 2, 3, 4 katına çıkarılırsa 2AB (AA BB), 4AB(AAAABBBB) gibi alloploid fertler oluşacaktır. — Endopoliploidi Endopoliploidi endomitoz adı verilen olayın bir neticesinde doğmaktadır. Nitekim bazen farklılaşmış ya da bölünme yeteneğini kaybetmiş hücrelerde çekirdek zarı kaybolmadığı halde kromozomların uzunlamasına bölünerek sayılarını 2 veya daha fazla kat sayıya yükselttikleri görülmüştür. Ancak bu olayda iğ iplikleri teşekkül etmez. Bu yüzden endomitozla oluşan kromatidler birbirinden ayrılarak bağımsız kromozom halini alırsa bu olaya endopoliploidi (polisomati) denir. Şayet birbirine yapışık kalıp kromatid paketlerinden ibaret dev kromozom haline dönüşürlerse bu olaya ise politeni denmektedir. Zira Politeni, Dipter (örneğin Drosophila) larvalalarının tükürük bezlerinde sık sık görülebiliyor. — Autopoliploidy Bir takımda yeralan kromozomlardan birinin veya birden fazla türün genom sayısının artırması autopoliploidly adını alır. Dolayısıyla bu tip fertler autopoliploidy gametlerin normal haploid sayıdan daha fazla veya eksik sayıda kromozom ihtiva eden gametlerin ürünü olarak ortaya çıkmaktadır. (Non-dujuntion olayı ile meydana gelen gametlerde birinde kromozom sayısı n+1, diğerinde ise n–1 şeklindedir) Bu arada Autopoliploidy kendi içerisinde, monozomi, nullisomi ve polisomi olarak tasnif edilir. Şöyle ki; —Monozomi Monozomi; diploid bir fertte tek bir kromozomun tamamlanmamış veya eksik olması olayıdır. Böyle bir fert non-dısjunctıon olması dolayısıyla bir kromozom eksik olan bir gametin (n–1), normal bir gametle birleşmesi neticesinde meydana gelir. Böylece n–1 x n = (2n–1) şeklinde formüle edilen monosomik durum turner sendromu olarak sahne alır. —Nullisomi Nullisomi; bir canlıda bir kromozom sayısının homologu ile beraber eksik olması olayıdır. Böyle oluşan diploit fertler 2n–2 ile gösterilir. Dahası Nullisomik fertler nondısjunctıon olayı sonucu aynı çeşit kromozomunu kaybetmiş olan 2 gametin birleşmesiyle meydana gelip, bu durum n–1 x n–1 = (2n–2) şeklinde formüle edilir. —Polisomi Polisomi; bir takımda yer alan kromozomlardan bir veya birkaçının sayısını yükseltmesi olayıdır. Tabiî ki polisominin de trisomi, tetrasomi, hiperploidi ve hipoploidi çeşitleri vardır. Şöyle ki; Trisomide diploit fertte bulunan kromozomlardan bir tanesi daha fazladır. Yani 2n+1 şeklinde formüle edilip mesela insanda trisomik fertler n+1 =24 ve n =23 kromozomlu gametlerin birleşmesiyle meydana gelmektedir. Dolayısıyla genel itibariyle trisomik fertlerde kromozom sayısı 47 olmaktadır. Tetrasomide diploid bir ferdin kromozomundan bir tanesi 4 kez sahne almaktadır. Nitekim böyle fertler 2n+2=48 formülü ile gösterilir. Hipoploidi polisomi olayının yüksek katsayı poliploidlerinde yer alan kromozomlardan bir tanesinin diğerlerine nazaran daha az yansıması şeklinde tezahür etmektedir. Böylece bu durum 4n–1, 5n–1 diye kategorize edilir. Fazla olanı ise hiperploidi adını alır.Nitekim hiperploidiyetrizomiler, hipoploidiye de turner sendromu örnek gösterilebilir. Gen Mutasyonları Her ne kadar DNA yazısı kromozom âlemi içerisinde sıkıca paketlenmiş, ayrıca protein kılıflarlara sarılmış moleküler nükleotid bazların çift zincirin karşılıklı kutuplarına birbirlerine sıkıca tutunup korunmuş durumda olsalar bile yine de bizim bilmediğimiz birçok bozucu, dağıtıcı ve yıkıcı faktörlerin risk oluşturması muhtemeldir. Yani nükleotid moleküllerin gerek kendine özgü termik titreşimleri, gerek kimyasal ve elektriksel etkenler, gerekse başka moleküllerle çarpışması veya ortamdan geçen radyasyon etkisi gibi birtakım sebepler DNA üzerinde bazı kayıplara yol açabiliyor. Mesela buna benzer daha nice etkiler sonucunda kanatsız sinek veya şekli bozulmuş bitki meydana gelebiliyor. Tabii bu demek değildir ki evrimleşme sonucu yeni bir canlı meydana gelmiştir. Belli ki bu tip istisnai durumlar kurulu programa zarar vermekten öteye geçemiyor. Sonuçta genler mikro âlemde öyle harükülade işler yapıyorlar ki aradan kaç nesil geçerse geçsin canlının tümünde değişiklik oluşturmadan orijinal haline sadık kalabiliyorlar. Zaten genler hücrelerin başkomutanı olup, onların direktifleriyle canlılar kararlılıklarını sürdürebiliyor. Maazallah balık baştan kokarsa vay o hücrenin haline. Beynimizin en kolay yaptığı iş belki de olumsuz olan her ne varsa onu derhal programlayabilmesidir. Madem öyle beynimize olumlu sinyal gönderip kendimize pekâlâ pozitif bir bakış açısı kazandırabiliriz. Bunun için evvela kendimizi olumlu düşünmeye veya her şeye güzel bakmaya alıştırmak, sonra dilimizi olumlu cümleler kurmaya alıştırmak gerekmektedir. Çünkü tatlı söz yılanı bile deliğinden çıkarabiliyor. Bundan da öte eline, diline, beline sahip olan isterse kâinata meydan okuyabiliyor da. O halde kul olmanın idrakiyle dua ederken “Allah’ım hayırlı değilse üniversiteyi bana kazandırmayı nasip etme” yerine “Allah’ım bana hayırlı üniversiteler kazanmayı nasip eyle” tarzında hiçbir kayda ve şarta bağlı kalmaksızın ümit dolu bir dil kullanmakla beyin programını olumlu kılabiliriz. Yani siz siz olun kullanacağınız cümlelerinizde asla olumsuz ve karamsar kelimelere yer vermeyin. Hani bir söz vardır ya “Güzel gören güzel düşünür, güzel bakan güzel görür, güzel rüya gören mutlu olur” diye. İşte bu tür akıl dolu sözler hepimizin kulağına küpe olsun ki, bak o zaman gerçek hayat nedir farkına varabilelim. Bir DNA zincirin halkasında herhangi sebepten ötürü bir harf kaybının olması kayda değer önemli zarar sayılmaz. Çünkü hemen o noktada iki şerit birbirinden ayrılıp, sağlam olan zincir kendisine bir komplamenter kopya imal edebiliyor. Böylece eski komplementer DNA şeride karşılık gelen yeni şeridin yardımıyla tekrar kayıplar giderilmiş olur. Fakat öyle istisnai durumlar var ki; DNA rejenerasyonunu (yenilenmesi) imkânsız kılan bozulmalar sonucu DNA’nın her iki halkasında cereyan eden kopma veya kaymalar düzeltilememektedir. Dahası rejenerasyona hizmet edecek orijinal enformasyon her iki şeritte izini kaybedebiliyor. İşte bu rejenere edilmeyen kısım ya da aslına çevrilemeyen değişmiş bölüm kendi başına arızalı şekliyle kalıp hücrenin hayatını sonlandıracak noktaya kapı aralayabiliyor. Derken bu arızalı durum hücreden hücreye nesiller boyu ilerleyip adına mutasyon deriz. Şurası muhakkak genetik kodlarda meydana gelen değişmeler istisnai türden değişmeler olup, bu tip durumlar daha çok arızı yapıların birbirini tetiklemesiyle ortaya çıkmaktadır. Anlaşılan genler üzerindeki ardı ardına cereyan eden zincirleme kazalar mükemmel bir yapı ortaya koyamadığından adeta evrimi can evinden vurmaktadır. Her ne hikmetse tabiat ana veya onların putlaştırdığı tesadüf tanrısı genetik kodlarla rasgele kumar oynayıp bir dizi felaketlere kapı açamaması bir başka gerçeği ortaya koymaktadır. Şöyle ki; bu hepimizin bildiği, fakat evrimcilerin bilmediği ilahi nizamın kolay kolay tarumar edilemeyeceği gerçeğidir. Gerçekten biyolojik nizamın tepesinde bu denli kompleks canlı varlıkları oluşturan genetik kodların kararlılıklarını sürdürmesi kayda değer bir olaydır. İşte bu yüzden her an her saniye sessiz ve derinden etkileyecek denilen tarayıcı doğal ayıklamanın ( doğal seleksiyonun) hışmına uğramadan biyolojik nizamın yoluna devam etmesi evrimcileri şaşkına döndürmektedir. Tüm bu şaşkınlıklarına rağmen hala tabii seleksiyonu piramidin tepesine oturtup güya faydalı değişiklikleri muhafaza eden ya da zarar verici faktörleri ayıklayan bilinçli bir varlıkmış gibi ilan etmekten geri kalmıyorlar. Onlar bildiklerini okuya dursunlar, Japonyalı bilgin Motoo Kimura bir insanda hücre molekülünün birkaç senede bir kez farklılaşma geçirebileceğini hesaplamıştır. İngiliz genetik bilim adamı John Burdon Sanderson Halden ise insan neslinin ancak ve ancak 1000 senede bir molekül değişikliğine uğrayabileceğini ortaya koymuştur. Tabii bu hesaplamalar evrimcileri üzmektedir. Şöyle ki; bu tür hızlı değişimin tabii seleksiyonla olduğunu varsaydığımızda insan türünün dünya sahnesinden kalkması demektir. Dolayısıyla böylesine mutasyondan bile hızlı bir şekilde işleyen bu süreç beklentilerine cevap vermemektedir. Yani bu durumda ya mutasyon denilen mekanizma bir şekilde tetiklenip hızlı işletilecek, ya da faydalı mutasyonu faydasız mutasyondan ayırabilecek kabiliyette olduğu söylenilen tabii seleksiyona dur denip ara sıra ona tatil yaptırılacak. Belli ki evrimciler mutasyon, seleksiyon derken gel-gitler içerisinde kıvranarak iki arada bir derede sıkışmış şaşkın ördeğe dönüşmüş durumdalar. İsterseniz kromozom üzerinde anlık değişmeleri tiplendirip kısaca göz gezdirebiliriz. Bilindiği üzere bir genin kromozom üzerindeki yeri değiştirmeksizin onun (A-G) baz moleküllerinde meydana gelebilen değişmelere gen mutasyonu (nokta mutasyon veya mikro mutasyon) denmektedir. O halde bu tariften hareketle moleküler seviyedeki bu tür mutasyonları 4 grupta incelemek mümkündür. Şöyle ki; —Transversiyon (çapraz aktarmalar) Mutasyon sonucu bir pürin bazının yerini bir pirimidin, bir pirimidin bazının yerini ise bir pürin almışsa bu tip tek bazlık değişkenlik gösteren mutasyonlara transversiyon denir. Mesela A = T veya G=S çifti yerine T= A veya S= G çiftinin geçmesi birer transversiyon örneğidir. —Transisyon(geçiş) Bir genin herhangi bir yerindeki A=T çifti yerine G=S çifti, ya da T=A çifti yerine S=G çifti geçmesi şeklinde tek bazlık değişmeye (nokta mutasyon) transisyon denir. Bu tip mutasyonlarda bir pürin bazının (A,G) yerini başka bir pürin bazı alırken, bir primidin bazının yerini de başka bir pirimidin bazı alabiliyor. —Delesyon Bir veya daha fazla nükleotid çiftinin DNA molekülünden koparak eksilmesi şeklinde tezahür eden mutasyondur. Eksilme yalnız molekülün uç kısmında değil orta kısmın herhangi bir yerinde olabiliyor. Hatta kopan kısım aradan çıktıktan sonra kalan uçlar tekrar birleşebiliyor. Bu arada nükleotid eksilmesi herhangi bir gende oluşmuşsa o gene ait şifre olumsuz yönde etkilenebiliyor. —Inversiyon Delesyonun tersi bir mutasyon şekli olup, DNA molekülüne fazladan bir veya birkaç nükleotid çift girebiliyor. Böylece bu tip eklenme hangi gende olmuşsa o genin şifresinde hasara yol açması kaçınılmazdır. Ayrıca yukarda bahsettiğimiz 4 tip gen mutasyonun varlığı genetik çaprazlamalar ışığında açıklığa kavuşmuş olup, mikroskobik olarak şimdiye kadar gözlenememiştir. MUTAGENLER (DNA’yı mutasyona uğratan genler) Çeşitli ışınlar, bazı kimyasal maddeler, temparetür şoklar veya diğer etkenler genler üzerinde mutasyona neden olduklarından bu tür faktörlere mutagen denmektedir. Şöyle ki mutagenler; “—Sıcaklık — PH —Radyasyon —Kimyasal Bileşikler” diye dört grupta toplanır. Sıcaklık Yüksek sıcaklık moleküllerin kinetik enerjisini artırmak suretiyle mutasyona sebep olabiliyor. PH derecesi Ortamın PH derecesi moleküller arası etkileşimlerde ve özellikle tautomerik (pronitron değişmesi) dönüşümlerde önem arz ettiğinden, PH derecesinin mutasyon hızını etkilemesi gayet tabiidir. Her şeye rağmen şu da bir gerçek; moleküllerin hızla hareket edip birbirleriyle çarpıştıkları bir ortamda bile moleküler kazalar ve yanlışlıkların olma ihtimali sıfır denecek kadar düzeyde seyretmektedir. Radyasyon Mor ötesi ve X ışınları gibi kısa dalga boylu ışınlar enerji yönünden yüksek radyasyonlu moleküllere çarptıklarında birtakım arızı değişiklikler oluşturabiliyor. Nitekim bu tip ışınlar DNA molekülü üzerinde delesyon ve inversiyona yol açan kopmalar sebep olduğu gibi, baz çifti dönüşümler (tautomerik oluşumlar) görülebiliyor. Kimyasal Bileşikler Kimyasal maddelerden bir kısmı DNA molekülü üzerinde transisyona (Nıtroz asit, 5 Brom urasil, 2 amino purin, hidroksiamin gibi) neden olurken bazıların da transversiyona yol açmaktadır (etiletan, sülfanot gibi). Diğer bir kısmında ise delesyon veya inversiyona neden olmaktadır (Akridin türevleri gibi). Tautomerik dönüşümler DNA zincirinde A=T ve G=S’in karşılıklı bir plan dâhilinde eşlemesi fiziko kimyasal bakımdan uygunluk göstermektedir. Yani adenin-timin arasında eşleşme 2 hidrojen bağıyla gerçekleşirken, guanin-sitozin arasında gerçekleşecek eşleşme içinse 3 hidrojen bağı devreye girmektedir. Ancak keto grubu taşıyan guanin ve timin ile amino grubu taşıyan adenin ve sitozinin eşleşme esnasında bir molekül bağ değişik formatta bulunabiliyor. Buna göre tautomerizasyon dönüşüm sonucunda bir molekülün proton ve elektronları yeniden dizildiklerinde alışılagelen A, G, S, T formun dışında başka bir form teşekkül edebiliyor. Bu durumda tautomerik formda 1 hidrojen atomunun bağlandığı noktada yerinin değişmiş olduğu görülecektir. Hatta bir hidrojen atomunun yerinin değişmesiyle birlikte karbon üzerindeki tek bağların çift bağ, bazı çift bağların ise tek bağ haline dönüşmesini beraberinde getirdiği gözlenmiştir. Bir an için DNA replikasyonu sırasında tautomerik yapıdaki bazı nükleotidlerin ortamda bulunduğunu düşünelim. Böyle bir durumda nükleotidler arasındaki eşleşmeler ister istemez değişecektir. Normal şartlarda DNA replikasyonu A=T, G=S şeklinde veya T=A, S=G şeklinde eş yaparak gerçekleşir. Fakat tautoremik oluşumlarda bu böyle değildir. Şöyle ki sitozinin tautomerik formu adeninle eşleşir, timinin tautomerik formu guaninle, adenin tautomerik formu sitozinle, guaninin tautomerik formu ise timin ile eş yapar. Derken normal formda bulunan bir adenin karşısına bir sitozin geçmiş olur. Daha sonraki aşamalarda ise sitozin normal formuna geçerek yeniden guaninle eş yapar. Böylece tilkinin dolanıp dolaşacağı kürkü dükkanı misali başlangıçta DNA molekülünün bir noktasında kopan A=T, G=S baz çiftleri yine S=G ve A=T şeklinde aslına dönüşmüş olurlar. Kimyasal Mutagenlerin etkileri Kimyasal mutagenler DNA baz molekülleri üzerinde değişikliklere yol açan maddelerdir. Mesela molekül yapısında bir bazlık değişim meydana geldiğinde söz konusu molekül doğrudan bir baz çifti oluşturamamaktadır. Baz analogları Baz analogları DNA baz moleküllerine benzeyen moleküller olması hasebiyle DNA eşleşmesi sırasında normal bazlara oranla çok daha kolay tautomerik dönüşüme neden olabiliyor. Böylece DNA yapısında bu durum mutasyon ihtimalini artıracaktır. Bu arada kimyasal mutagenleri örneklendirebiliriz. Şöyle ki; Nitröz Asit (HNO2) Özellikle Nitröz Asitbakteri, maya ve faj gibi mikroorganizmaların DNA baz molekül yapısında değişiklik yapan bir madde olup, aynı zamanda HNO2 amino grubu taşıyan bazları oksidatif deaminasyona uğratabiliyor. Yani DNA’daki amino grupları (NH2) yerine hidroksil (OH) grupları devreye girmektedir. Eğer bir DNA molekülü Nitröz asitle muamele edilirse örneğin halkanın altıncı karbonunda bir amino grubu hipoksantin haline çevrilebiliyor. Böylece Keto grubu taşıyan hipoksantin üzerinde mutasyon meydana gelmiş olur. Aynı şekilde yine HNO2 vasıtasıyla DNA’nın sitozin değişimi gerçekleşebiliyor. Keza oksidatif deaminasyon sonucu urasil guaninle eşleşmeyip adeninle çift yapacağından mutasyona sebep olabiliyor. 5- urasil -brom bazı Baz analoğu olarak kabul edilen bu gibi bileşiklerin kimyasal yapısı bazların genel yapısına çok benzediğinden böyle moleküller DNA’daki bazların yerine rahatlıkla alabiliyorlar. Örneğin 5-Brom urasil timine benzediğinden DNA ikileşmesi sırasında timin yerine kullanılabiliyor. Bu bileşiğin timinden tek farkı, timinin beşinci karbona bağlı olan metil grubu yerine brom atomunun bulunmasıdır. Urasilde ise aynı yerde hidrojen (H) atomu bulunur. İşte urasil üzerinde hidrojen atomunun brom ile yer değiştirmesiyle birlikte 5-brom urasil bazı meydana gelmektedir. Zaten bundan dolayı 5-Brom urasil olarak adlandırılır. Anlaşılan 5-Brom urasil timine benzediğinden adeninle eş yapabilmenin yanı sıra, tam olarak timinin yerini tuttuğunda ise mutasyona sebep olabiliyor. Belli ki bu tip bileşikler ancak normal durumunda iken enol form haline geçebiliyor. Mutasyon Hücrenin hayatını nasıl etkiler? Evrimciler ne akla hizmet ediyorlarsa mutasyonun hayat verdiğine inanmaktalar. Oysa kazın ayağı hiçte öyle değil. Düşünsenize bir örümceğin (Tarantula’nın) gayet kendini iyi koruyabilecek yeteneğe, hatta bazen arıları bile zehriyle öldürebilecek donanıma sahip olduğu halde kendisine yaklaşan eşek arısının kendisini uyuşturup yararlanmasına izin verebiliyor. Ya eşek arısına ne dersiniz, baksanıza o da avını nokta atışı diyebileceğimiz isabetle sinir merkezlerinin yerini belirleyip kendisinden iki kat daha üstün zehre sahip örümcek üzerinde operasyon yapabiliyor. Anlaşılan ortada hem Tarantula, hem de eşek arısı açısından doğal seleksiyona katkıda bulunacak bir durum gözükmemektedir. O halde bu durumda güçlü örümcek karşısında eşek arısının soyunun tükendiğini söyleyebilir miyiz? Elbette hayır. Çünkü her iki halde de canlı kompleks yapı kendine özgü bir tarzda muhafaza edilerek evrime meydan okumakta. Zaten her şeye evrim mantığından bakarsak bir kere doğal seleksiyonun başarılı olması için mutlaka faydasız (zararlı) mutant genlere karşı baskın olması icap eder. Bu da yetmez faydalı mutant genler az sayıda üreyip, ekonomik kullanılmaları icap etmektedir. Kaldı ki bir bireyin faydalı mutasyona maruz kaldığını varsaysak bile, o fert önce genetik yapısında oluşan öldürücü genleri yok etmesi gerekir. Daha sonra o birey çiftleşen alt grubun popülâsyonun da üstün konuma geçmesini sağlayacak bir üreme kabiliyeti sergilemesi lazım ki, mutant özellikler popülâsyona transfer edilebilsin. Maalesef uygulamaya baktığımızda faydalı zannedilen mutasyonun kendisine faydası yok ki başkasına faydalı olabilsin. Canlıların bir kısmı değişik şartlara ayak uydurma yeteneklerini yitirdiklerinde ya nesli kesilmekte ya da sınırlı değişiklikle hayatını devam ettirmekte. Keza mutasyona uğramış DNA zinciri eski zincirden 1 nükleotidlik bakımdan farklı olsa bile bu küçük değişiklik ancak hücre üzerinde etkili olabiliyor. Dahası böyle değişmeye maruz kalan bir hücre diğer hücrelerle yarışma yeteneğini ya artırır ya da azaltmaktadır. Şayet mutasyon yararlı bir mutasyonsa diğer organizmalardan daha büyük yaşama şansına sahip olacağından, bu durum oğul döllere aktarılırken bir baz ileri veya bir baz geri olacak şekilde geçmektedir. Şu bir gerçek popülasyon içerisinde varlığını hissettirecek, hatta tüm popülasyonu daha da mükemmel hale getirecek bir mutasyon hadisesinin gerçekleşmesi mümkün gözükmemektedir. Üstelik faydalı değişmelerin faydasızlara üstün hale geçmesi için bir plan ve bir program gerektirir ki evrimcilerin zaten plan ve programla hiçbir zaman işi olmamıştır. Zira onların işbirlikçisi kafalarında putlaştırdıkları tesadüf mitidir. Oysa en basitinden bir canlının kendisinden bir üst canlıya evrimleşmesi için trilyon rakamların üstünde birbiri ardına gerçekleşen mutasyon aşamalarına ihtiyaç vardır. Ne var ki en ilkel canlıdan daha yüksek canlılara gidildikçe işler daha da karmaşık hale gelip, bu karmaşık ritmi artmasıyla birlikte yeni bir türün ortaya çıkma ihtimalini diskalifiye etmektedir. Zaten düşünen bir insan için karmaşıklık keşmekeş değil, tam aksine mükemmeliyet demek, dogmatik kafa için ise tam bir kargaşa ve tesadüfî olay demektir İçerisinde enzim, nükleik asit, şeker vs. karışımın bulunduğu steril ortamda hazırlanmış bir organik bileşikler ekstraktı düşünelim. Sonra bu karışımı katalizleyecek dışardan elektrik kıvılcımıyla oluşabilecek bir enerji kaynağını varsayın, işte önünüzde duran bu malzemeye hangi metodu uygularsanız uygulayın asla yeni bir canlı ortaya çıkmayacaktır. Nitekim bu tür denemelerin geçmişten günümüze kadar uzun yıllar denendiği artık bir sır değil. Gelinen nokta itibariyle protein moleküllerinin en ilkelinde bile yaklaşık 1500 parçanın varlığı tespit edilmiştir. Dolayısıyla organik çözelti içeren bir kazana bu proteini karıştırdığımızda bu ortamda 1500 parçayı hem toplayıp sentezleyecek,

http://www.biyologlar.com/triplet-yapidaki-nukleotidlerin-siralanisi

MOLEKÜLER MARKERLAR

Bitkiler; virüs, bakteri, fungus, nematod ve böcekler tarafından saldırıya uğramaktadırlar. Bitkiler bunlara karşı kendilerini koruyacak bağışıklık sistemlerine sahip değillerdir. Bununla birlikte kendilerini korumak için ya devamlı yada teşviklenme durumunda faaliyete geçen antimikrobial savunma mekanizmaları ve dayanıklılık genleri (R) taşımaktadırlar. Dayanıklılık ıslahının amacı, dayanıklı genlerinin belirlenmesi, kültür bitkilerine aktarılması ve klonlanmasıdır. Dayanıklılık genlerinin belirlenmesi, geleneksel yöntemlere göre uzun zaman almakta ve gözlemlemek zordur. Moleküler markörler kullanılarak bu zorluklar ortadan kaldırılmaktadır. MOLEKÜLER MARKÖRLER Moleküler markörler, genomda herhangi bir gen bölgesi yada gen bölgesi ile ilişkili DNA parçasıdır. Bu markörler, polimeraz zincir reaksiyonuna bağlı olmayanlar (RFLP) ve bağlı olanlar (RAPD, AFLP, SSR) olarak adlandırılmaktadır. 1. Kesilen Fragmentlerin Uzunluk Polimorfizmi (Restriction Fragment Lenght Polymorphisms, RFLP) İlk keşfedilen moleküler markör sistemidir. Üzerinde çalışılan bitkinin DNA’sı çeşitli restriksiyon enzimleri ile kesilir ve agorozda bir güç kaynağı yardımı ile yürütülür. DNA’lar southern çalışılan bitkinin DNA’sı çeşitli restriksiyon enzimleri ile kesilir ve agorozda bir güç kaynağı yardımı ile yürütülür. DNA’lar southern blot tekniği kullanılarak naylon menbrana aktarılır. Markör olarak kullanılan DNA parçacıkları P32 veya biotin ile işaretlenir ve membran da bulunan kesilmiş DNA’lar ile eşleşmeye (hibridizasyona) tabi tutulur. Film geliştirilerek elde edilen sonuçlar değerlendirilerek dayanıklı ve duyarlı bitkiler arasında farklılık (polimorfizm) bulmaya çalışılır. Çok fazla DNA’ya ihtiyaç duyulması, pahalı ve fazla zaman alması tekniğin dezavantajını; sonuçların güvenirliği ve kodominat marker sistemine sahip olması ise avantajını oluşturmaktadır. 2. Değişken DNA Dizilerinin Tesadüfen Çoğaltılması (Random Amplified Polymorphic DNA, RAPD) RFLP metodundaki zorlukları aşmak ve PCR tekniğinin getirdiği avantajlardan yararlanmak amacıyla RAPD tekniği geliştirilmiştir. Sistemin temeli, dayanıklı ve duyarlı bitkiler rasgele üretilmiş 6-10 baz uzunluğundaki RAPD primerleriyle PCR yapılması ve bireyler arasında farklılığın belirlenmesidir. PCR esnasında primerler tesadüfi olarak genoma bağlanmakta ve bağlanılan bölgeler çoğaltılmaktadır. PCR ürünleri, elektroforesis edildikten sonra ethidium bromide ile boyanarak oluşan polimorfik bantlar dikkate alınarak dayanıklı ve duyarlı bireyler birbirlerinden ayrılmaktadır. Kullanılan her RAPD primeri için oluşan PCR ürünleri iki grup içerisinde incelenmektedir. Birincisi değişken olarak adlandırılırlar ve bunlar nükleotitlerdeki inversiyon, delesyon (silinme) ve primer bağlanma bölgelerindeki nükleotit değişikliğinden kaynaklanmaktadır. İkincisi değişken olmayanlar (monomorfik) olarak adlandırılmaktadırlar (Williams ve ark., 1990) RAPD analizi temelde basittir ve tekniği kullanmak için dizilim (sekans) analizine gerek yoktur. Uygulanması hızlı ve kolaydır. Çoğaltma işlemi normal PCR koşullarından farklı olmakta, primer bağlanma sıcaklığı çok düşük (35-37 oC) tutulmakta ve tek bir primer kullanılmaktadır. Markörün uygulamasının hızlı ve kolay olması avantajını; yalnızca dominant markerler oluşturulması, PCR esnasında yanlış eşleşmelerin oluşu, PCR şartlarındaki küçük bir değişmenin bile sonuçları etkilemesi ve laboratuarlar arasında tekrarlanma problemine neden olması tekniğin dezavantajını oluşturmaktadır.(Williams ve ark., 1990; Santos ve ark., 1994; Thormann ve ark., 1994). 3. Çoğaltılan Fragmentlerin Uzunluk Polimorfizmi (Amplified Fragment Length Polymorphisms, AFLP) Yeni bir markör sistemi olarak geliştirilmiştir (Vos ve ark., 1995). Ebeveynler ve ıslah sonucu elde edilen bireylerin DNA’ları iki restriksiyon enzimiyle (4 baz ve 6 baz) kesilmekte ve DNA’nın kesilmesi sonucu oluşan bu DNA parçacıkları adaptörlerle birleştirme (ligasyon) yapılmaktadır. Ligasyon ürünleri birer baz ilave edilmiş primerlerle PCR yapılmakta ve elde edilen PCR ürünleri 3 baz ilave edilmiş primerlerle (primerlerin birisi radyoaktif veya fluoresent ile işaretlenmekte) secici PCR tabi tutulmaktadır. PCR ürünleri poliakrilamid jelde yürütülerek oluşan polimorfizme göre sonuçlar değerlendirilmektedir. Tek bir reaksiyonda 30-150 bölge tanımlanabilmesi, sonuçların tekrarlanabilir olması en önemli avantajını oluşturmaktadır. Dezavantajı ise pahalı olması, laboratuar ekipmanına gereksinim duyulması ve dominat markör olmasıdır (Vos ve ark., 1995; Ridout ve Donini, 1999). 4. Basit Tekrarlı Diziler (Simple Sequence Repeats SSR) Canlı genomunda çok sıklıkla tekrarlanan DNA dizileri bulunmaktadır. Bu diziler belirli sayılarda tekrarlanmaktadır. Dizilerin genomun neresinde bulunduğu ve kaç defa tekrarlandığı türden türe değişiklik göstermektedir. Aynı tür içindeki fertler arasında da bu dizilerin bulunup bulunmamasına dayalı olarak SSR tekniği geliştirilmiştir. Tekrarlanan bölgelere özgü spesifik primerler geliştirilmekte ve bu primerler ile PCR yapılmaktadır. PCR ürünleri, elektroforesis yapıldıktan sonra ethidium bromide veya gümüş nitrat kullanılarak boyandıktan sonra polimorfizim aranmaktadır. Tekniğin, kodominant yapı göstermesi ve tekrarlanabilir olması en önemli avantajını; genom bilgisine ve dizilim analizine ihtiyac duyulması dezavantajını oluşturmaktadır (Rangwen ve ark., 1995; Ridout ve Donini, 1999). MOLEKÜLER MARKÖRLERİN GÖRÜNÜŞLERİNE GÖRE SINIFLANDIRILMASI 1. Dominant markörler : Alleller arası ilişkide dominantlık söz konusu olduğundan heterozigot bireyleri (Aa) belirlemek mümkün değildir. 2. Kodominant markörler: Alleller arası ilişkide dominantlık söz konusu olmadığı için heterozigot bireyleri (Aa) homozigot dominant (AA) bireylerden ayırt etmek mümkündür. Bu yüzden herhangi bir noktadaki marker için üç ayrı şekil (AA, Aa ve aa) elde edilebilir ve bunlar birbirlerinden ayrılabilmektedir. MOLEKÜLER MARKÖRLERİN ÖZELLİKLERİ Moleküler markörler morfolojik ve biyokimyasal markörlere göre bir çok avantajlara sahiptirler (Botstein ve ark., 1980; Helentjaris ve ark., 1985; Williams ve ark., 1990). Bunlar; a. Genoma bağlı olduklarından güvenirlidirler, b. Tekrarlanabilir ve laboratuarlar arasında standardize edilebilirler, c. Genomda birden fazla bölgeyi belirleme imkanına sahiptirler, d.Çevre koşullarından etkilenmemektedirler, e. Dominat ve kodominat özellik göstermektedirler, f.Bütün dokularda tanımlanabilmektedirler, g. Markörler öldürücü etkiye sahip değillerdir. MOLEKÜLER MARKÖRLERİN DAYANIKLILIK ISLAHINDA KULLANILMASI Dayanıklılık, hastalık ve zararlı etmeninin çoğalma ve gelişmesinin bitki tarafından engellenmesidir (Roberts 2002). Bitkinin hastalık ve zararlı etmenine karşı dayanıklılığı; düşük, orta ve yüksek düzeyde gerçekleşmektedir. Bitki yüksek düzeyde dayanıklı ise patojen hiç çoğalamamakta veya çok az düzeyde çoğalabilmekte, orta ve düşük dayanıklılıkta ise hastalık ve zararlı etmeni belli düzeyde çoğalabilmektedir (Roberts 2002). Buna karşın duyarlı bitkide dayanıklılığın tam tersi olaylar görülmektedir. Bu durumda hastalık ve zararlı etmeni tamamen çoğalmakta ve yoğun enfeksiyonlarda bitkinin ölümüne neden olmaktadırlar. Dayanıklılık kalıtsal olarak; tek gen (monogenic), birkaç gen (oligogenic) ve çok gen (polygenic) tarafından idare edilmektedir. Dayanıklılığın tek gen, birkaç gen ve çok gen tarafından idare edilmesinin bilinmesi ıslah çalışmaları için büyük önem taşımaktadır. Tek gen tarafından idare edilen dayanıklılık ıslahı çalışmaları, diğerlerine göre oldukça basit ve sonuç elde edilmesi daha kolaydır. Çok gen tarafından yönetilen dayanıklılıkta genomda bir çok bölge etkili olduğundan genel olarak Mendel’in genetik açılım oranlarına uygun olmayabilmektedir (Geiger, 1989). Bu durum kantitatif olarak ölçülebilmekte ve bunlar QTL (Quantitative Trait Loci) olarak adlandırılmaktadırlar (Young, 1996) QTL üzerine çevre ve genler arası interaksiyonlar büyük rol oynamaktadır. Bu bölgelerin her birinin etki dereceleri birbirlerinden farklı olmakta ve çevre şartlarından fazla etkilenmektedirler. Çevrenin etkisinin fazla olması bu gibi dayanıklılık durumlarını belirlemeyi güçleştirmektedir (Tanksley 1993). Başta çok gen olmak üzere, birkaç gen ve tek gen tarafından idare edilen dayanıklılık özelliklerini (karakterleri) normal olarak geleneksel ıslah yöntemleri ile belirlemek zaman almakta, fazla iş gücü gerektirmekte ve çok güç olmaktadır. Bununla birlikte bir bitkiyi aynı anda birden fazla hastalık veya zararlı etmenle testlemek geleneksel yöntemlere göre hemen hemen imkansızdır. Bütün bu zorluklar moleküler markörlerin devreye girmesiyle aşılabilmektedir (Ballvora ve ark., 1995; Bradshaw ve ark., 1998; Lu ve ark., 1999). Moleküler markörlerin uygulamaya aktarılabilmesi için ilk önce üzerinde çalışılan hastalık ve zararlı etmenine karşı dayanıklılıktan sorumlu gen kaynağının klasik yöntemlerle belirlenmesi gerekmektedir. Hastalık ve zararlılara karşı dayanıklılık genleri çoğunlukla bitkilerin yabani formlarında bulunmakta ve bu genler melezleme çalışmaları ile yabani bitkilerin kültür formlarına aktarılmaktadır (Boerma ve Hussey, 1992). Kimi durumlarda dayanıklılık geni veya genlerini taşıyan yabani türler ile bunların kültür formları arasındaki melezlemeler başarılı olmamakta ve istenilen dayanıklılık geni aktarılamamaktadır. Bu durum dayanıklılık ıslahı çalışmalarına sınırlama getirmektedir. Bu sınırlamalar, doku kültürü ve gen aktarım yöntemleri (Agrobacterium tümefaciens, biyolistik, elektroporasyon, mikroenjeksiyon vb.) kullanılarak aşılmaya çalışılmaktadır (Boerma ve Hussey, 1992; Vrain, 1999). Dayanıklılık ıslahı çalışmalarında moleküler markörler: a) Dayanıklılık geni ile ilgili markör oluşturulmuş veya gen klonlanmış b) Dayanıklılık geni ile ilgili markör oluşturulmamış veya gen klonlanmamış ise uygulamada farklılıklar göstermektedir. Dayanıklılık geni ile ilgili moleküler markör veya markörlerin daha önceden oluşturulması veya genin klonlanması dayanıklılık ıslahı çalışmalarına büyük kolaylıklar getirmektedir. Üzerinde çalışılan dayanıklılık geniyle ilgili markör veya gene özgü primerler kullanılarak ebeveynler ve ıslah sonucu elde edilen bireyler (F1, F2 vb) fide döneminde PCR ile hızlı ve güvenli şekilde belirlenmektedir. Moleküler markörlerin bu gibi uygulamaları ıslah çalışmalarında, Markör Yardımcı Seleksiyon (MAS) olarak adlandırılmaktadır (Staub, 1996; Baird ve ark., 1996). MAS kullanılarak dayanıklı bireyler hızlı şekilde belirlendiği için ıslah çalışmalarına büyük bir ivme kazandırmakta ve yalnızca istenilen bireylerle yola devam etmeyi sağlamaktadır. Moleküler markörlerin bir diğer uygulama alanı olmadığı veya genin klonlanmadığı durumlarda başvurulmaktadır. Bu durumda, ilk önce dayanıklılık geniyle ilgili moleküler markör oluşturulmakta ve gen haritalanmaktadır. Bunun için ıslah yöntemleri kullanılarak F2, BC ve rekombinat inbred hatlar oluşturulmaktadır. Daha sonra moleküler markörler kullanılarak gen ile ilgili moleküler markör veya markörler oluşturularak gen haritalanmaktadır. Gen klonlama yöntemleri kullanılarak da (cDNA kütüphanelerin oluşturulması, kromozom üzerinde yürüme ve transposon mimleme) gen izole edilmektedir.Bu tür uygulamalar belli zaman ve işgücü gerektirmektedir. Bununla birlikte oluşturulan markör veya genin izolasyonu daha sonra yapılan ıslah çalışmalara büyük kolaylıklar sağlamaktadır. Çünkü elde edilen sonuçlar birebir ıslah uygulamalarına aktarılarak, ıslahı kısaltmakta ve kolaylaştırmaktadır. Sonuç olarak; moleküler markörler, dayanıklılık ıslahı çalışmalarının hedefine daha hızlı ve güvenli şekilde ulaşmasını ve dayanıklılıktan sorumlu genlerin klonlanmasını sağlayan en önemli tekniklerdir. Alıntıdır...

http://www.biyologlar.com/molekuler-markerlar

Pipetleme ve DNA Kalıbı

Pipetlemeye su ile (ilk olarak) başlanmak daha iyi olur. Daha sonra sırasıyla diğer bileşenler pipetlenir. PCR reaksiyon bileşenleri farklı bir sırada pipetlenirse sonuçlarda pek farklılık görülmez. DNA kalıbına primer bağlanma ihtimalini azaltmak ve ilk denatürasyon basamağından önce polimerazın çalışmasını engellemek amacıyla; reaksiyon bileşenlerinin pipetlenmesi buz üzerinde yapılır ve tüpler de buz içinde tutulur. Plazmidler laboratuvarda kullanılıyorsa; pipetleme steril hava akımının olduğu yerlerde; genomik DNA ya da fazla miktarda DNA kalıp olarak kullanılıyorsa pipetleme bençlerde de yapılabilir. PCR’da kalıp olarak kozmidler, fajlar ya da plazmidler kullanılıyorsa, aerosol rezistant pipet tipinin kullanması gereklidir. Aksi takdirde, çoğu kez yanlış pozitif sonuçlara karar verilir (kalıp DNA miktarının amplifikasyon için yeterli olmasına rağmen). Genomik DNA benzeri kompleks DNA kalıplar kullanılıyorsa (bu durumda 10-100 ng miktarında örnek reaksiyona girer) bu tedbir gerekli olmayabilir. Yine de, her PCR reaksiyonu için aerosol rezistan pipet tiplerinin kullanılması güvenirlik açısından önemlidir. Düşük miktarlarda(1-2 µl) kompleks DNA (genomik DNA) örneklerinin pipetlenmesi sırasında karşılaşılan diğer bir problem ise, herbir PCR tüpüne gerçekte konulan DNA miktarında meydana gelebilecek farklılıktır. Fig. 5. Pipetleme hatasına örnek çoklu (multiplex) PCR test reaksiyonu. İki farklı genomik DNA örneği (herbiri 100 ng/µl) Mix J’li çoklu PCR karışımında kullanıldı. 11 farklı gen bölgesi (165 ve 85 bp uzunluğunda) aynı zamanda amplifiye edildi. İşaretleme radyoaktif dCTP ile, ürünlerin ayırımı da PAA jel ile yapılmıştır. A örneğinin herbirinden (1-4 nolu tüpler) 1 µl ve B örneğinin (5-8 nolu tüpler) herbirinden de 1 µl kuyucuklara yüklendi. Sol tarafta, DNA her tüpe ayrı ayrı pipetlendi. Sağ tarafta, DNA diğer PCR bileşenleri ile karıştırıldı ve bu karışım tüplere eşit miktarlarda bölündü. Sol taraf amplifikasyonlar, genomik DNA’nın 1 µl’sinin değişik miktarlarda DNA içerebildiğini işaret etmektedir. Bu durum, özellikle PCR reaksiyonlarının ve PCR niceliğinin yorumlanmasına negatif etki yapabilir. Sağ taraf amplifikasyonları birbirleriyle daha uyumludur (1-4 ve 5-8 karşılaştırılınca). Küçük değişiklikler, termaldöndürücünün metal bloklarındaki değişik alanlarda sıcaklık farklılıklarından kaynaklanabilir. İlk PCR Programı: Spesifik olmayan ürünler oluşturmadan, spesifik bir gen bölgesini amplifiye etmek optimal bir PCR reaksiyonu için gereklidir. Annealing sıcaklığı yeterince yüksek olmak zorundadır; bu olay reaksiyon sırasında hatasız DNA-DNA birleşimine olanak sağlar. Verilen herhangi bir primer çifti için PCR programı, primerin kompozisyonu (GC içeriği) ve beklenilen PCR ürününün uzunluğu temel alınarak seçilebilir. Bu gibi durumların çoğunda, amplifiye olması beklenen ürünler kısmen küçüktür (0.1-2 ya da 3 kb). Uzun aralıklı (long-range) PCR için (amplifiye ürünler 10-20 ya da 30 kb) ticari kitler kullanışlıdır. Taq polimerazın aktivitesi optimal sıcaklıkta (72-78 oC ) yaklaşık 2000 nükleotit/dakikadır ve reaksiyonda uzatma zamanı (extention time) uygun şekilde hesaplanabilir. Enzim aktivitesi reaksiyon sırasında her zaman optimal olmayabilir. Amplifiye olan ürünlerin kb sayısına eşit olacak şekilde uzatma zamanı yazar tarafından uygulanır (1 kb için 1 dakika, 2 kb için 2 dakika gibi). Daha sonraları, ürünler bilindiğinde uzatma zamanı düşürülebilir. Birçok araştırmacı, aktüel döngü başlamadan önce ilk denatürasyon basamağını 2-5 dakika uygulamaktadır. Bu olayın, hedef DNA’nın denatürasyonunu kolaylaştırdığı farzedilmektedir. Ayrıca, birçok makalede 5-10 dakikalık en son bir uzatma zamanı tanımlanmıştır (böylece son döngü sırasında başlatılan birçok PCR ürününün uzamasının devamı sağlanmış olur). 30-60 saniyelik bir annealing zamanı şimdiye kadar test edilen bütün primer çiftleri için yeterlidir. Annealin sıcaklığı primerlerin erime (melting) sıcaklığı temel alınarak seçilebilir. Bu yüzden, birçok kez kullanılan basit bir prosedürde, başlangıç annealing sıcaklığı yazar tarafından 54 oC olarak kullanılmıştır (uzunluğu 20 bp ya da daha uzun olan birçok primer için bu durum iyidir). Spesifik olmayan ürünler oluşursa bu sıcaklık artırılmalıdır. Eğer reaksiyon istenileni veriyorsa (sadece istenilen ürün sentezlenmiş ise) bu sıcaklıkta devam edilir. İki primerin birbirine yakın erime sıcaklığı ya da Tm derecesine sahip olması arzu edilir (5 oC ya da daha düşük). İki primer arasındaki Tm farklılığı yüksek ise, 5’ ya da 3’ uçta yeralan primerin uzunluğunun artırılması ile düşük Tm derecesi artırılır. Bu çalışmada 70 ya da daha fazla primer kullanılmıştır. 94 oC lik 30-60 saniyelik denatürasyon zamanında iyi PCR ürünleri alınmıştır. Daha uzun bir denatürasyon basamağında, yüksek sıcaklıkta Taq polimerazın zamanı uzayacak ve polimeraz moleküllerinin % aktivite kaybı artacaktır. Döngü Sayısı: Genelde, 30 döngü alışılmış PCR için yeterli olur. Döngü sayısındaki artış ürün miktarında keskin değişmeler yapmayacaktır. Tablo. 2. İlk PCR Programının Dizaynı İsim Sıcaklık Zaman İlk denatürasyon 94 oC İsteğe bağlı Denatürasyon 94 oC 30-60 sn Annealing (bağlanma) 54 oC 30-60 sn Extension (uzatma) 72 oC 30-90 sn Son uzatma 72 oC İsteğe bağlı Termal döndürücü ve PCR Tüpleri: PCR tüplerinin ve termaldöndürücünün farklı tipleri mevcuttur. Bazı potansiyel yararlı gözlemler aşağıda belirtilmeye çalışılmıştır : Aynı PCR programı değişik termaldöndürücülerde önemli bir farklılık olmadan çalışacaktır (sıcaklık ve zaman profilleri farklı olabilir), böylece aynı primerin kullanıldığı PCR sonuçları değişik olabilir. Bununla birlikte, döngünün uygun şekilde ayarlanması ile aynı sonuçlar birçok termaldöndürücüde gözlenebilir. Yeni birçok PCR makinesi 0.2 ml ince-duvarlı PCR tüplerine uygun hale getirilmiştir. Tüplerin bu tipleri için tüpten tüpe sonuçlardaki farklılıklar çoğunlukla ihmal edilir (plastik ve metal arasındaki ilişki iyidir, ısıtma olayıda buna yardımcı olur). Eski makine tipleri 0.5 ml ya da 1.5 ml tüplere uygundur. Şirketler arasında duvar kalınlığı ve şekilde önemsiz farklılıklar olmamasına rağmen, termaldöndürücülerin metal blokları ve tüpler arasındaki ilişki her zaman iyi olmayabilir. Çoğunlukla bu tür durumlarda amplifikasyonlar olmaz ya da çok az olur. Böyle bir duruma örnek aşağıda verilmiştir. Bazı firmalar, reaksiyon sırasında PCR tüplerinin içine yerleştiği küçük su banyolarının sıcaklığını kontrol eden makineler sunmaktadır. Bu durumda su ve plastik arasındaki termal değişim iyi olmakta, PCR sonuçlarındaki varyasyonlar en aza düşmektedir. Fig. 6. Metal blok ve bazı tüpler arasında uygun ilişkinin kaybolmasından kaynaklanan amplifikasyon varyasyonları. PCR karışımı 9 farklı tüpte aynı bileşenleri eşit şekilde içermektedir ve tüpler termaldöndürücünün metal bloklarının farklı kuyularına yerleştirilmiştir. 2,4,5 ve 9 reaksiyonlar negativ sonuç vermiştir. PCR PRİMERLERİNİN SEÇİMİ VE DİZAYNI PCR için primerlerin dizaynında aşağıdaki basamaklar/yollar test edilmiştir ve yararlı oldukları kanıtlanmıştır. Primerlerin boyutları 18-24 bp arasındadır. Büyük primerler (30-35 bp) kısa primerler ile karşılaştırıldığında bunların daha benzer döngü şartlarında çalıştıkları görülür ve bu durum PCR’ı daha da kolaylaştırır. Tm derecesi ya da erime sıcaklığı yakın olan iki primerin kullanılması faydalıdır. İki primer arasındaki Tm farklılığı yüksek ise; düşük Tm derecesi 5’ ya da 3’ uçta yeralan primerin uzunluğunun artırılması yoluyla yükseltilebilir. Pürin : pirimidin içeriği 1 : 1 civarında olmalıdır (%40-60 olabilir). Primer sekansı 1-2 pürin bazıyla başlamalı ve bitirilmelidir. Her primer çifti primer-primer etkileşimi bakımından test edilmelidir. Bu amaçla kullanılabilecek yararlı Macintosh programı “CPrimer” dir. Bu program sekansa giriş için erime sıcaklığını da verir. Bu şekilde PCR programlarının dizaynına yardımcı olur. Bazı web sitelerinin direkt olarak kullanılabilen programları aynı fonksiyonu yapabilir (erime sıcaklığının, uygun primerlerin seçilmesi gibi). Primer sekansları; istenilen DNA sekanslarıyla ve genomda başka yerdeki gen bölgeleri ile ya da sıralı sekanslar ile benzerlikleri bakımından kontrol edilmelidir. Eğer iki gen bölgesi çok benziyor ise ( örneğin across türler); amplifiye olan gen bölgesinin 3’ ucuna spesifik olan primer en az 1-2 baz fazla olacak şekilde dizayn edilir. Döngü şartları ve tampon konsantrasyonları her primer çifti için ayarlanabilir. Sekonder ürün oluşturulmadan istenilen gen bölgesinin amplifikasyonu spesifikleştirilmiş olur. Bu durum mümkün değil ise, primerlerin sekansları (her ikiside) 4-5 baz uzatılır ya da primer çifti tamamen değiştirilir. REAKSiYON HACMİ Soru: PCR reaksiyon hacmi sonuca olumsuz etki eder mi? Cevap : Hayır. Özellikle de küçük hacimli, ince duvarlı, 0.2 ml plastik tüpler termaldöndürücünün 96 kuyucuklu metal bloklarına uygundur. Gözlemlerin birkaçı şu şekilde sıralanabilir : Eğer eski model termaldöndürücü kullanılıyorsa (ısıtma kapağı olmayan) PCR reaksiyonları küçük hacimlerde yapılır ve mineral yağı reaksiyon karışımlarını örtmek için gereklidir. Yağın kullanılması tüpteki sıvının hacmini artırır ve az da olsa sonucu etkiler. Ayrıca, eski termaldöndürücülerde büyük, kalın duvarlı plastik tüplerin kullanılması gerekiyorsa metal bloklara yerleştirme olayında düzensizlikler oluşur ve PCR sonuçlarında değişkenlik ihtimali artabilir. 96 kuyucuklu metal bloklar için dizayn edilen küçük, ince duvarlı tüpler küçük hacimli PCR reaksiyonları için idealdir. Termaldöndürücülerin ısıtma kapağı varsa mineral yağına gereksinim yoktur. 100, 25, 5 m l karışımlar kullanılarak reaksiyonların benzer sonuçlar verip-vermediği test edilir. Önemli bir noktayı da belirtmek gerekirse; DNA kalıbı az miktarda kullanılıyorsa az hacimli PCR’ lar çok yararlı olabilir. Kalıp DNA miktarı sabit olduğunda, genelde, reaksiyon karışımı olan 5 m l 100 m l ile karşılaştırıldığında reaksiyonun her mikrolitresindeki PCR ürün miktarı daha yüksek bulunacaktır. Böyle bir durum PCR ürünlerinin görünmesine imkan verir, bazen hacmin fazla olduğu reaksiyonlarda bantlar görünmeyebilir. ÇOKLU PRİMER ÇİFTLERİ Tek Gen Bölgesi Amplifikasyonu : Çoklu (multiplex) bir PCR dizaynındaki ilk basamak primer çiftlerinin seçimidir. Verilen bütün gen bölgelerinin optimal amplifikasyonunu sağlayan bir PCR programını bulmak oldukça önemlidir (Fig. 9). Böyle bir durum annealing, uzatma zamanı ve sıcaklığın ayarlanması yoluyla başarılabilir. Çoklu Eşmolar Primer Karışımları: Sonraki basamak; her primerin eşmolar oranda kullanılmasıyla istenilen primer çiftlerinden oluşan çoklu karışımlardır. Çoklu karışımlar PCR amplifikasyonu yapabilir, önce tek primer çiftinde olduğu gibi tamamen aynı PCR programı kullanılır. Çoğu kez, bu olay bazı gen bölgelerinin tercihen amplifikasyonu ile sonuçlanacaktır. Böyle bir durumda, primer konsantrasyonunda ve döngü şartlarında ek düzenlemeler yapmak gerekli olacaktır. Gerçi, bazen spesifik olmayan ürünler tek gen PCR’ın da görülebilir (sarı ok, PCR ürün # 2), bu spesifik olmayan ürünler çoğunlukla çoklu PCR yapıldığında görülmez olur. Bu durum muhtemelen spesifik olmayan ürünleri örten birçok spesifik gen bölgesinin aynı zamanda amplifikasyonu yoluyla olur. Döngü şartlarının Ayarlanması : Annealing zamanı ve sıcaklık Uzatma zamanı ve sıcaklık Örneğin Fig.11’de uzatma sıcaklığının etkisi gösterilmektedir. Eşmolar karışımlar iki farklı PCR programı kullanılarak amplifiye edildi. Birinci programda 65 oC (sarı hat) ve diğerinde 72 oC (yeşil hat) uzatma sıcaklığı kullanılmıştır. Program A kullanıldığında genelde A, B ve D için PCR ürünlerinin miktarı daha fazladır. Bu olayda şunu göstermektedir, 72 oC uzatma sıcaklığı bazı gen bölgelerinin (pembe oklar) amplifikasyonunu negatif etkilerken, görülebilen bazı spesifik olmayan ürünler de (sarı ok) oluşturmaktadır. Aynı örneklerde kısa PCR ürünleri için daha yüksek annealing sıcaklığının kullanılması, annealing sonrası polimerazca kopyalanma şansı bulunan DNA zincirinde azalma meydana getirir. Muhtemelen bu sıcaklık DNA heliksinin stabilitesine zarar verir. Primer Miktarı ve Tampon Konsantrasyonu: Fig. 11’de bulunan DNA ürünlerinin bazılarının amplifikasyonunu düzeltmek için primerlerin miktarları bu gen bölgelerinde 2-5 X artırıldı. Aynı zamanda, PCR tampon konsantrasyonu 2 X artırıldı. Bu modifikasyonlar çok daha etkili olmakta ve amplifikasyonu (spesifik olmayan ürünlersiz) gerçekleştirmektedir. PCR PRİMERLERİNİN MİKTARI Çoklu PCR Primer Konsantrasyon Değerleri: PCR reaksiyonu sırasında mevcut DNA primerlerinin miktarları sonuçları etkiler. Bir PCR reaksiyonunda primer konsantrasyonu (örneğin tek gen bölgesi amplifiye edilcekse) herbir primerden 100-500nM olacak şekilde kullanılır (primerlerin herbiri 10-25 m M arasındaki konsantrasyonlarda değişik kaynaklardan alınabilir. Çoğunlukla, 0.5-1 m l primer solusyonu 25-100 m l bir PCR reaksiyonu için yeterlidir). Eşmolar primer karışımlarının kullanıldığı çoklu bir PCR test tüpünde, tek tek primerlerin miktarı 500-15 nM arasında değişir. 14 adet primerin (7gen bölgesi için) kullanıldığı karışım A’da ve karışım B’de final konsantrasyonu, karışım A için 7000-200 nM arasında, karışım B için 5000-150 nM arasında değişmektedir. Gerçi eşmolar primer karışımları çoğu kez bütün gen bölgelerinin optimal amplifikasyonu için kullanılmaz. Bu test tüpü kaçınılması gerekli olan oldukça düşük ve oldukça yüksek primer miktarlarının gözlenmesine imkan vermektedir. Primer ve Kalıp Konsantrasyonu : Sınırlar dahilinde, primer konsantrasyonunda artış PCR reaksiyonlarının sonuçlarını düzeltebilir ve PCR reaksiyonlarını optimize etmede gözönünde bulundurulmalıdır. Bu suretle aşağıda Fig. 14’de kalıp DNA ve primer konsantrasyonlarındaki artış PCR sonuçlarını düzeltmiştir. PCR TAMPONLARI Yaygın şekilde çok kullanılan PCR tamponu sadece Tris, MgCl2 ve KCl içermektedir (örneğin Perkin Elmer Cetus). Biraz daha kompleks bir tampon önceleri DMD gen ekzonlarının çoklu reaksiyonları için öneriliyordu. Bu tamponların çoklu PCR reaksiyonunda Taq polimerazın aktivitesindeki etkileri karşılaştırıldı. Fig.15’de görüldüğü gibi, dört farklı genomik DNA kalıbı üzerinde yapılan PCR reaksiyonları, 1 X DMD tamponuna göre 1.6 X tamponunda daha etkin (daha fazla PCR ürünü ) oluşturmaktadır. Kalıp DNA ve primer bütün reaksiyonlarda aynı tutulup, aynı zamanda aynı şartlarda yapıldı. Jel üzerindeki herbir hatta ürünler eşit miktarlarda yüklendi. Tablo. 3. PCR tamponlarının kullanılması. 10 X PCR Tamponu 5 X DMD Tamponu 500 mM KCl 83 mM (NH4)2SO4 100 mM Tris-HCl 335 mM Tris-HCl (pH 8.3) 15 mM MgCl2 33.5 mM MgCl2 Reaksiyondaki optimal 50 mM b -merkaptoetanol dNTP konsantrasyonu 34 mM EDTA 200 m M Reaksiyondaki optimal dNTP konsantrasyonu = 6000 m M TUZ (KCL) KONSANTRASYONU Birden fazla gen bölgesinin çoklu PCR amplifikasyonu için ya da başarılı PCR için (özellikle 100-1000 bp arasındaki ürünler için) tampon konsantrasyonunun 1.4 X-2 X yükseltilmesi (ya da sadece KCl konsantrasyonunun 70-100 mM civarına yükseltilmesi) reaksiyonun etkinliğini artırmaktadır. Gerçektende KCl konsantrasyonunun etkisi test edilen herhangi bir düzenleyiciye göre (DMSO, gliserol, BSA) daha önemli bulunmuştur. Genel olarak, uzun amplifikasyon ürünleri oluşturan çoğu primer çifti düşük tuz konsantrasyonlarında daha iyi çalışırken, kısa amplifikasyon ürünü oluşturan çoğu primer çifti yüksek tuz konsantrasyonunda daha iyi çalışır. Aşağıdaki 3 figürde iyonik kuvvet artışına bağlı olarak kısadan uzuna doğru ürünlerin yoğunlukları verilmiştir. Tuz konsantrasyonundaki bir artış kısa DNA’ya göre uzun DNA’yı daha yavaş denatüre eder. Bu nedenle tercihen kısa moleküller amplifiye edilecektir. Bununla birlikte bazı primerler tampon/tuz konsantrasyonlarının geniş aralığında iyi çalışır. Farklı tampon konsantrasyonlarında çoklu reaksiyon örnekleri Fig. 16, 17 ve 18’de gösterilmektedir. Fig 16’da gen bölgesi 6 için iki primerin erime sıcaklığı 58 oC iken, gen bölgesi 5 için erime sıcaklığı 52 oC civarındadır. Aynı iyonik kuvvette (1 X tampon) ve annealing sıcaklığında (54 oC) gen bölgesi 6 amplifikasyonunun gen bölgesi 5’in daha ilerisinden yapılması önerilir. Annealing sıcaklığını aynı tutulması sırasında, gen bölgesi 5’e primerlerin bağlanmasını artırmak için PCR tamponunun konsantrasyonunun (stringency) düşürülmesi gerekmektedir. Bu olay, KCl konsantrasyonunun (ya da tampon) artırılması ile sağlanabilir. Gen bölgesi 7 farklı bir örnektir, her iki primer gen bölgesi 6 için kullanılan (58 oC) primerler ile aynı erime sıcaklığına sahiptir. Bunlar (6 ve 7 gen bölgeleri) 1 X tamponda iyi amplifiye olmamıştır, buna karşılık tuz konsantrasyonundaki artışa cevap iyi olmuştur. Bu durum; 7. ürünün tümünün 6. ürüne göre daha düşük GC içeriğine sahip olması şeklinde açıklanabilir. Uzatma sıcaklığına maruz bırakıldığında ürün 7’nin DNA heliks stabilitesinde azalma yapar. Yeni zincirlerin bazısı, polimeraz onları tam amplifiye etmeden önce kalıptan ayrılabilir. Tamponun (1.6 X-2 X) konsantrasyonunun azalması, yeni sentez edilen zincirlerin kalıba daha iyi bağlanmasını (yapışmasını) sağlayabilir ve polimerazın görevini sonlandırmasın imkan sağlar. Sadece KCl ya da Tris-HCl konsantrasyonunda değişkenlik olan PCR reaksiyonlarının, KCl konsantrasyonlarından etkilendikleri gösterildi. Tris-HCl konsantrasyonu, konsantrasyonun geniş aralığında reaksiyonun sonuca etki etmezken, MgCl2 konsantrasyonu az da olsa farklı etkiye sahiptir. PCR PROGRAM DİZAYNI Temel Prensipler : Spesifik olmayan ürünlerin oluşturmadan, spesifik bir gen bölgesinin çoğaltılması, optimal bir PCR reaksiyonu için gereklidir. Bu yüzden, reaksiyon sırasında DNA-DNA eşleşmesinin çok iyi olması için annealing sıcaklığının yüksek olması gerekir. Verilen herhangi bir primer çifti için PCR programı; primerin baz kompozisyonu (GC içeriği) ve beklenilen PCR ürününün uzunluğu temel alınarak seçilebilir. Bu durumlarda genelde amplifiye olması beklenilen ürünler kısmen küçüktür (0.1-2 ya da 3 kb). Uzun aralıklı PCR için (amplifikasyon ürünleri 10-20 ya da 30 kb) ticarı kitler avantajladır. Taq polimerazın aktivitesi, optimal sıcaklıkta (72-78 oC) yaklaşık 2000 nükleotit/dakikadır ve reaksiyonun uzatma zamanı uygun şekilde daha sonra ayarlanabilir. Reaksiyon sırasında, enzim her zaman optimal aktivite göstermeyebilir. Uygulayıcı tarafından, uzatma zamanını (dakikada) amplifiye olan ürünün kb sayısına eşit olarak ayarlamak çoğu kez uygulanan bir yöntemdir (1 kb için 1 dakika, 2 kb için 2 dakika gibi). Sonra ürünler tanımlanınca, uzatma zamanı daha da indirilebilir. Birçok araştırmacı aktüel döngü başlangıcı öncesinde ilk denatürasyon basamağını 2-5 dakika olarak kullanır. Bu durumunun, hedef DNA’nın denatürasyonuna daha da yardımcı olduğu ifade edilmektedir. Ayrıca, 5-10 dakikalık bir enson uzatma zamanı birçok yayında belirtilmiştir (son döngü esnasında başlayan birçok PCR ürününün ya da büyük bir kısmının uzamasının sonlanmasına yardımcı olduğu ifade edilir). Bu iki basamak farklı gen bölgeleri için test edilmiştir, ne ilk denatürasyon ne de son uzatma zamanı PCR reaksiyonunun sonucunda değişme yapmamıştır. Bundan dolayı, uygulayıcının düşüncesine göre bu basamaklar artık kullanılmayabilir. Annealing zamanı, primerlerin erime sıcaklığı temel alınarak seçilebilir. Bazen sonuçlar beklenildiği gibi olmayabilir. Bundan dolayı, 54 oC yazar tarafından başlangıç annealing sıcaklığı olarak kullanılmıştır (20 bp civarında ya da daha fazlasında birçok primer için çoğunlukla iyi sonuç verdi). Eğer spesifik olamayan ürünler oluşursa, bu sıcaklık artırılmalıdır. Eğer reaksiyon özgül ise (sadece beklenen ürünler sentez ediliyorsa) sıcaklık olduğu gibi kullanılmalıdır. Bu çalışma esnasında 70 ya da daha fazla primer kullanılmıştır. 30-60 saniyelik bir denatürasyon zamanı etkili ve başarılı bir PCR için yeterli görülmüştür. Denatürasyon zamanındaki bir uzama, yüksek sıcaklık altında Taq polimerazın zamanını artıracak ve polimeraz moleküllerde aktivite kayıp yüzdesini çoğaltacaktır. Döngü sayısı. Genelde, 30 döngü PCR reaksiyonları için yeterli olacaktır. Döngü sayısındaki bir artış ürünlerin miktarında keskin bir değişim yapmayacaktır. Annealing Sıcaklığının ve Amplifiye Olan Gen Bölgesi Sayısının Etkisi : Diğer PCR’lardan farklı olarak çoklu reaksiyonlar yeterli bir sıcaklıkta (stringent) tamamlanmalıdır. Birçok bireysel gen bölgesi 56 oC –60 oC’lik bir annealing sıcaklığında spesifik olarak amplifiye edilebilir. Deneylerin gösterdiğine göre, annealing sıcaklığının 4-6 oC düşürülmesi çoklu karışımlarda aynı gen bölgesinin birlikte amplifikasyonu için gereklidir. Bu durum aşağıda fig 19’da gösterilmektedir. Aşağıdaki ifade, tek parametrenin değiştirildiği (annealing sıcaklığı) şartlarda yapılan aynı PCR reaksiyonlarını göstermektedir. Karışım C ve C*’nün çoklu PCR amplifikasyonu için annealing sıcaklığı yaklaşık 54 oC görülmektedir. Bireysel gen bölgeleri (örneğin Y) 60 oC’ de amplifiye olabilir. 54 oC’de çoklu karışımda bazı spesifik olmayan amplifikasyonlar hala görünür. Bu durum (non-spesifik bantların görüntüsü), spesifik gen bölgelerinin sayısını artıran aynı zamanlı amplifikasyonlar aşılır ve bu yüzden artıklar görülmez. PCR’da baz kompozisyonundaki farklılıklardan dolayı (ürünlerinin uzunluğu ya da sekonder yapısı), bazı gen bölgeleri diğerlerine göre daha etkin amplifiye olur. Birçok gen bölgesi aynı zamanda amplifiye olursa (çoklu amplifikasyon), etkin şekilde amplifiye olan gen bölgesi etkisiz amplifiye olan gen bölgelerinin ürün miktarını negativ etkileyecektir. Bu fenomen PCR reaksiyonunda enzimlerin ve nükleotitlerin kısmen sınırlı kullanımından dolayıdır. Bunun için çoklu prosedürde daha etkin amplifiye olan gen bölgesi rekabeti kazanır ve amplifiye olan ürünlerin etkinliğini azaltır. Böylece ürünlerde zayıf görüntü ya da görünmezlik oluşturur. (aşağıda Fig 19’da annealing sıcaklığında kompleks durumlar belirtilmiştir. Aynı anda amplifiye olan gen bölgelerinin sayısı ve tampon konsantrasyonu paralel reaksiyonlarda değiştirilmişti) Fig.19. Karışım C*, karışım C ve primer Y’nin çoklu amplifikasyonları. Annealing sıcaklığı farklı olan (48 oC, 54 oC ya da 59 oC) üç PCR programında üç farklı DNA kalıbı kullanılmıştır. Mix C* (her jeldeki ilk üç bant) ve Mix C (1 X ya da 2 X PCR tamponunda 7-12 hatlar) ve primer Y (4-6 hat, mavi ok) . Her jeldeki 1-9. hatlar 1 X PCR tamponundaki reaksiyonları gösteriyor. Her jeldeki 10-12. hatlar 2 X PCR tamponundaki reaksiyonlar gösteriyor. Her jeldeki 7-12. hatlar (1 X ve 2 X altındaki ) primer karışım C’lidir. İlk jelin sol bölgesindeki 5 ok karışım C*’nin beklenilen ürünlerini işaret etmektedir. Her jeldeki en uzun spesifik ürün kırmızı okla işaret edilmektedir. Sarı oklar, karışım C* ile karşılaştırılan karışım C’deki beklenilen 2 ekstra ürünü (toplam 7 ürün) işaret etmektedir. Mavi oklar, son iki jelde bazı reaksiyonlarda Y ürünlerinin kaybını ya da ilk jelde Y ürünlerinin pozisyonunu işaret etmektedir. Çoklu karışım 48 oC’de birçok non-spesifik bant göstermektedir. 1 X PCR tamponunda, karışım C* de karışım C’ye göre Y ürünleri daha belirgindir. PCR tampon konsantrasyonu 1 X- 2 X aralığında bütün spesifik ürünlerin amplifikasyonuna olanak verir ve çoğu non-spesifik uzun ürünlerin yoğunluğunun azalmasına yardım eder (7-9, 10-12 hatlar karşılaştırılınca). 2 X tamponunda görülen belirgin 470-480 bp nonspesifik bant (mor ok) farklı primerlerin değiştirilmiş oranları sayesinde elemine edildi. 59 oC’de sadece Y ürünü görülebilir. Bunun olabilmesi için, 2 X tamponu kullanılmalısa ya da gen bölgesi tekbaşına amplifiye olmalıdır. Döngü Sayısı : Primer mix C* iki farklı genomik DNA kalıbını amplifiye etmek için kullanıldı. Aynı DNA kalıbı için sonuçlara bakıldığında, bütün tüpler arasında iki genomik DNA’nın birinde daha iyi olduğunu ortaya çıkardı. Bu durum muhtemelen DNA miktarından ya da kalitesinden dolayıdır. Ürünlerin miktarları arasındaki en belirgin varyasyon 24. döngü civarındadır (etidyum bromid ile boyanan jeller için). 28-30 döngü genel olarak reaksiyonda yeterlidir. Döngü sayısının 45 üzerine çıkmasıyla çok küçük değişimler gözlenmiştir ya da hiç değişim gözlenmemiştir.Döngü sayısı 60 üzerine çıktığında küçük kantitatif faydalardan bahsedilebilir

http://www.biyologlar.com/pipetleme-ve-dna-kalibi

DNA’da Şifreleme Nasıl Yapılır?

DNA’da Şifreleme Nasıl Yapılır?

İnsan fizyolojisi, oldukça sistematik ve kusursuz bir şekilde yaratılmıştır. Çok düzenli bir şekilde işleyen sistemde, çok çeşitli maddelerden oluşan her yapının bir görevi vardır ve bu yapılar görevlerini kusursuz olarak yerine getirirler.Bu fizyolojik yapı, her organizmada aynı şekilde işlerken, organizmalar arasındaki çeşitliliği DNA denilen yapı meydana getirmektedir. Bilim dünyasındaki açılımı Deoksiribo Nükleik Asit olan DNA, bir nevi canlıların kimlik kartını oluşturmaktadır. Canlıların fiziksel ve kimyasal özelliklerini bünyesinde barındıran DNA, bu bilgileriz kendi zincirinde bulunudurur. Bu zincir ise,  hücrenin içerisinde yer alan ve çekirdek adı verilen bir organelin içerisindedir. Bir insanda yaklaşık olarak 70 ile 100 trilyon arasında hücre bulunmaktadır. Ve bu hücrelerinin her birinin içerisinde DNA molekülü ayrı ayrı yer almaktadır. Yalnız, insan vücudundaki her hücrenin farklı bir fonksiyonu vardır. Buradaki en dikkat çekici nokta ise, her hücre bulunduğu yapı gereği farklı bir fonksiyona sahipken, bu hücrelerdeki DNA’lar aynıdır fakat hücreler birbirinden farklıdır. Hücrelerdeki farklılığı meydana getiren şey ise, DNA molekülünün üzerinde yer alan ve ‘’Histon’’ adı verilen moleküllerdir. Histon molekülleri, DNA’nın bazı bölgeleri hariç, DNA molekülünün üzerini kaplar.Bu kaplama işlemi, hücrenin yer aldığı fonksiyona göre değişmektedir.Örnek verilecek olunursa, işitme organında yer alan hücrelerdeki DNA’ların, yalnızca işitme ile ilgili kısımları açıktır.Diğer kısımlar, Histonlar tarafından kapatılmaktadır.Bu durum, bütün vücut hücreleri açısından geçerlidir.Histonlar, sadece hücre fonksiyonunun olduğu yeri açık tutarlar.Diğer kısımlar ise, kapatılmaktadır.İşte tam da bu noktada, insan vücudunun kusursuz yapısı çok açık bir şekilde ortaya çıkmaktadır. Çünkü, DNA’ların hepsi histonlar tarafından kapatılsaydı, hücreler hiçbir fonksiyona sahip olamazdı. DNA’ların kendini hatasız bir şekilde kopyalama özelliği, hücrelerin görevlerini doğru bir şekilde yapmalarını sağlamaktadır.DNA’nın yapısı incelendiğinde, DNA çift zincirli bir halde bulunur. İp merdivene benzeyen bu çift zincirli yapı, dönüm yapma özelliğine sahiptir.Bu yapının adı ise, heliks yapıdır.Bu zincirde bir adet omurga bulunmaktadır.Bu omurganın içerisinde adı, Adenin, Guanin, Sitozin ve Timin olan bazı bazlar sıralı olarak yerleşmiştir. DNA zinciri, insan hücresinde yaklaşık 1 metreyi bulabilmektedir.DNA zincirindeki omurgaya sıralanmış olan bazların kağıda dökülme işlemi, oldukça karmaşık bir yapıdadır. Sadece bir hücredeki bazlar, tam tamına bir kütüphane dolusu bilgiyi bünyesinde barındırır.Bu durum, akıl sınırlarını oldukça zorlayıcı bir durumdur.DNA’ya özel olan heliks yapı, bütün canlılarda aynı şekilde bulunur. Canlılar arasındaki farkı ise, heliks yapıda bulunan omurgada sıralanmış olan bazların dizilimi belirler.Çünkü bu, her canlıda farklı yapıda bulunmaktadır.DNA yapısındaki sıralama o kadar özel ve hassastır ki, bu sıradaki ufacık bir bozulma, hasar ya da değişiklik, canlının sakat ya da ölü doğmasına yol açmaktadır. Çocuklardaki Down Sendromu ve Anemi hastalıkları, DNA zincirindeki bozulmadan kaynaklanan hastalıklardır.Yazar: Erdoğan Gulhttp://www.bilgiustam.com

http://www.biyologlar.com/dnada-sifreleme-nasil-yapilir-1

Tek gen bozukluklarının tespiti

Mutasyonlar iki tip olabilir: nükleotid substitüsyonları ve nükleotidlerin daha geniş parçalarını içeren mutasyonlar, yani insersiyonlar ve delesyonların sebep olduğu nokta mutasyonları. Bunların örnekleri tablo 4.1’de gösterilmiştir. Delesyonların bazılarının bitişik genlere uzandığı ve kesinlikle bunların sebep olduğu hastalıkların tek gen bozukluğu olmadığı göz önünde bulundurulmalıdır. Bir gendeki tek nükleotid değişikliklerinin tümü fenotipik bir etkiye (genetik hastalık) yol açmaz. Bunun sebebi değişikliğin proteinin primer amino asit dizilimini değiştirmemesi veya eğer değiştiriyorsa da sonuç değişikliğin proteinin fonksiyonel özelliklerine etki etmemesidir. Fakat, mutasyona uğrayan gen genetik olarak farklılık gösterir ve değişiklik tek nükleotid polimorfizmi (SNP, “snip” olarak okunur) olarak bilinmektedir. SNPler aynı zamanda genomun kodlamayan bölgelerinde de meydana gelir, daha sonra görüleceği gibi, genetik hastalıkların tanısında ve poligenik bozuklukların araştırılmasında oldukça yararlıdırlar. Nokta mtasyonu Protein fonksiyonunu etkileyen proteinde amino asit sübstitüsyonuna yol açan missense mutasyon Kısalmış proteinin oluşumuna yol açan prematüre stop kodonunun oluşumunun sebep olduğu nonsense mutasyon Anormal splicinge yol açan RNA processing mutasyonu Gen ekspiresyonunu ör., transkripsiyon faktör binding’i etkileyen regülatör mutasyon İnseriyon veya delesyon Çerçeve kaymasına neden olmadan az sayıda bazların (32 veya 3’ün katları bazların) eklenmesi veya delesyonu Çerçeve kaymasına neden olan azsayıda bazların eklenmesi veya delesyonu Line veya Alu elementi gibi yaygın tekrar dizisinin insersiyonu Trinükleotid tekrar dizisinin yayılması Β-globin geninin altıncı kodonunda A’nın T’ye değişimi bir glutamat rezidusunu valine dönüştürür ve orak hücreanemisine neden olur β-globin geninin 39. kodonundaki mutasyon bir glutamin kodonunu bir stop kodonuna dönüştürmesi β-talesemiye yol açar. γ-globin geninin promotorunun upstreaminde G’nin A’ya değişimi fetal hemoglobinin kalıtsal kalıcılığına neden olur. Kistik fibrozis genindeki üç baz delesyonu fenilaalanin rezidusunu uzaklaştırır, Kafkaslardaki kistik fibrozis vakalarının çoğundan sorumludur. Heksozaminidaz A geninde dört baz insersiyonu Askenazi Yahudilerinde Tay- Sachs hastalığına yol açar Huntingtin genindeki CAG tekrarının 35’den fazla kopyası yetişkinlerde Huntington hastalığına yol açar Tek gen bozukluklarını tespit etmek için pek çok farklı yöntem vardır ve hepsi allel-spesifik oligonükleotidlerin hibridizasyonuna daha fazla veya daha az miktarda bağımlıdır. İlkin moleküler metotlar, bir restriksiyon endonükleazla kesilmiş insan DNA’sının elektroforetik ayrıştırılmasını takip eden Southern blotlamayı kullanarak test problarının hibridizasyonunu içermekteydi. Bu tekniğin bir örneği kalıtsal anfizemden sorumlu α1-antitripsin genindeki bir nokta mutasyonun tespitidir. İki farklı 19-merlik oligonükleotidler kullanılmıştır, biri normal allele komplementerken diğeri mutanat allele komplementerdir. Bunlar normal ve etkilenmiş bireyleri ve heterozigotları (taşıyıcılar) ayırt etmek için yeterli ayrım sağlar (Fig 4.1). Burada tanımlanan gibi, katı matrisleri içeren yöntemlerin avantajı, yorumlanması kolay olan ‘resimli’ bir sonuç vermesidir. Dezavantajı, her ikisi de zaman alıcı ve külfetli olan Southern blot ve elektroforezi içermesidir. Neyse ki, tamamıyla çözelti içerisinde çalışan birkaç mutasyon tespit yöntemi geliştirilmiştir. Bu yöntemlerin en popüler olanı TaqMan assay’dir (Fig. 4.2). Bu metotta, her biri bir veya diğer allel için spesifik olan iki probun varlığında polimorfizmi kapsayan 100- bp’lik bir bölge PCR ile amplifiye edilir. Problar 5’ uçlarında raportör bir floresana sahiptir ancak solusyon içinde serbest haldeyken ışıma yapmazlar çünkü 3’ ucunda bir söndürücü (quencher) içerirler. PCR sırasında Taq DNA polimeraz özellikle hedefi ile baz eşleşmesi yapan ve floresansı serbest bırakan bir prob ile karşılaşır ve böylelikle net floresansı arttırır. Her biri farklı floresan ile işaretli iki probun varlığı, herhangi bir post-PCR işlemine gerek kalmadan tek bir tüp içinde birinin her iki alleli tespit etmesine olanak verir. TaqMan assay’e bir alternatif, moleküler beaconların kullanımıdır. Bunlar hedef-spesifik dizileri kapsayan iki komplementer sekansa sahip, zıt uçlarında bir raportör floresan ve susturucu boya olan oligonükleotid problardır (Fig. 4.3). Hedef DNA’nın amplifikasyonundan sonra, moleküler beaconlar eklenir. Eğer hedef DNA’ya hibridizasyon gerçekleşirse, iki boya ayrılır ve raportör floresan bir sinyal yayar. Eğer hibridizasyon gerçekleşmezse susturucu, raportör boyanın floresansını engeller. Moleküler beaconlar çok çeşitli floroforların kullanımı ile pek çok farklı renkte yapılabilir ve bu çok sayıda mutasyonun simültane şekilde analiz edilmesine olanak tanır. Yukarıdaki yöntemler genetik hastalığın bir veya birkaç mutasyon sebebi ile oluştuğu bilindiği durumlarda oldukça kullanışlıdır. Bir gende çok sayıda farklı mutasyon biliniyorsa, ör., β-globin geni, diğer yöntemlerin kullanılması gereklidir. İlgili gende çok sayıda farklı delesyonun olabileceği biliniyorsa western blot kullanılabilir. Bu yöntemde, bir hücre ekstraktından izole edilmiş proteinler poliakrilamit jel elektroforezinde boyutlarına göre ayrıştırılır ve sonra bir membrana transfer edilir. Membran analiz edilecek proteini özgül şekilde tanıyan antikorlarla inkübe edilir. Antikor ve antijen arasındaki özgül etkileşim bir histokimyasal veya floresan etiket taşıyan ilk antikora karşı ikinci bir antikorun eklenmesi ile tespit edilir. Bu yöntemin müsküler distrofili hastaların analizinde kullanımı Fig. 4.4’de gösterilmiştir. Trinükleotid yayılımı gibi değişken sayıda sıralı tekrarların tespiti Southern blot kullanılarak yapılabilir. Bu durumda, ilgilenen bölgeyi taşıyan restriksiyon fragmentlerinin boyundaki değişiklikler aranır (Fig. 4.5).

http://www.biyologlar.com/tek-gen-bozukluklarinin-tespiti

Yapay <b class=red>DNA’ya</b> sahip ilk canlı laboratuvar ortamında yaratıldı

Yapay DNA’ya sahip ilk canlı laboratuvar ortamında yaratıldı

Bilim insanları yapay DNA'ya sahip ilk organizmayı üretmeyi başardı. Bilindiği gibi her organizmanın genlerinde DNA bulunur. Bu DNA'nın yapısını oluşturan sarmal iplik çiftleri birbirlerine A,T, G ve C olarak bilinen dört farklı bazla bağlıdırlar. Bu yeni organizmaya araştırmacılar X ve Y adını taktıkları iki yeni baz eklediler. Böylece bildiğimiz kadarıyla evrimin milyarlarca yıllık süreci boyunca ne Dünya'da ne de evrenin geri kalanında eşi görülmemiş bir DNA formu yaratıldı. Dikkat çekici bir şekilde yarı-yapay organizma olağan bir şekilde kendini çoğaltmayı başardı ve bunu yaparken de yeni yapay DNA'sını korumayı başardı. Gelecekte, bu çığır açıcı gelişme yüksek gelişmişlik düzeyine sahip canlıların yaratılmasını da sağlayabilir. Dört bazlı DNA'nın asla izin veremeyeceği garip ve mucizevi şekilde davranışlar sergileyen bakteriler, hayvanlar ve insanlar… Tamamlanması 15 yıl süren bu çalışma bugün (7 Mayıs) Nature dergisinde yayımlandı (doi:10.1038/nature13314 ).  Sıradan DNA'da karşılıklı iplikçikler sarmal çifti oluşturarak birleşirler. Bu iplikçikler birbirlerine dört farklı baz ile bağlıdırlar, adenin (A), timin (T), sitozin(C), ve guanin (G). A her zaman T ile bağ yapar, C ise her zaman G ile eşlenir. Böylece baz dizilimleri ile oldukça basit bir "dil" oluştururlar. Birkaç düzine eşlemeyi uzun bir DNA iplikçiği oluşturacak şekilde yanyana geitirirseniz bir gen elde etmiş olursunuz. Bu genler organizmaya belli bir proteini nasıl üreteceğini söyler. Eğer bir iplikçikteki bazların sıralanışını biliyorsanız, yukarıdaki kuraldan hareketle, karşıdaki iplikçiğe ait bazların dizilimini de bilmiş olursunuz. Bu "bütünleyicilik" DNA sarmalının tam ortadan bölünerek kendisini kopyalayabilmesini sağlar. Bu da yaşama ait en önemli işlemdir. Bu yeni çalışmada, Scripps bilim insanları E.coli bakterisinin DNA'sına yeni baz çiftlerini eklemenin bir yolunu buldular. X ve Y harfleri ile gösterilen bu bazların asıl kimyasal isimleri "d5SICS" ve "dNaM". Bu çalışmayı öncülleyen test tüpü çalışmalarında bu iki kimyasalın DNA'yı ikiye bölen ve onu kopyalayan enzimlerle uyumlu oldukları bulunmuştu. "O tarihlerde bu baz çiftlerine sahip organizmalara ilerleyebileceğimizi düşünmemiştik," diyor Denis Malyshev, araştırma raporunun yazarı. Ne iyi ki yanılmışlar. Nature dergisinde tamamıyla yayınlanan rapor, araştırmanın detaylarını öğrenmek isteyenler için okumaya değer. Burada ise özet geçeceğim. Önce, bilim adamları bir E.coli bakterisini yeni kimyasalları (d5SICS ve dNaM) hücre zarından geçecek şekilde değiştirdiler. Sonra bir XY çifti içeren DNA plazmidini (küçük bir DNA ilmeği) hücrenin içine soktular. Dış ortamda X ve Y kimyasalları bulunduğu sürece bakteri alışılagelmiş bir biçimde kendini kopyaladı. Her kopya yapay DNA'nın bir kopyasını kendi içinde bulundurdu. Çalışma süresince bu kopyalama işleminin neredeyse bir hafta boyunca sorunsuz işlediği görüldü. Şu anda insan eliyle DNA'ya eklenen XY çifti hiçbir işe yaramıyor: oturmuş, sakin bir şekilde DNA içinde beklemekte, koyalanmaya hazır. Bu haliyle, biyolojik veri depoları olarak kullanılabilirler. Böylece yüzlerce terabayt veri bir gram yapay DNA içinde saklanabilir. Araştırmayı yöneten Floyd Romesberg'in ise daha büyük hedefleri var. "Eğer sadece dört harfle yazılmış bir kitaba bakıyorsanız çok sayıda ilginç öyküler okuyamazsınız," diyor Romesberg. "Eğer elinize daha fazla harf verilirse yeni kelimeler icat edebilir, böylece bu kelimeleri kullanarak kimsenin duymadığı anlatılar oluşturabilirsiniz." Şu anda Romesberg'in hedefi yapay DNA'nın bir işe yaraması. Doğada bulunmayan amino asitler (ve böylece proteinler) üretebilmek yapılabileceklerden biri. Eğer Romesberg ve onun ortakları bu işi başarırlarsa hücre mühendisliğinin önü aniden açılacaktır. Kanser hücrelerini hedef alan proteinler üreten, veya florasanlı mikroskopiye yardımcı özel amino asitler üreten, veya mucizevi ilaç/gen terapileri yapabilen yeni ve daha önce görülmemiş canlı organizmalar üretilebilir. En ileriki aşamada düzinelerce (hatta yüzlerce) farklı baz çiftlerine sahip tamamen yapay canlılar yaratılabilir. Bu canlılar sınırsız karmaşıklıktaki amino asit ve proteinlerin kaynağı olarak işlev görebilirler. Bu noktada, bayanlar baylar, dört milyar yıllık evrimi baştan yazmış olacağız. Süreç sonunda ortaya çıkan canlılar tanımlanamaz olacaktır. İşlevleri ise beyaz önlüklü yaratıcı insanın hayal gücü ile sınırlı olacaktır. Kaynak: extremetech.com http://www.bilim.org

http://www.biyologlar.com/yapay-dnaya-sahip-ilk-canli-laboratuvar-ortaminda-yaratildi

1 Gram DNA içine 700 terabayt veri kaydedildi

1 Gram DNA içine 700 terabayt veri kaydedildi

Harvard Wyss Enstitü’sünde biyomühendis ve genetikçi olan bir araştırmacı 1 gram DNA içerisine, önceki denemelerin binlerce katı değerinde, 700 terabaytlık veri sığdırmayı başardı. George Church ve Sri Kosuri tarafından gerçekleştirilen çalışmada DNA dijital bir veri depolayıcısı olarak ele alınmış. Bir harddisk üzerindeki manyetik alanlara kodlanan ikili sistem birimleri yerine bu çalışmada her bir bazın bir ikili sistem değeri ifade ettiği (T ve G= 1; A ve C=0) 96 bitlik veri taşıyan DNA iplikleri sentezlenmiş. Depolanan veriyi okumanız için sekanslamanız ve ardından her bazın değerini girerek ikili sisteme dönüştürmeniz yeterli oluyor. Sekanslama işlemini kolaylaştırmak için her iplik başlangıçta (alttaki resimde görülen kırmızı parçalar) 19 bitlik bir diziyle işaretlenmiş, dolayısıyla tüm DNA iplikleri bu şablona göre sekanslanabiliyor ve sonrasında ikili sisteme dönüştürülebiliyor. Bilim insanları uzun yıllardır DNA’yı veri depolama ortamı olarak inceliyorlar. DNA başlıca üç sebeple bu iş için çok uygun: 1- DNA oldukça yoğun bir yapıya sahip. Bir baza bir bitlik bilgi kodlayabiliyorsunuz ve bir baz sadece birkaç atomdan oluşuyor. 2- DNA veri saklamak için hacimsel olarak da çok avantajlı. 3- DNA’yı ver saklamak için en iyi ortamlardan biri yapan belki de en önemli özelliği stabil olması. Diğer veri saklama ünitelerini özel koşular altında saklamanız bile bir süre için yeterli olurken DNA’ yı bir kutu içinde garajınızda binlerce yıl saklayabilmeniz mümkün. Şimdilerde mikroakışkanlar ve mikroçipler aracılığıyla çok hızlı bir şekilde DNA sekanslama ve sentezlemek mümkün. İnsan Genom Projesi kapsamında tek bir insan genomu haritalamak yıllar almış olmasına karşın günümüzde bu işlem mikroakışkan çiplerle saatler sürmektedir. Bu çalışmada bu hızın üzerine çıkıldığı kastedilmemekte ancak yine de bilgi depolamak için oldukça iyi bir hız olduğuna değinmek gerek. Durup biraz düşünelim: Bir gram DNA 700 terabitlik bilgi depolayabiliyor. Bu 14000 tane 50 gb’lık Blue Ray diske eşdeğerdir.  Aynı değerde bilgiyi harddisklere yüklemek gerekirse 233 adet 3 tb’lık sürücüye ihtiyaç vardır ki bu toplam 151 kg demektir. Araştırıcılar ilerleyen dönemde herhangi kısıtlama olmaksızın her şeyi kaydedebileceğimiz bir dünyayı öngörüyor.  Bugün dünyanın tamamını kameralarla döşeyip insanlığın her anını, gelecek kuşaklar için kayıt altına almayı hayal etsek bile eilmizde yeterince kayıt kapasitesi bulunmamaktadır. Ancak bu çalışma ışığında insanlığa dair tüm bilgileri -tüm kitapları, her kelimeyi, komik kedi videolarını…- kaydetmek istesek, hepsini birkaç yüz kilo DNA’ya sığdırabileceğiz. Dikkat çeken bir başka nokta da bu bilgiyi nispeten kısa ömürlü de olsa yaşayan hücrelerdeki DNA’ya kaydedebilme ihtimali… Herhalde derinize bilgi depolamak çok muhteşem bir bilgi transfer yöntemi olurdu! Kaynak: http://www.extremetech.com/extreme/134672 http://www.bilim.org

http://www.biyologlar.com/1-gram-dna-icine-700-terabayt-veri-kaydedildi

Biyokinezi Nedir ?

Biyokinezi Nedir ?

Biyokinezi zihin gücünü ve vücutta bulunan kinetik enerjiyi kullanarak hücrelere, DNA’ya hükmetmektir. Bu enerji, bedenin yeniden programlanmasını, vücutta değişiklikler yapılmasını sağlamaktır. Biyokinezi belirli kişilerde bulunan, herkeste bulunmayan bir psişik yetenektirBiyokinezi yeteğine sahip bir kişi, uzun süren çalışmalar sayesinde bedeninde geçici veya kalıcı değişiklikler yapabilir. Bedenin de beğenmediği bölgeleri, hastalık barındıran bölgeleri değiştirebilir ve onarabilir. Tüm bunları yaparken hiç bir ameliyat malzemesine gerek duymaz; çünkü o kendi bedeninin onarıcısı, yani kendi doktorudur. Biyokinezi yeteneği, geliştirilmeye çok açık bir yetenektir. Yani Biyokinezi yeteneğinde son seviyelere ulaşan bir kişi, yeteneğini çok geliştirmiş bir kişi aklın alamayacağı şeyleri yapabilir, efsanelerde anlatılan şeyleri yapabilir. Kılık değiştirebilir, yabancı olduğu bir ortama fiziksel açıdan adapte olabilir, farklı yeteneklere sahip kişilerin yanında bulunduğu zaman, o kişilere adapte olabilir ve o kişilerin yeteneklerini kullanabilir.Vücudunda bulunan organların sayısını arttırabilir, vücuduna farklı bir canlının fiziksel özelliğini ekleyebilir. Duyu organlarını mümkün mertebede geliştirebilir. Normalde insanların duyamayacağı, algılayamacağı şeyleri algılayabilir. Hatta efsaneler anlatılan, mitolojilerde bahsedilen fiziksel ölümsüzlüğe ulaşabileceği iddia edilir. Bedenin hiçbir şekilde zarar görmemesini, yaşlanmamasını sağlayabileceği de bu iddialar arasındadır.Tabi ki de tüm bunların hepsi Biyokinezi yeteneğinin son seviyelerinde, yani o yeteneğin tamamen geliştirilmiş evrelerinde kişiye sunulan olanaklardır. Biyokinezi yeteneğini geliştirmemiş, geliştirememiş bir kişi burada belirtilenlerin %1’ini bile yapamayabilir.Biyokinezi Yeteneği Nasıl Kullanılır?Biyokinezi yeteneği, nasıl kullanılır sorusunun net bir cevabı yoktur. Çünkü her insan farklı özelliklere, farkındalık seviyelerine sahiptir. Bazı kişiler günlük hayatla çok içli dışlı olduğu için kendisine yani kişisel gelişimine, ruhsal gelişimine önem vermediği için Biyokinezi yeteneğine sahipse bile o yeteneği köreliyor olabilir, hatta tamamen bitebilir.Psişik yetenekler genellikle küçük yaşlardaki çocuklarda kendini belli eder, o yaşlarda bir çocuk yeteneklerini istemsiz bir şekilde kullanabilir. Çünkü o yaşlardaki çocuklar, masumdurlar. Yani hayatın getirdiği olumsuzlukları yaşamamışlardır. Temiz ve masum oldukları için bedenlerinde bulunan tüm yetenekleri, istemsiz bir şekilde kullanabilirler.Biyokinezi yeteneğine sahip olduğunuzu biliyor ve biyokinezi yeteneğimi nasıl kullanılırım sorusunun cevabını arıyorsanız, zorlu ve engebeli bir yola girmeyi kabul etmelisiniz. Bu yolda ilerlemeyi kabul etmeyen, kısa süreli ilerleme kaydedip, yoldan çıkan bir kişi yeteneklerini geliştiremez. Ama yaşanabilecek tüm zorlukları kabul eden ve içindeki sınırsız potansiyele inanan bir kişi tüm bu yeteneklerini geliştirebilir.Biyokinezi yeteneği, uzun süren çalışmalar isteyen, aylar hatta yıllar isteyen bir yetenektir. Bedeninizde bulunan yetenekleri geliştirmenizin arkasında bir amaç olsun. İnsanları aldatmak, insanlara farklı gözükmek isteyen bir kişi, hiçbir yeteneğini geliştiremez ve sahip olduğu yeteneklerinin de kıymeti bilemez. Psişik yetenekler, ruhsal gelişimi sağlayan yeteneklerdir. Başka insanlara anlatılacak yetenekler değildir. Ego ve kibir, tüm yeteneklerin kişinin elinden alınmasına sebep olur.Biyokinezi Yeteneği Nasıl Geliştirilir?Biyokinezi yeteneğini ve diğer yeteneklerini geliştirmek isteyen bir kişi imajinasyon çalışmaları, konsantrasyon çalışmaları ve her gün Meditasyon yapmalıdır. Tüm bu çalışmalar, olumlu etki yaratıyor ve hepsi bir arada düzenli bir şekilde uygulandığı zaman gelişim sağlanıyor.Tüm bu çalışmalarla beraber Biyokinezi egzersizleri de yapılmalıdır, ilk başlarda vücutta küçük gelişim yapılmaya çalışılmalıdır. Örneğin saç rengi veya göz rengi buna uygundur. Göz renginizi değiştirme kararı aldığınız zaman göz renginizde değişiklikler olana kadar çalışmaları kesmemelisiniz ya da başka bir alana yönelmemelisiniz. Sonuç alınmayan çalışmalar fayda sağlamaz, bu durumdan dolayı sonuç alana kadar o çalışmalara devam etmelisiniz.Her gün düzenli bir şekilde çalışmalar yapan, bu engebeli ve zorlu yolda ilerlemeyi başaran bir kişi vakti geldiği zaman Biyokinezi yeteneğininin sunduğu tüm olanaklara sahip olur. Gelişmek, daha farklı bir bilinç seviyesine ulaşmak tamamen olmasa da bazı kısımları, insanların elindedir.Kaynakça:http://www.makalecafe.com/biyokinezi-nedir/Yazar: Ensar Türkoğluhttp://www.bilgiustam.com

http://www.biyologlar.com/biyokinezi-nedir-

HÜCRE SİKLUSU VE KANSER

Hülya CABADAK Marmara Ün. Tıp Fakültesi, Biyofizik AD, İSTANBUL, TÜRKİYE Anahtar Kelimeler: Hücre siklusu, siklinler, siklin bağımlı kinazlar, tümör baskılayıcı gen, kanser Organizma/organ/doku gelişimi, hücrelerin büyüme ve çoğalmalarını içerdiği gibi hücre ölümlerini de sağlar. Hasarlı dokuların onarımı somatik hücrelerin ve destek dokunun çoğalması ile gerçekleşmektedir1. Hücre büyümesi, farklılaşması ve çoğalmasında rolü olan proto-onkogenlerde meydana gelen mutasyonlar tümör gelişimine, tümör baskılayıcı genlerde meydana gelen mutasyonlar ise hücre siklusunun inhibisyonunu engelleyerek anormal hücre büyümesine neden olur2. Homeostasis; hücre çoğalması, büyümenin durdurulması ve apoptozis (programlı hücre ölümü) ile sürdürülmektedir2. Hücre büyümesi ve ölüm arasındaki dengenin bozulması hiperplazi veya neoplaziye neden olur1. Pozitif veya negatif uyaranlar genetik lezyona yatkın hücrelerde, malign çoğalmaya neden olabilir. Malign gelişimi en aza indirmeye yardımcı mekanizmalardan birisi nekrozdur. Nekroz (kontrolsüz hücre ölümü) hücre şişmesi ve hızlı dejenerasyon olarak tanımlanır. Apoptozis, nekrozdan farklı olarak fizyolojik koşullarda meydana gelen ve doku homeostazisini sağlayan ölüm şeklidir. Programlı hücre ölümü apoptozisin normal hücre döngüsünde ve fizyolojik süreçlerde rolü vardır. Apoptotik hücrelerde hücre büzülmesi, kromatinin kondanse olması, sitoplazmik tomurcuklar ve apoptotik cisimciklerin oluşumu gibi morfolojik değişimler meydana gelir3. Makrofajlar apoptotik hücre ve cisimciklerini fagosite eder. Doku zedelenmesinde ilk etmen reaktif oksijen türevleridir. Reaktif oksijen türevlerinin hedefleri plazma zarında ve diğer hücre kompartmanlarında bulunan proteinler, lipidler, karbohidratlar ve nükleik asitlerdir3. Son yıllarda nekrozun da programlanmış olabileceği ve organizma homeostasis mekanizmalarının bir parçası olduğu yönünde görüş oluşmakla birlikte daha yaygın olarak nekroz indüklenmesi olası tedavi mekanizması olarak değerlendirilmektedir. Nekrozda ölen hücrelerden HMGB1 (High mobility group protein B1) ve HDGF (hepatoma derived growth factör) gibi moleküllerin salınımının immün cevabı uyardığı veya yara onarımını aktive ettiği düşünülmektedir4. Apoptozis, normal hücre ölümünün yanısıra mutant hücre çoğalmasını önleyen önemli bir yoldur. Hücre siklusu ve apoptozisde çok sayıda protein ikili rol oynar. Çevresel faktörlerle meydana gelen DNA hasarı hücre siklus kontrol mekanizmalarının bozulmasına neden olur. Pek çok kanser tipinde hücre siklus kontrol noktalarında mutasyonlar belirlenmiştir2. Büyümenin durdurulması (growth arrest), DNA onarımı ve apoptozis’in engellenmesi kanser gelişiminde kritik yolaklardır.5 Tümör baskılayıcı genlerde mutasyonlar hasarlı hücrelerin hücre sikluslarının ilerlemesine ve tümör gelişimine neden olur2,6. Genomun gardiyanı olarak da tanımlanan p53 proteini karmaşık etkinliklere sahip ve hücre siklusunu baskılayan bir proteindir2. p53, hücre döngüsünü düzenleyen bir transkripsiyon faktörüdür. Birçok organizmada kanserin baskılanmasında rolü olan çok önemli bir proteindir. p53 proteini hücre büyümesinin durdurulması, programlanmış hücre ölümü, hücre farklılaşması ve DNA tamir mekanizmasının başlatılmasında da rol alır. p53, mutant hücre çoğalmasına karşı genomun korunmasında önemli rol oynar2,6. 1.NORMAL HÜCRELERDE HÜCRE SİKLUSU Sürekli bölünen hücrelerde mitozdan sonra siklus G1-S-G2 (interfaz) ve M (mitoz) şeklinde tekrarlanır. Bu süreçte hücre uyarımı ve büyüme meydana gelmekte veya bölünme sinyali almadıkları sürece istirahat fazı G0 da durmaktadırlar2,7 . G1, S, G2 fazları (Interfaz) hücre siklusunun %90’nını kapsar ve 16-24 saat sürer. Mitoz bölünme ise 1-2 saat sürmektedir. Hücre büyümesi G1 fazında kısıtlayıcı nokta (R point) tarafından koordine edilir. Kısıtlayıcı noktada hücre duracak veya hücre siklusunu tamamlayacaktır7,8. G1 fazında hücreler kendi çevrelerini kontrol eder, sinyalleri alır ve büyümeyi indükler. Bu fazda DNA sentezi (replikasyonu) için hazırlık yapılır. RNA ve protein sentezi olur. S fazında ise DNA sentezlendikten sonra, G2 fazında hücre büyümeye devam eder aynı zamanda RNA sentezi, protein sentezi gerçekleşir ve hücre mitoza hazırlanır. Mitoz; profaz, metafaz, anafaz ve telofazdan oluşmaktadır. Telofazda sitoplazmik bölünme tamamlanır ve aynı genetik materyalli iki yeni hücre meydana gelir. Hücre siklusunda bir faz tamamlanmadan sonraki faza geçilirse genetik materyal tam ve doğru kopyalanmadığı için hücrede hasar meydana gelebilir. Hücre siklusunda G1-S geçişinde, G2-M geçişinde ve metafaz-anafaz geçişinde kontrol noktaları vardır. Bu kontrol noktalarında hücrenin siklusa devam edip etmeyeceği kararı verilir7. Radyasyon veya toksinle muamele edilen hücrelerde DNA’da meydana gelen hasara göre hücre siklusu kontrol noktaları G1 den S fazına veya G2’den mitoza geçişi engeller. DNA’da meydana gelen hasar DNA sentezini de inhibe edebilir. DNA’sı replike olmamış hücrelerde mitoza giriş kinaz komplekslerinin inaktivasyonu ile engellenir7. Hücre siklusunda iki tip gen grubunun rolü vardır: Onkogenler (Her 2, lneu, ras,c myc vb) ve tümör baskılayıcı genler p53 ve Rb (Retinoblastoma geni)9. Onkogenler, kanser gelişimini doğrudan ve dolaylı olarak etkileyen gen grubudur. Tümör baskılayıcı genler ise kanser gelişimini baskılar1. p53 geni işlevini kaybederse hücre büyümesinin kontrolü ortadan kalkar ve DNA tamiri olmadan hücre siklusu kontrolsüz devam eder. Normal hücrelerde DNA hasarı olduğunda, p53 genomik kararlılığı sağlar ve hücre siklusunu G1’de inhibe eder ve hücreye tamir için zaman kazandırır. Hasar tamir edilemiyorsa hücre apoptozise gider7,9 . Hu W ve ark. farelerde p53 ve onun düzenleyicileri Mdm2’nin embriyo implantasyonunda da rolü olduğunu ileri sürmüşlerdir10. Normal hücrelerde Rb hücre siklusunu G1 fazında inhibe eder. Retinoblastoma ve osteosarkom tümör hücrelerinde Rb gen inaktivasyonu gösterilmiştir. Büyüme uyarısı, hücreden büyüme faktörlerinin salınımı ile başlar. Büyüme faktörleri hücre zarında özgün reseptörlere bağlanır ve sinyaller sitoplazma proteinlerine iletilir. Bu sinyaller çekirdekte transkripsiyon faktörlerinin salınımına ve hücrenin hücre siklusuna girmesini sağlar4,11. Hücre siklus saati hücre siklusunun ilerleyip ilerlemeyeceğini belirler veya hücreyi ölüme yönlendirir8,9. 1-1. Hücre siklus kinazları Hücre siklusu siklinler (cyc=cln), siklin bağımlı kinazlar (cdk) ve siklin bağımlı kinaz inhibitörleri (CDI) tarafından kontrol edilir. Bu proteinlerin düzeyleri hücre siklusunun farklı fazlarında farklılıklar gösterir. Siklin bağımlı kinazlar G1-S-G2 ve mitoza geçişi kontrol eder.2,7,9 Memeli hücrelerinde hücre siklusunun düzenlenmesinde işlevleri en iyi bilinen onbir tane siklin bağımlı kinaz (cdk 1-11) ve 16 siklin (siklin D (D1, D2 ve D3); siklin E (E1, E2), siklin A (A1, A2) ve B (B1, B2) rol oynamaktadır (Tablo 1)2,7,9,11,12. Siklin D, E, G1/S fazlarının sınırında geçici olarak sentez edilir ve hücre S fazına girdiğinde hızla yıkılır, Siklin A ve B, S/G2/M faz geçişlerinde sentezlenir, siklin A1 mayoz ve embryogenesis de, siklin A2 çoğalan vücut hücrelerinde bulunur. Siklin B1’in siklin B2’nin fonksiyonlarını kontrol ettiği düşünülmektedir12. Cdk’lar protein fosforilasyonu yapan enzimlerdir. Cdk aktivitesi DNA sarmalının açılması içinde gereklidir. Replikasyon öncesi kompleks’in (PRC: Prereplicative compleks) birkaç bileşeni fosforile olur. Yeni replikasyon orijinleri mitozun sonunda cdk aktivitesi düşene kadar yeni PRC kompleksleri oluşturamaz. Bundan dolayı her hücre siklusunda DNA bir kez replike olur13,14. Cdk’lar siklin’e bağlandığında aktifleşerek aktif siklin-cdk komplekslerini oluştururlar. Siklinler bu komplekslerin düzenleyici alt birimleri, cdk’lar ise katalitik alt birimleridir15. Cdk, siklin (yapısal proteini) ve kinaz (enzim)inden oluşmaktadır9. Herbir cdk katalitik altbirimi farklı düzenleyici altbirimle biraraya gelebilir. Hücre siklusu boyunca kinaz komplekslerinin aktivite düzeyi değişir. Bu nedenle hücreler DNA’larını bir kez replike eder ve kromozomların yavru hücrelere uygun dağılımı sağlanır. Siklin-siklin bağımlı kinaz komplekslerinin (cyc-cdk) düzenlenmesi, cyc altbiriminin hücredeki konsantrasyo-nuna, fosforillenme durumuna ve inhibitör moleküllere bağlıdır. Siklinler hücre siklusunun farklı fazlarında bir taraftan sentezlenirken diğer taraftanda yıkılırlar. Memelilerde Cdk 2, Cdk 4 ve Cdk1(cdc 2)’in, siklin D, E, A ve B ile birlikte ekspresyonu olmaktadır2,9 . Siklin E ekspresyonu E2F transkripsiyon faktörlerine bağlıdır16,17. Herbir siklin özgün olarak belirli bir fazda en yüksek değere ulaşır, sonraki faza girerken hızla yıkılır. Siklinlerin düzeyleri transkripsiyon düzeyinde düzenlenir. Yıkımları ise ’ubiquitin’’ yolağı ile sağlanır Aktif cyc-cdk komplekslerinde cdk altbirimi Thr 161 amino asidinden fosforillenmişdir. Bu fosforilasyon cdk’yı aktive eden kompleks (cak)’ın aktivitesi ile meydana gelir18. Bir kez aktive olan cyc-cdk kompleksi, DNA replikasyonu ve mitozdaki birçok işlemin kontrolünde rolü olan proteinleri fosforiller. Protein kinazlarla cyc-cdk altbirimlerinin fosforilasyonu ile kinaz kompleksi inaktive olur7,9,11. Cdk’ların aktiviteleri sadece siklinlerle düzenlenmez ayrıca fosforilasyon ve defosforilasyona yol açan başka yollarla da düzenlenir. Siklin bağımlı kinaz inhibitörleri (CKI): Hücre siklus inhibitör proteinleri (CKI) cdk aktivitesini kontrol eder. Bu proteinler cyc-cdk kompleksi oluşumunu ve DNA replikasyonunu inhibe eder. CKI’lar hücre siklusunu frenlediklerinden tümör baskılayıcı genlere de adaydır. Etkiledikleri cdk ve inhibisyon mekanizmalarına göre iki farklı CKI ailesi vardır. Bunlardan ink 4 ailesinde p15, p16, p18, p19’ G1 fazındaki cdk4 ve cdk6’yı bağlayarak cyc-cdk kompleks oluşumunu inhibe eder (Şekil 2a). Cip/Kip ailesinde ise p21, p27, p57 bulunmaktadır. Cip/Kip ailesi cyc-cdk kompleksini inhibe etmektedir (Şekil 2b )2,7,9,11,12. G2 fazında siklin B cdk1(cdc-2)’in tam aktivasyonunu sağlayarak mitoza girişi tetiklemektedir (Şekil 2c)9,11,12. Genellikle, farklı kanser hücrelerinde hücre siklusunun G1-S fazını kontrol eden proteinlerin inaktif olduğu, G2-M fazlarını kontrol eden proteinlerde ise değişimin daha az olduğu belirtilmektedir1,2,19. 1-2. Normal hücrelerde G1-S geçişi Büyümeyi uyaran sinyaller G1 fazı başlangıcında siklin D düzeyini sonraki evrede ise siklin E artışına neden olur (Şekil 3)2,9,11,12,20. Kısıtlayıcı noktada (R point) büyüme inhibitör faktör (Rb, Retinoblastoma) hücrenin S fazına girip girmeyeceğini belirleyen anahtar gibi rol oynar7,4,8,9,11,21. Kısıtlayıcı nokta geçilirse hücre DNA sentezinin olduğu S fazına girer. DNA sentezi sırasında iplikçiklerin birbirinden ayrılması ile DNA hasara çok duyarlı hale gelir ve bu nedenle S fazı hızlı geçilir4. Hücre siklusunun ilerlemesi Rb proteininin fosforillenmesi ile belirlenmektedir22. Az fosforillenmiş (Hipofosforile) Rb E2F transkripsiyon faktörünü bağlıyarak inaktifleştirir11,23,24. E2F’nin inaktifleşmesi sonucu hücre S fazına ilerleyemediğinden siklus durur. İstirahat halindeki (Go fazında) hücre bölünme sinyali aldığında hipofosforile Rb G1 fazının sonuna doğru cyc’nin cdk ile birleşmesi ile cyc-cdk kompleksini oluşturur ve bu kompleks Rb proteinini fosforiller7,11,24. Fosforillenen Rb proteininden E2F salınır, E2F ‘nin siklus ilerletici etkisi ile S fazına giriş için gerekli genlerin transkripsiyonu aktive olur ve hücre S fazına girer6,9,11,12,18,19,24-26. Hücre siklusunun S fazına geçişini G1 fazında aktive olan siklinler sağlar. Go fazında bu siklinlerin çoğunun ekspresyonu olmaz. G1 cyc-cdk kompleksleri transkripsiyon faktörlerini aktive etmektedir. Büyüme faktörleri, otokrin uyarım, lektinlerle mitojenik uyarım veya Ras yolağı gibi hücre içi sinyal yollarında mutasyon, hücrelerin tekrar G1 fazından siklusa girmelerini uyarabilir9,27. İstirahat halindeki hücrelerde, başlangıçta mRNA’sı stabil olmayan siklin D az miktarda bulunur. Go’da büyüme faktörleri ile uyarım, siklin D sentezini ardından siklin E’nin birikimini uyarır.20 Büyüme faktörleri olmadığında siklin D düzeyi hemen düşer1,7,11,20. Embriyonik hücrelerde siklin E düzeyleri devamlı yüksektir28. Hücre siklusunda Rb aktivitesi ICBP90 transkripsiyon faktörü ile protein düzeyinde düzenlenebilir29. G1-S geçişinde, büyüme faktörlerine cevap olarak siklin D düzeyi artar. Siklin D artışı ile siklin D-cdk 4(cdk 6) kompleksi oluşur. Siklin D ve cdk 4‘ün ve de onların aktif komplekslerinin birikimi p16’nın inhibitör rolünü ortadan kaldırır ve Rb (retinoblastoma gen) fosforillenir24,30. Az fosforillenen Rb, E2F transkripsiyon faktörün inaktivasyonuna neden olan histon deasetilaz (HDAC) enzimine bağlanır31. Rb’nin fosforillenmesi S fazının başlaması ve ilerlemesi için gereken genlerin geçici olarak aktivasyonunda rolü olan E2F transkripsiyon faktörün baskılanmasını kaldırır. G1 de siklin E -cdk2 kompleksi (MTOC) mikrotübülleri organize eden merkezin iki sentromere dublikasyonunu aktive eder32. Siklinlerin uyarıcı etkileri CDK inhibitörleri CKI tarafından önlenmektedir. G1/S fazı geçişi için önkoşul CKI ların baskılanmasıdır. Örneğin hücre siklusuna giriş için siklin D1 düzeyinin yükselmesi yeterli değildir. ERK (extracelllular signal regulated kinase) aktivasyonu da geç G1’de cdk’ların aktivitesini artırmak için birkaç aşamada rol oynar. ERK aynı zamanda CKI’ların inhibisyonunda da rol oynamaktadır33. G1 fazı boyunca hücre çoğalmasını engelleyen birçok genin baskılanması için ERK’in sürekli aktivitesi gereklidir. Tek başına ERK aktivasyonu hücre siklusuna girişi sağlama- ya yetmez. Vücut hücrelerinde ERK, hücre siklusunun G2/M fazında aktive olur. Metafazda tutulan hücrelerde ERK fosforillenmemiş durumdadır33. Eş zamanlı çoğalan (senkronize) HeLA ve NIH 3T3 hücrelerinde ERK’in aktivasyonunun S fazının sonuna doğru meydana geldiği ve mitoz sonuna kadar aktif halde kaldığı belirlenmiştir. MEK (MAPK kinaz) inhibitörleri ile ERK aktivasyonu bloke edildiğinde mitoza girişin geciktiği ardından metafazdan anafaza gecikmeli geçişin mitoz süresinin uzamasına neden olduğu belirtilmektedir34. G2/M geçişinde ERK inhibe edildiğinde M faz süresi iki kat artar. ERK aktivasyon yolakları henüz tam olarak anlaşılamamıştır33. Genellikle normal hücrelerde p53, MDM2 proteinine bağlı olarak inaktiftir. p53 ubiquitin ligazla yıkıma uğradıktan sonra aktive olur. Aktive olan p53, p21 ekspresyonunu aktive eder. p21 G1-S (cdk) ve S (cdk) komplekslerine bağlanarak onları inhibe eder ve hücre siklusu durur. Siklusun durması hücreye tamir için zaman kazandırır. Radyasyon ve ilaç gibi hücrenin strese maruz kaldığı durumlarda DNA hasarı olursa, hücre bu uyarıya p53 düzeyini artırarak yanıt verir. p21’in aktivasyonu sağlanarak G1 kontrol noktasında Rb proteinin daha fazla fosforlanması önlenerek hücre siklusu durdurulur. p21 siklin-cdk kompleksini inhibe etmesi yanında “proliferating cell nuclear antijen (PCNA)i de inhibe eder35. Timidin ve metotoraksat (methotraxate) gibi ilaçlar hücre siklusunun ilerlemesini engeller36. 1-3. Normal hücrelerde G2-M geçişi Hücreler DNA sentezinden sonra G2 fazına girer. Siklin B-cdk1 kompleksinin aktivitesi artar, mitoza giriş uyarılır9,19,37. Siklin B-cdk1 kompleksi mitozu ilerleten faktör (MPF) olarak da isimlendirilmektedir. Geç S fazında siklin B sentezlenmeye başlar ve sentez mitoz boyunca devam eder, mitoz tamamlandığında siklin B düzeyi hızla düşer. Bu düşüş aktif MPF kompleksinin oluşmasını ve ikinci hücre bölünmesini engeller. Siklin B düzeyi sitoplazma ve çekirdek arasında aktif taşınımla düzenlenir. İnterfaz (G1,S,G2) aşamasında siklin B sitoplazmadadır. Mitoz başlangıcında siklin B cdk 1’e bağlanarak aktif MPF kompleksini oluşturur. İnhibe edici fosforillenme aynı zamanda MPF aktivitesi-ni düzenleyebilir. cdk1 altbiriminin ikinci kez fosfofosforilenmesi siklin B-cdk1 kompleksi-ni inaktive eder. Wee 1, nükleer protein kinaz, çekirdekte MPF kompleksini inaktive ederek erken mitozu engeller11,20,38. Wee1’ın cdk1 altbiriminin ATP bağlama bölgesini fosforillemesi ile MPF kompleksi inaktive olur. Myt 1, Golgi aygıtında lokalize olan protein kinazdır. Myt 1, cdk1’i fosforiller ve interfazda onun siklin B ile bağlanmasını düzenler11,20. Cdc25, cdk’lardan inhibe edici fosfat gruplarını kaldıran fosfatazdır. Cdc 25 hücre siklusunun çeşitli fazlarına ilerlemeyi kontrol eder39. Bu aşama mitoza girişte hız sınırlayıcı basamaktır. cdc25b proteininin G2 fazında birikimi ilk MPF aktivasyonunda kritik rol oynar. cdc25c protein düzeyi hücre siklusunun bütün fazları boyunca sabit kalır. G2-M geçişinde, cdc25c çekirdekte birikir ve mitoz başlangıcında MPF komleksini aktive eder. DNA’sı replike olmamış hücrelerin mitoza girişi MPF kompleksinin inaktive olması ile önlenir11,20,40. G1 fazını geçen hasarlı hücreleri ortadan kaldırmak için G2 fazı kontrol noktalarında siklin-cdk-CKI sistemi gereklidir11,20. Bu kontrol noktası sağlam olmayan kromozomların ayrılmasını önler5. G2 fazında, S fazında replike olmuş DNA ve kromatin proteinleri kondanse olur ve kardeş kromatidler olarak paketlenirler. Mitozun metafaz aşamasında kromozomlar ekvator plağına dizilir, ardından kutuplara çekildikten sonra iki yavru hücreye bölünür. Sentro-merler mikrotübüllere bağlanamazsa mitoz gecikir. Bu olaylarda siklin B-cdk1 gereklidir. Siklin B-cdk1 kompleksi aynı zamanda (MPF) M fazının ilerlemesinde de anahtar rol oynar. Marumato ve ark. siklin B-cdk1(cdc-2) aracılı fosforilasyonla indirek olarak aurora-A’nın aktive olduğunu bildirmişlerdir41. Siklin B-cdk1 (cdc-2) çekirdeğe girişte gereklidir. Aurora A’nın aktivasyonu nükleer translokasyonu sağlar ve siklin B cdk1(cdc-2)’nin tam aktivasyonu mitoza girişi tetikler. Çeşitli kanser tiplerinde Aurora A’nın fazla eksprese olduğu belirlenmiştir5,11,20,41,42. 1-3-1. DNA’sı hasarlı hücrelerin G2-M geçişi DNA hasarından sonra, G2 bloğunun olması için cdk 1 defosforillenmesinin inhibisyonu gereklidir9,43. DNA hasarı, cdc-25c’yi fosforilleyen chks1 ve 2 protein kinazların aktivasyonunu sağlar. Fosforillenen cdc-25c, 14-3-3 proteinlerine bağlanarak çekirdekten sitoplazmaya taşınır. cdc25c çekirdek içinde bulunursa, siklin B-cdk1 kompleksini aktive eder. Bunun yanısıra siklinB-cdk1 kompleksin aktivitesine gereken çekirdek içindeki cdc25c miktarının yetersiz olmasından dolayı G2 blok aktive olur. Aynı zamanda p53 de G2-M geçişinde rol oynayabilir9. DNA hasarında p53 stabil kalmakta ve 14-3-3 trans-kripsiyonel olarak aktive olmaktadır. Aktive olan 14-3-3 fosforillenmiş cdc 25c’e bağlanır ve kompleksi sitoplazma içinde tutar, böylece mitoza geçişe uygun aktif siklin B-cdk1 kompleksi azalır11. p21 ve p53 ikinci tur DNA sentezi yapmış fazla DNA’lı hücreleri G2 ve M fazında engeller5,39. p53, G2’ye girişi inhibe eden 14-3-3 gen transkripsiyonunu artırarak bu geçişi önlemektedir. 14-3-3 cdc25c fosfatazla birleşir ve bu kompleks cdc25c’nin çekirdeğe girişini inhibe ederek DNA ‘yı bloke eder9,11. 1-4. Normal hücrelerde mitoz iplikçik kontrol noktası Mitoz iplikçik kontrol noktası metafazdan anafaza geçişi düzenler.2,7,11,20,44-46 Bu kontrol noktası bütün kinetokorlara uygun mikrotübül bağlanmasını kontrol eder ve kinetokor gözetiminde uygun kromozom ayrılmasını sağlar. Mitotik siklinlerin yıkımından sonra anafaz başlar. Mitotik siklinler ubikuitinlendikten sonra proteozomal yıkım olur. Mitotik siklinlerin yıkımı siklinB-cdk1 kompleksini inaktive eder ve bu inaktivasyon mitozun normal bitmesini sağlar7,11. Mitoz iplikçik kontrol noktası olgunlaşmamış kardeş kromatidlerin ayrılmasını engeller. Bu kontrol noktasında rolü olan genler, MAD1L1, MAD2, MAD2L1, MAD2B, BUB1, BUBR1, BUB3, TTK, MPS ve CDC20’ dir. Bu genler hücre siklusunun kontroluna katılır. Mayadan insana kadar MAD ve BUB proteinleri korunmuştur. BUB ve MAD gen ürünleri kinetokor gözetimi ve anafaz düzenlenmesi için gereklidir. MAD proteinleri doğru kromozom ayrılmasını, BUB gen ürünleri ise mitozun ilerlemesini düzenler47. Drosophila Melonogaster, C.elegans ve farede mitoz iplikçik kontrol noktasının tamamen kaybolmasının embriyon ölümüne neden olduğu gösterilmiştir7,9,11,48-50. DNA sentezinden sonra kohesin protein kompleksleri kardeş kromatidleri birarada tutar ve kromozomlar oluşur11,20,51,52. Mitoz iplikçik kontrol noktası anafaz promoting kompleksi (APC) düzenler. CDC20p APC’yi aktive eder ve pds1p ubiquitinlenme ile yıkılır. Pds1p’nin yıkılması ile separin Esp 1 aktive olur ve kohesin salınır, böylece anafazda kardeş kromatidler ayrılır. CDC20p’nin APC’yi aktive etmediği durumlarda kohesin salınmaz, kardeş kromatidler ayrılamaz ve anafazda inhibisyon meydana gelir10,53. CDC20’nin MAD2, BUBR1, BUB3 ile kompleks oluşturması anafaza girişi beklemeye alır. 2- Kanser ve kontrol noktası inaktivasyonu Gen mutasyonlarından dolayı G1-S geçişindeki değişimler kansere neden olabilir. Kanser hücrelerinin karakteristik özelliklerinden biri büyüme uyarımından bağımsız olarak G1 fazına tekrar girebilmeleridir. Rb fosforillenme/defosforillenme dengesizliği olduğunda, G1-S fazları arası geçişlerde olan değişiklikler hücrelerin çoğalmasını değiş-tirebilir. Rb gen mutasyonları insan kanserlerinden bazılarında (glioblastoma ve Retino-blastoma vb) tanımlanmıştır. Tümör virüsleri HDAC ile Rb’nin bağlanmasını inhibe edebilir. Siklin D’nin fazla eksprese olduğu bazı durumlarda ise E2F aktifleşmesinden sonra Rb inhibisyonunu sağlayan defosforillenme olmadığında S fazına hatalı ilerleme olabilir11. Kusurlu G1 siklin E-cdk2 kompleksi sentriollerin hatalı replikasyonunu uyarmaktadır11. Hücrede iki veya daha fazla sentriolün varlığı anafazda hatalı kromozom ayrılmasına neden olur. Bazı insan kanserlerinde sentriollerin fazla dublikasyonu da belirlenmiştir7,11. 2-1. DNA’sı hasarlı kanser hücrelerinde G1-S geçişi: Radyasyon v.b. etkenlere maruz kalan hücrelerde hücre siklusunda hatalar olmaktadır11,54. Örneğin Gama radyasyonuna maruz kalan hücrelerde fonksiyonel p53 geninin yetersiz olmasından dolayı bu hücreler G1’de tutulamaz ve S fazında hasarlı DNA’yı dublike ederek gen mutasyonuna ve/veya hatalı kromozom dizilimine neden olur11,54-56. Hücre çoğalmasını gen delesyonu, fazla gen ekspresyonu ve nokta mutasyonlar etkilemektedir. İnsan kanserlerinde farklı genlerde nokta mutasyonlar ve delesyonlar vardır19. İnsan kanserlerinde en sık görülen mutant gen p53’tür. Normal bir hücrede DNA hasarı olduğunda, p53 düzeyi artar ve hücre siklusunu G1 fazında inhibe ederek DNA onarımı için hücreye zaman kazandırır6,43,54. Hasar tamir edilemiyorsa hücre apoptozise gider43. Hasarlı hücrenin ölümü veya hücre siklusunda kalmasının nasıl sağlandığı tam olarak bilinmemektedir. p53 mutasyonlarında hücreler bölünmeye devam eder. Bu mutasyonlar sonucunda tümör baskılayıcı fonksiyonlarında kayıp olurken diğer yandan onkojenik fonksiyon ortaya çıkabilir11,15,20. Muskarinik reseptör agonist ve antagonistler varlığında çoğaltılan K562 hücrelerinde siklin D1 transkripsiyon seviyelerinin değiştiği belirlenmiştir57. Bellamy ve ark. 5 gray gama radyasyonunun fibroblastlarda büyümenin durmasına, aynı doz radyasyonun ince bağırsak kripto hücrelerinde ise apoptozise neden olduğunu göstermişlerdir5,22. p53 aynı zamanda cdk’ların inhibitörü p21 transkripsiyonunu artıra-rak da DNA hasarına yanıt verir7,11,20. S fazında eksprese edilen siklin A erken fazda cdk2 ile sonraki fazda cdc ile birleşir. Siklin-cdk kompleksi DNA sentezinin başlamasında rol oynar, cdk ekspresyonunun inhibisyonu ise hücre siklusunun durmasına neden olur6,9. ATM ( Ataxia Telengiectasia Mutant kinaz ) tarafından p53’ün aktivasyonu DNA onarımı ve apoptozisi koordine eden DNA hasar sinyal yollarına aracılık eder59. ATM çift iplik kırıklarına cevapta ve ATR (ATM ve Rad3 related) olarak adlandırılan kinaz diğer tip DNA hasarlarına cevapta önerilmektedir60. Hücre siklusunda ATM ve CHK2 ekspresyonu nispeten devamlı olmasına rağmen ATR ve CHK1 G1 fazının başında ve ortasında düşüktür. ATR ve CHK1 G1/S geçişine yaklaştıkça önem kazanır. ATM/ATR p53 transkripsiyon faktörünü fosforiller. ubiquitin kinaz,MDM2 p53’ün hızlı sirkülasyonunu sağlamaktadır61,62. Ayırıcı hedef mekaniz-malar hala açıklanamamıştır. p53‘le uyarılan G1 fazında duraklamada p21Cip1/Waf 1’in rolü vardır65. Aynı zamanda PCNA (proliferating cell nuclear antigen) inaktive olmaktadır. PCNA, DNA sentezini katalize eden, DNA tamirinde yer alan DNA polimeraz delta’nın kofaktörüdür. Sentezi hücre siklusunun geç G1 fazında baslayarak orta-geç S fazinda en yüksek değere ulasmaktadir43,59,60. p21, cyc-cdk kompleksini inhibe etmesi yanında PCNA’i de inhibe eder. Hücre siklusunun G1/S fazında durdurulmasında yeni belirlenen nükleer protein ICBP90’un p53/p21Cip1/WAF 1 aracılı yolaklarda hedeflerden biri olarak önerilmektedir22,43. İnsan Rad 9 ve Rad 17 proteinlerinin S fazı başlangıcındaki kontrol noktasında ve kromozom kararlılığının sürdürülmesinde önemli olduğu belirlenmiştir37. Rad 9’un ATR kinazla büyük protein kompleksinin fosforillenmesine aracılık ettiği de önerilmektedir69. p53 ve Rb protein fonksiyon kaybının nedenleri mutasyon, delesyon veya diğer proteinlerle bağlanma olabilir25. Rb kontrolu kanser hücrelerinin bir çok tipinde bozulmaktadır. Rb kontrolunun bozulma nedeni Rb fosforillenmesinde rolü olan siklin ve cdk’larda onkojenik mutasyonlardır63. p53 fonksiyonu cdk 4 ve cdk 6 supressorlerinin fazla ekspresyonu ile baskılanır9,64. Genomda onkogenik lezyonlara p53 fonksiyonunun bozulması neden olur. Bunun nedeni p53’ün apoptozis öncesi düzenlenmesinin gerçekleşmemesidir25,41. Hücre siklusunda kontrolün kalkması p21, p27, p57 gibi p53’ün downstream genlerinde kusurlara neden olabilir. Cdk’ların ve siklin-cdk komplekslerinin aktivitelerini Cdk (p21, p27, p57)’nin inhibitörleri inhibe eder ve hücrenin S fazına girişini engeller4,5,6,7,11,22,25,26,65. Bazı tümörlerde cdk4 ve cdk 6’nın negatif düzenleyicileri olan p15 ve p16’nın mutant olduğu da rapor edilmiştir5,22,41,53. Tümör hücrelerinin bir kısmında cdc4 de kusurlar veya cdc4’ün ekspresyonunun fazla olmasından dolayı siklin E düzeyi normal değildir. Bazı tümör hücrelerinde siklin E-cdk2’nin negatif düzenleyicisi olan cdk inhibitörü, p27’nin kaybolduğu da belirlenmiştir56,60. 2-1-1. p53 aracılı apoptosis p53 ve Bcl 2, programlı hücre ölümünde anahtar rol oynayan genlerdir66. Normalde p53 hücre akibetini belirleyen moleküler ağı düzenler. cMyc (nükleer fosfoprotein) p53’ü seçici olarak aktive eder ve p53 apoptozisi başlatır2,5,22,43. Nükleer fosfo protein cMyc, Fas ligand ve Fas reseptörle birleşir. Bu proteinin p53 bağımlı ve bağımsız yolaklar ile sitokrom c salınımını indükleyen bax’ın transkripsiyonunu düzenlediği de düşünülmektedir6,65. Hasarlı hücrelerde fonksiyonel p53 yoksa, hücre siklusu kontrol noktaları tarafından kontrol edilmeden siklus ilerler5,9. p53’ün düzenleyici aktivitesini geçtiğini gösteren alternatif yol ise p53’un negatif düzenleyicisi Mdm 2 (murine double minute 2) dir. Mdm2 proteini, p53’ü kontrol altında tutar ve p53’ün G1/S geçişinde siklusu durdurmasını ve apoptozisi engeller. Radyasyon ve benzeri etkenlerle hücre etkilendiğinde Mdm2 proteininin p53’ bağlanma bölgesinde yapısal değişiklikler meyda-na gelir. Bu nedenle Mdm2 p53’ü bağlayamaz ve serbest p53 transkripsiyonel aktivitesi ile G1 ve G2 kontrol noktalarında siklusu durdurur ve bax genini aktive ederek apoptozise neden olur58. Mdm2, p53’ün transkripsiyonunu azaltır ya da p53’e bağlanarak aktivitesini inhibe edebilir. Lösemi, lenfoma, sarkoma glioma ve meme kanserinde Mdm2 gen amplifikasyonu gösterilmiştir2. Çok organize bir işlem olan apoptozis zararlı ve anormal hücrelerin yıkımını sağlamaktadır3,11,65. Apoptozis yolunda iki düzeyde mekanizma bozuklukları görülür: 1. Apoptozisi düzenleyen genlerde mutasyon ve bu nedenle apoptozise gitmeyen hücrelerin yaşamasıdır, 2. Apoptozise direnç geliştiren hücrelerin Darwinizm (doğal seçilim) ile seçilip yaşamaya devam etmesidir66. 2-1-2. Apoptozise karşı mekanizmalar: Bcl 2 hücre ölümünü inhibe ederek hücreyi apoptozise karşı korumaktadır21,66,67,68. Bu ailenin diğer üyelerinden Bcl-xL, mcl ve bag 1 hücre ölümünün inhibitörleri iken bad, bax ve bik apoptozisi ilerletirler3,67. GADD45 (a growth arrest and DNA damage (gadd)-induced gene) hücre siklusunun G2-M kontrol noktasında önemli rolü olan nükleer proteindir. Bu protein cdc2 proteini ile etkileşerek cdc2 kinaz aktivitesini inhibe etmektedir. cMyc, GADD45 ve cki genleri p15, p21, p27’yi baskılayarak hücre büyümesini sağlar2,7,9. Yaşam faktörleri olmadığında c-Myc onkogeni hücreleri apoptozise götürür68,69,70. Apoptozis öncesi ve sonrası olaylar tamamen açık değildir. Bcl-2 mitokondrinin dış zarında bulunur ve mitokondriden sitokrom c salınımını bloke eder56,70. Sitokrom c kaspazları aktive ederek apoptozisi indüklemektedir3,5,36,67. Bcl-2’nin ekspresyon düzeyi apoptozisi belirleyen faktörlerden birisidir. Bcl-2 ekspresyonu fazla olan hücreler hücre ölümünden kaçabilir30,65. Antiapoptotik Bcl-2 üyeleri kaspaz aktivasyonunu önleyerek antiapoptotik etki gösterirler. Bazı çalışmalarda Bcl-2 çok yüksek bulunmasına rağmen hücre ölümünün arttığı da gösterilmiştir7. NF-kB transkripsiyon faktörünün Bcl-2 ailesini up-regule ettiği bilinmektedir. Bcl-2 aynı zamanda Ras2’nin antiapoptotik aktivitesini de düzenler.2 Bcl-2’nin diğer düzenleyici mekanizması, bax gibi büyüme düzenleyicilerinin aktivitesini inhibe ederek apoptozisi engellemektedir2,7,25,43,67. 2-1-3. Apoptozis kontrol noktaları Apoptozisin olup olmayacağını Bax ve Bcl-2 dengesinin doğruluğu belirler7,62. Hücrelerin apoptozise gitmesi için Bax düzeyinin Bcl-2’den fazla olması gerekir4,5,9,25. Bu mekanizma apoptozisde kontrol noktası 1 olarak önerilmiştir 25,64 (Şekil 4). Yaban tip p53 varlığında Bcl-2 ekspresyonu az olan hücreler apoptozise gider5,71. Tersi olursa yaban tip p53 az, Bcl-2 fazla ise çok mutasyon olabilir. Bunun nedeni hücre proliferasyonunun aktive olmasıdır3,9,25. Bcl 2 ailesinin en büyük proteini Bcl-XL, Bcl-2’ ye benzer yolda hareket eder ve Bcl-2 aktivitesini baskılayan Bak apoptozise neden olur5,9,19,43,68,72,77. Apoptozis yolağında ikinci kontrol noktası çok iyi belirlenememiştir. Interlökin converting enzim (ICE) prokaspaz 1 olarak bilinmektedir. ICE DNA onarım enzimleri ile etkileşmektedir.9,25 Polyadenosin difosfat-riboz polimeraz DNA kırıklarını tanır ve DNA onarımına katılır. Nükleer membran proteini lamin A, PARP’ı parçalar ve apoptotik hücre morfolojisi meydana gelir. ICE ile PARP inaktive olursa, apoptozis başlar9,68. 2-2. Kanser hücrelerinde G2-M geçişi: Kanser gelişiminde ve/veya hastalığın ilerlemesinde G2-M geçişinde değişimlerin rol oynadığı belirlenmiştir. İyonize edici radyasyon Ku homoloğu olan protein kinazları, ataxia telegiectasia mutant (ATM) ve ATM ilişkili (ATR) genleri aktive eder74. Mayada yapılan çalışmalarda telomer idamesi ve DNA onarımı arasındaki bağlantı gösterilmiştir75. Ku, DNA kırıklarının onarımında homolog olmayan uçlar için gereklidir. Ku telomerik DNA’ya bağlanır ve G zengin dizilerin işlenmesine katılır. Telomer idamesinde rolü olan Ku, DNA’larında çift iplik kırığı olan hücrelerin G2-M geçişinde aktive olmaktadır76. Chk1 ve Chk2 protein kinazlar ilk olarak mayada gösterilmiştir. Bu kinazlar, DNA hasarı sonucu aktive olan hücre siklus kontrol noktalarında önemli rol oynamaktadır. Mutant Chk2 Li-Fraumeni sendromlu hastalarda bulunmuştur11,20,77. Chk2 tümör baskılayıcı gen olmaya adaydir. DNA hasarının ardından, Chk1 ve Chk2 yalnız G2 bloğunu uyaran cdc25c’yi fosforillemez; aynı zamanda stabilizasyon için p53 fosforilasyonunu da uyarır. Mikrotübül inhibitörlerinin yaban (wild) tip p53’lü fare embriyo fibroblastlarına verilmesi ile G2-M geçiş bloğu aktive olmaktadır bunun yanısıra mutant p53‘lü hücrelerde hücre siklusu durdurulamamıştır. Bu blok kromozomların ayrılması ve mitoz tamamlanmadan önce diğer S fazına geçişi önleyerek aneuploidiyi engellemektedir. Böylece mutant p53 uygun kromozom ayrılması olmaksızın tekrar tekrar döngüye neden olarak genomik dengesizliğe neden olmaktadır (örneğin aneuploidi). Bu cdk’ların aktivitelerinin inhibisyonu ile gerçekleşir11,20,35. Bu geçişin inhibisyonu p53’ün G2’ye girişi inhibe eden 14-3-3 geninin transkripsiyonunu artırmasıyla sağlanmaktadır. 14-3-3 cdc25c kompleksi, cdc 25c’nin çekirdeğe girişini engeller9,36. Memelilerde DNA hasarı sonucunda tetiklenen sinyal ileti kaskadında ATM ve ATR protein kinazların önemli rolleri vardır. chk1 ve chk2 bu kinazların kontrol noktası fonksiyonlarına aracılık etmektedir78. ATM ve ATR stress olmadığında aktive olmazlar, strese maruz kalınca aktive olmaktadırlar. ATM kinaz normal hücre siklusu ilerlemesinde veya hücre farklılaşmasında gerekli değildir79. 2-3. Kanser hücrelerinde mitoz iplikçik kontrol noktası Bazı araştırmacılara göre kanser gelişimini ve genomik dengesizliği mutasyon oranları ile açıklamak mümkün değildir11,12,80-82. Genomik dengesizlik somatik hücre gen mutasyonu veya aneuploidi gibi kromozom anomalileri içerebilir. Aneuploidi tümör baskılanmasında, hücre siklusunun düzenlenmesinde, sentrozom oluşumu ve fonksiyonunda, hücre büyümesi, metastaz ve metabolizmada bulunan çok sayıda genin dengesizliği olarak tanımlanabilir.11 Kanser gelişimi ve ilerlemesinde aneuploidilerde mitotik kontrol noktası içindeki MAD veya BUB genlerindeki mutasyonların rol oynayabileceği önerilmektedir7,44. Bu mutasyonlar mitotik kontrol noktası değişimine, metafazdan anafaza geçiş sırasında kromozomların yanlış ayrılmasına ve aneuploidiye neden olur. Bu tip mutasyonlar ilk olarak aneuploidi fenotipli olarak sınıflandırılan 19 kolorektum kanser hücre soyunda çalışılmıştır7,44. Ondokuz hücre soyundan ikisinde BUB1 geninde farklı mutasyonlar belirlenmiştir. Aneuplodili bireylerde hBUB1 geninde kalıtsal mutasyonlar bulunmuştur83. BUB1 üç fonksiyonel domain içerir: bunlar CD1, nükleer lokalize edici domain (NLS) ve kinaz domain (CD2)’lerdir. CD1 içinde çerçeve kayması ve anlamsız mutasyonlar bulunmuş, NLS veya CD2 domainlerinde ise mutasyon bulunamamıştır. Farklı araştırıcılar aneuploidi belirlenen kanserlerde BUB ve MAD genlerinde mutasyonlar bulmuştur7,83. Fakat bu mutasyonlar ile ilgili çalışmalar hala yetersizdir. İnsan kanserlerinde mitoz iplikçik kontrol noktaları hakkında bilinenler çok azdır. İnsan kanserlerinin çoğunda mutant MAD1’in kromozom instabilitesine neden olduğu belirlenmiştir11. Aurora kinaz ailesi hücre siklusunu G2/M kontrol noktasından sonra mitoz kontrol noktasında veya mitozun sonuna doğru rol oynar84-87. Aurora kinazlar hatasız hücre bölünmesi için gereklidir84. Aurora kinazların kromozom dizilimi, kromozom ayırımında ve sitokinesisde önemli rolleri vardır. Aneuploidi olan tümörlerde Aurora kinaz’ın fazla ekspresyonu ve sentrozom amplifikasyonu belirlenmiştir88. Aurora A kinaz p53 gibi tümör baskılayıcı proteinleri fosforilleyerek onların aktivitelerini de düzenlemektedir85. Aurora A ve B’nin ras yolağı aracılığı ile hücre transformasyonuna neden olduğu gösterilmiştir86-88. Bu nedenle Aurora kinaz inhibitörleri ile hücre siklusu bloke edilerek kanser tedavisine yönelik çalışmalar yapılmaktadır. Aurora B kinaz inhibitörü AZD1152 lösemi tedavisine yeni etken madde olarak önerilmektedir89. 2-4.Kanser hücrelerinde sentriol anomalileri Kanser hücrelerinde sentriollerin fazla duplike olduğu belirlenmiştir. Normal hücreler, hücre siklusunun G1 fazında siklinE-cdk2 kompleksleri ile sentriol kopya sayısını düzenler11,32. Anormal spindle (asp) gen ürünü mikrotübül assosiye eden proteindir. Asp proteini kutuplarda herbir mitotik iplikçiğin herbir sentrozoma bağlanmasında rol oynar. Mitozun metafazdan anafaza geçişte tutulmasının nedeni asp mutasyonu sonucu anormal iplikçik morfolojisidir. p53, sentrozom replikasyonunda rol oynayabilir11. Fonksiyonel p53 proteini olmayan fare embriyo hücrelerinde bir hücre siklusu sırasında çok sayıda sentrozom kopyası gösterilmiştir. Mitoz sırasında sentrozom sayısının çok olmasının kromozomların yanlış dağılımına ve bu nedenle aneuploidiye yol açtığı bildirilmiştir7,11. 2-5. Tedavi potansiyeli İnsan kanserlerinin %50’sinden daha fazlasında p53 mutasyonunun olduğu rapor edilmiştir84,90. Düzenleyici sinyal yollarında anahtar oyuncuların rolünün anlaşılması, bilgi artışının yanısıra tedavi hedef ve stratejilerinin belirlenmesine katkı sağlayacaktır. (7hidroksistaurosporin) UCNO1 olarak tanımlanan antikanser etkeninin cdc25c‘yi inhibe ederek G2/M kontrol noktasını bozduğu rapor edilmiştir. Kemoterapi ve radyoterapi gibi anti-kanser tedavilerine direnç, DNA hasar kontrol noktalarının değişmesi ile mümkün olabilir91. Kansere karşı ilaç tedavisinin gelişimi hücre transformasyonu içinde moleküler hedeflere daha fazla odaklanmak gereklidir. Araştırmalar hücre siklus kontrolünün düzenlenleyen kimyasal cdk inhibitörlerinin araştırılmasına dönmüştür2,84. Kanser gelişmeden önce p53 ve pRb mutasyonlarının taranması da tümör gelişiminin erken teşhisine olanak sağlayacaktır72,90. Bir grup araştırıcı siklin A veya E’nin fazla ekspresyonunu ve p53 mutasyonunu ‘’border line’' ve invasif yumurtalık kanserlerinde göstermişlerdir9,92. Check point kinase 1 (Chk 1) kanser tedavisinde yeni hedef olarak gösterilmektedir93. Kemoterapik etkenlere direnç gösteren yumuşak doku sarkomalarında G2/M kontrol noktasının korunduğunu göstermek için immunhistokimyasal analizler kullanılmıştır. Sonuç Hücre siklusunda olaylar kaskadını düzenleyen ve kontrol eden etkileşimler çok sayıda ve komplekstir. Tümör baskılayıcı fonksiyonun ve programlı hücre ölüm yolaklarının anlaşılması yönünde ilerlemeler olmasının yanısıra çözümlenmemiş çok sayıda soru vardır. Kemoterapi ve biyoterapi için hücre siklus kontrol noktaları büyük potansiyele sahip hedeflerdir. Kemoterapi ve radyoterapi sonrası kanser hücrelerinin yaşaması onarım yollarındaki hasarlara bağlı olabilir. Hücre siklus kontrol noktalarında ve DNA onarım yollarındaki moleküler bileşenlerin daha iyi anlaşılması için in vivo ve in vitro çalışmalar klinik çalışmalarla da desteklenmelidir7,9,11,33,80,93,94. 1) Lodish H, Berk A, Zipursky SL, Matsudaira P, Baltimore D, Darnell JE. Molecular Cell Biology. 4th edition: WH Freeman and Co, New York, 2000. 2) Vermeulen K, VanBockstaele DR, Berneman Z N. The cell cycle : a review of regulation, deregulation and therapeutic targets in cancer. Cell Prolif 2003; 36: 131-49. 3) Guimaras CA, Linden R. Apoptosis and alternative deastyles. Eur J Biochem 2004; 271: 1638-50. 4) Zong WX, Thompson CB. Necrotic death as a cell fate? Genes Dev 2006; 20 : 1-15. 5) Bellamy COC. p53 and apoptosis. Br Med Bull 1996; 53(3): 522-38. 6) DeVita Jr VT, Hellman S, Rosenberg SA. Cancer: principles and practice of oncolgy. 5th edition: Lippincott-Raven, Philadelphia, 1997. 7) Vermeulen K, Berneman ZN, vanBockstaele DR. Cell cycle and apoptosis. Cell Prolif 2003; 36: 165-75. 8) Öndağ Cabadak H. İnsan periferal kan ve fibroblast hücre kültürlerinin sinkronizasyonu ve sinkronize hücre kültürlerinden kromozom analizi ve karyotip hazırlanması. Yüksek Lisans Tezi, Ankara: Gazi Üniversitesi Tıp Fakültesi Tıbbi Biyoloji ve Genetik Anabilim Dalı, 1987. 9) Foster I. Cancer: A cell cycle defect. Radiography 2008; 14: 144-9. 10) Hu W, Feng Z, Teresky AK, Levine AJ. p53 regulates maternal reproduction through LIF. Nature 2007; 450(7170): 721-4. 11) Kearns WG, Liu JM. Cell cycle checkpoint genes and aneuploidy: A short review. Current Genomics 2001; 2: 171-80. 12) Giacinti C, Giordano A. RB and cell cycle progression. Oncogene 2006; 25: 5220-7. 13) Kelly TJ, Brown GW. Regulation of chromosome replication. Annu Rev Biochem 2000; 69: 829-80. | 14) Prasanth SG, Mendez J, Prasanth KV, Stillman B. Dynamics of pre-replication complex proteins during the cell division cycle. Phil Trans R Soc Lond B 2004; 359: 7-16. 15) Flatt PM, Pietenpol JA. Mechanisms of cell-cycle checkpoints: at the cross roads of carcinogenesis and drug discovery. Drug Metab Rev 2000; 32: 283-305. 16) Sears RC,Nevins JR. Signalling networks that link cell proliferation and cell fate. J Biol Chem 2002; 277: 11617-20. 17) Stevaux O, Dyson NJ. A revised picture of the E2F transcriptional network and RB function. Curr Opin Cell Biol 2002; 14: 684-91. 18) Fearson E. Human cancer syndromes: clues to the origin and nature of cancer. Science 1997; 278: 1043-50. 19) Molinari M. Cell cycle check points and their activation in human cancer. Cell Prolif 2000; 33: 261-74. 20) Cheng M, Sexl V, Sherr C, Raussel M. Assembly of cyclin D-dependent kinase and titration of p27Kip1 regulated by mitogen-activated protein kinase kinase (MEK1) Proc Natal Acad Sci 1998; 95: 1091-4. 21) Hartwell LH, Kastan MB. Cell cycle and cancer. Science 1994; 266:1821-8. 22) Kirsch DG, Kastan MB. Tumor-suppressor p53: implications for tumor development and prognosis. J Clin Oncol 1998; 16(9): 3158-68. 23) Dyson NJ. A revised picture of the E2F transcriptional network and RB function. Curr Opin Cell Biol 2002; 14(6): 684-91. 24) Weinberg R. The retinoblastoma protein and cell cycle control. Cell 1995; 81: 323-30. 25) King RJB. Cancer biology, Longman, 1996. 26) Fearson E. Human cancer syndromes: clues to the origin and nature of cancer. Science 1997; 278: 1043-50. 27) Hanahan D, Weinberg RA. The hallmarks of cancer. Cell 2000; 100: 57-70. 28) Murray AW. Recycling the cell cycle: cyclins revisited. Cell 2004; 116: 221-34. 29) Hopfner R, Mousli M, Jeltsch JM, Voulgaris A, Lutz Y, Marin C, Bellocq JP, Oudet P, Bronner C. ICBP90, a novel human CCAAT binding protein, involved in the regulation of topoisomerase II expression. Cancer Res 2000; 60: 121-8. 30) Harbour JW, Dean DC. The Rb/E2F pathway: expanding roles and emerging paradigsm. Genes Dev 2000; 14: 2393-409. 31) Zhang HS, Postigo AA, Dean DC. Active transcriptional repression by the Rb-E2F complex mediates G1 arrest triggered by p16INK4a, TGFbeta, and contact inhibition. Cell 1999; 97: 53-61. 32) Hinchcliffe EH, Thompson EA, Maller JL, Sluder G. Requirement of Cdk2-cyclin E activity for repeated centrosome reproduction in Xenopus egg extracts. Science 1999; 283 (5403): 851-4. 33) Champard JC, Lefloch R, Pouyssegur J, Lenormand P. Erk implication in cell cycle regulation. Biochem Biophys Acta 2007: 1773(8): 1299-310. 34) Roberts EC, Shapiro PS, Nahreini TS, et al. Distinct cell cycle timing requirements for extracellular signal regulated kinase and phosphoinositide-3-kinase signalling pathways in somatic cell mitosis. Mol Cell Biol 2002; 22: 7226-41. 35) Harper J, Adami G, Wei N, et al. The p21 Cdk-interacting protein Cip1 is a potent inhibitor of G1 cyclin-dependent kinases. Cell 1993; 75: 805-16. 36) Öndağ H. Effects of excess thymidine and methotraxate on human peripheral blood and fibroblast culture, NATO-ASI The Enzyme Catalysis Process Book, 1998. 37) Pines J, Hunter T. Human cell division: the involvement of cyclins A and B1 and multiple cdc2s. Cold Spring Harb Symp Quant Biol 1991; 56: 449-63. 38) Heald R, McLoughlin M, McKeon F. Human wee1 maintains mitotic timing by protecting the nucleus from cytoplasmically activated cdc2 kinase. Cell 1993: 74; 463-74. 39) Strausfeld U, Labbé JC, Fesquet D, et al. Dephosphorylation and activation of a p34cdc2/cyclin B complex in vitro by human CDC25 protein. Nature 1991; 351 (6323): 242-56. 40) Draetta G, Eckstein J. Cdc25 protein phosphatases in cell proliferation. Biochim Biophys Acta 1997: 1332: M53-M63. 41) Marumato T, Hirota T, Morisaki T, et al. Roles of aurora -A kinase in mitotic entry and G2 check point in mammalian cells. Genes Cells 2002; 7: 1173-82. 42) Giono LE, Manfredi JJ. The p53 tumor suppressor participates in multiple cell cycle check points. J Cell Physiol 2006; 209: 13-20. 43) Maddika S, Ande SR, Panigrahi S, Paranjothy T, Weglarczyk K, Zuse A, Eshraghi M, Manda KD, Wiechec E, Los M . Cell survival, cell death and cell cycle pathways are inter connected: Implications for cancer therapy. Drug Resist Updat 2007; 10: 13-29. 44) Cahill DP, Lengauer C, Yu J, Riggins GJ, Willson JK, Markowitz SD, Kinzler KW, Vogelstein B. Mutations of mitotic checkpoint genes in human cancers. Nature 1998; 19: 392: 300-3. 45) Cahill DP, da Costa LT, Carson-Walter EB, Kinzler KW, Vogelstein B, Lengauer C. Characterization of MAD2B and Other Mitotic Spindle Checkpoint Genes. Genomicsm 1999; 58: 181-7. 46) Ouyang B, Meadows J, Fukasawa K. Human Bub1: a putative spindle checkpoint kinase closely linked to cell proliferation. Cell Growth Differ 1998; 9(10): 877-85 . 47) Sazer S. The Schizosaccharomyces pombe spindle checkpoint protein mad2p blocks anaphase and genetically interacts with the anaphase-promoting complex. Proc Natl Acad Sci 1997; 94(15): 7965-70. 48) Basu J, Bousbaa H, Logarinho E, Williams BC, Sunkel CE, Goldberg ML. Mutations in the essential spindle checkpoint gene bub1 cause chromosome missegregation and fail to block apoptosis in Drosophila. J Cell Biol 1999; 146(1): 13-28. 49) Kitagawa R, Rose AM. Components of the spindle-assembly checkpoint are essential in Caenorhabditis elegans. Nat Cell Biol 1999; 1(8): 514-21. 50) Dobles M, Liberal V, Scott ML. Benezra R, Sorger PK. Chromosome missegregation and apoptosis in mice lacking the mitotic checkpoint protein Mad2. Cell 2000; 101(6): 635-45. 51) Waizenegger IC, Hauf S, Meinke A, Peters JM. Two distinct pathways remove mammalian cohesin from chromosome arms in prophase and from centromeres in anaphase. Cell 2000; 103(3): 399-410. 52) Roberts BT, Farr KA, Hoyt MA. The Saccharomyces cerevisiae checkpoint gene BUB1 encodes a novel protein kinase. Mol Cell Biol 1994; 14(12): 8282-91. 53) Taylor SS, McKeon F. The human homologue of Bub3 is required for kinetochore localization of Bub1 and a Mad3/Bub1-related protein kinase. J Cell Biol 1998; 142(1): 1-11 54) Chipuk JE, Green DR. Dissecting p53-dependent apoptosis. Cell Death Differ 2006; 13: 994-1002. 55) Katsan MB, Bartkova JK. The retinoblastoma protein pathway in cell cycle control and cancer. Exp Cell Res 1997; 237: 1-4. 56) Sherr C, Mccormick F. The Rb and p53 pathways in cancer. Cancer Cell 2002; 2: 103-12. 57) Cabadak H, Aydın B, Kan B. Muscarinic agonist and antagonists changes muscarinic receptor and cyclin D1 expression in K562 cells. EMBO ’’ Molecular mechanisms of cell cycle control in normal and malignant cCells. Spetses Island-Greece,5-8 October 2007: 53. 58) Reifenberger G, Reifenberger J, Ichimura K, et al. Amplification of multiple genes from chromosomal region 12q13-14 in human malignant gliomas: preliminary mapping of the amplicons shows preferential involvement of CDK4, SAS and MDM2. Cancer Res 1994; 54: 4299-303. 59) Arima Y, Hirota T, Bronner C, et al. Down regulation of nuclear protein ICBP 90 by 53/p21Cip1/WAF1 dependent DNA damage checkpoint signals contributes to cell cycle arrest at G1/S transition. Genes Cells 2004; 9: 131-42. 60) Dang T, Bao S, Wang X. Human Rad 9 is required forthe activation of S-phase check point and the maintenance of chromosomal stability. Genes Cells 2005; 10: 287-95. 61) Wahl GM, Carr AM. The evolution of diverse biological responses to DNA damage: insights from yeast and p53. Nature Cell Biol 2001; 3: E277-86. 62) Craig A, Scott M, Burch L, Smith G, Ball K, Hupp T. Allosteric effects mediate CHK2 phosphorylation of the p53 transactivation domain. Embo Rep 2003; 4: 787-92. 63) Massagué J. G1 cell-cycle control and cancer. Nature 2004; 432: 298-306 64) Latham K, Baker GL, Musunuru K, et al. Cell cycle control and differentiation: mechanisms of proliferative dysfunction in cancer cells. Cancer Detect Prev 1996; 20: 5. 65) Kaldis P. The cdk-activating kinase (CAK): from yeast to mammals. Cell Mol Life Sci 1999; 55: 284-96. 66) Decuadin D, Geley S, Hirsch T, et al. Bcl-2 and Bcl-Xl antagonize the mitochondria dysfunction preceding nuclear apoptosis induced by chemotherapeutic agents. Cancer Res 1997; 52: 62-7. 67) Story M, Kodym R. Signal transduction during apoptosis; implications for cancer therapy. Front Biosci 1998; 3: d365-75. 68) Dixon S,Soriano BJ, Lush RM, Bomer MM, Figg WD. Apoptosis: its role in the development of malignancies and its potential as a novel therapeutic target. Ann Pharmacother 1997; 31: 76-82. 69) Evan G, Littlewood T. A matter of life and cell death. Science 1998; 281: 1317-21. 70) Jin S, Antinore MJ, Lung FD, Dong X, Zhao H, Fan F, Colchagie AB, Blanck P, Roller PP, Fornace AJ, Jr Zhan Q. The GADD45 inhibition of Cdc2 kinase correlates with GADD45-mediated growth suppression. J Biol Chem 2000; 275 (22): 16602-8. 71) Harms-Ringdahl M, Nicotera P, Radford JR. Radiation induced apoptosis. Mutat Res 1996; 366: 171-9. 72) Sattler M, Liang H, Nettesheim D, Meadows RP, et al. Structure of Bcl-xL- Bak peptide complex recognition between regulators of apoptosis. Science 1997; 275: 983-6. 73) Taya Y. Rb kinases and Rb-binding proteins: new points of view. TIBS 1997; 22: 14-7. 74) Smith GC, Divecha N, Lakin ND, Jackson SP. DNA-dependent protein kinase and related proteins. Biochem Soc Symp 1999; 64: 91-104. 75) Peterson SE, Stellwagen AE, Diede SJ, Singer MS, Haimberger ZW, Johnson CO, Tzoneva M, Gottschling DE. The function of a stem-loop in telomerase RNA is linked to the DNA repair protein Ku. Nature Genet 2001; 27(1): 64-7. 76) Stellwagen AE, Haimberger ZW, Veatch JR, Gottschling DE. Ku interacts with telomerase RNA to promote telomere addition at native and broken chromosome ends. Genes Dev 2003; 17: 2384-95. 77) Bell DW, Varley JM, Szydlo TE, Kang DH, Wahrer DC, Shannon KE, Lubratovich M, Verselis SJ, Isselbacher KJ, Fraumeni JF, Birch JM, Li FP, Garber JE, Haber DA. Heterozygous germ line hCHK2 mutations in Li-Fraumeni syndrome. Science 1999; 286(5449): 2528-31. 78) Takagaki K, Katsuma S, Kaminishi Y, et al. Role of Chk1 and Chk2 in Ara-C-induced differentiation of human leukemia K562 cells. Genes to Cells 2005; 10: 97-106. 79) Shiloh Y, Kastan M B. ATM: genome stability, neuronal development, and cancer cross paths. Adv Cancer Res 2001; 83: 209-54. 80) Marusyk A, DeGregori J. Building a better model of cancer. Cell Division 2006; 1: 24. 81) Lengauer C, Kinzler KW, Vogelstein B. Genetic instability in colorectal cancers. Nature 1997; 386: 623-7. 82) Lengauer C, Kinzler KW, Vogelstein B. Genetic instabilities in human cancers. Nature 1998; 396: 643-9. 83) Hanks S, Coleman K, Reid S, Plaja A, Firth H, Fitzpatrick D, Kidd A, Mehes K, Nash R, Robin N, Shannon N, Tolmie J, Swansbury J, Irrthum A, Douglas J, Rahman N. Constitutional aneuploidy and cancer predisposition caused by biallelic mutations in BUB1B. Nat Genet 2004; 36: 1159-61. 84) Carmena M, Earnshaw WC. The cellular geography of aurora kinases. Nat Rev Mol Cell Biol 2003: 4; 842-54. 85) Keen N, Taylor S. Aurora-kinase inhibitors as anticancer agents. Nat Rev Cancer 2004; 4: 927-36. 86) Kanda AH, Kawai H, Suto S, Kitajima S, Sato S, Takata T, Tatsuka M. Aurora-B/AIM-1 kinase activity is involved in Ras-mediated cell transformation. Oncogene 2005: 24; 7266-72. 87) Tatsuka M, Sato S, Kitajima S, et al. Overexpression of Aurora-A potentiates HRAS-mediated oncogenic transformation and is implicated in oral carcinogenesis. Oncogene 2005; 24: 1122-27. 88) Pihan GA, Purohit A, Wallace J, Knecht H, Woda B, Quesenberry P, Doxsey SJ. Centrosome defects and genetic instability in malignant tumors. Cancer Res 1998: 58; 3974-85. 89) Yang J, Ikezoe T, Nishioka C, Tasaka T, Taniguchi A, Kuwayama Y, Komatsu N, Bandobashi K, Togitani K, Koeffler HP, Taguchi H, Yokoyama A. AZD1152, a novel and selective aurora B kinase inhibitor, induces growth arrest. Blood 2007; 110: 2034-40. 90) Golias C, Charalabopoulos A, Charalabopoulos K. Cell proliferation and cell cycle control: a mini review. Int J Clin Pract 2004; 58: 1134-41. 91) Hattori H, Kuroda M, Ishida T, Shinmura K, Nagal S, Mukal K, et al. Human DNA damage check points and their relevance to soft tissue sarcoma. Pathol Int 2004; 54: 26-31. 92) Blegen H, Einhorn N, Sjovall K, Roschke A, Ghadimi B, McShane L, et al. Prognostic significance of cell cycle proteins and genomic instability in borderline, early and advanced stage ovarian carcinomas. Int J Gynecol Cancer 2000; 10: 477-87. 93) Tse AN,Carvajal R,Schwartz GK. Targeting checkpoint kinase 1 in cancer thera-peutics. Clin Cancer Res 2007; 13(7): 1955-9. 94) Kastan MB, Bartek J. Cell-cycle checkpoints and cancer. Nature 2004; 432: 316-23.

http://www.biyologlar.com/hucre-siklusu-ve-kanser

DNA Replikasyonunda Rol Alan Enzimler

DNA molekülünün replikasyonunda, DNA zincirinin uzatılmasını DNA polimerazlar katalizlemekle birlikte, replikasyonda rol alan başka enzimler de bulunmaktadır. Bu enzimler ve özellikleri ise: i. DNA Primaz: Replikasyon sırasında, DNA polimerazın DNA zinciri sentezini başlatabilmesi için kullandığı RNA primerleri, DNA primaz adı verilen özel RNA polimerazlar tarafından sentezlenir (bkz. kısım 4.3). Bu enzim çoğunlukla DNA’ya bağlanır, fakat kalıp olmaksızın da primer sentezini başlatabilir. İn vitro substrat olarak, NTP veya dNTP’ları kullanabilir ve DNA kalıbının tamamlayıcısı olan 10-15 nükleotid uzunluğundaki primerleri sentezler. ii. DNA ligaz: DNA ligaz veya kısaca ligaz adı ile bilinen bu enzimler, bütün hücrelerde bulunmaktadır ve replikasyonda kritik bir role sahiptirler. DNA ligazlar, nükleik asitlerin onarım ve rekombinasyonlarında önemli bir rol oynarlar. Bilinen bütün DNA ligazlar, DNA’da bulunan bir kırıktaki komşu deoksiribonükleotidlerin 5' P ve 3' OH grupları arasında fosfodiester bağının oluşumunu katalizlerler. Bütün ligazların gereksinimi, ligasyon için yan yana gelen iki DNA molekülünün uçlarında en az bir fosfat kalıntısına gereksinim duymasıdır. Bu enzimler, serbest durumdaki tek zincirli iki DNA parçacığını birbirine bağlayamazlar, bu DNA zincirlerinin çift sarmal yapıdaki bir DNA molekülünün parçaları olması gerekir (ligazlar hakkında daha detaylı bilgi için bkz. kısım 13.1.2). iii. DNA Helikaz: Replikasyon çatalına yakın yerden DNA molekülüne bağlanarak repilasyonu yapılacak olan DNA zincirlerini birbirinden ayırır. iv. Deoksiribonükleazlar (DNaz’lar): DNA zincirlerinde nükleotidler arsındaki fosfodiester bağlarını kırarak DNA’nın hidrolizine yol açarlar. Endonükleaz ve eksonüklez aktivitesi gösteren DNaz’lar ise daha detaylı olarak sırasıyla kısım 13.1.1. ve 13.1.7’de daha detaylı olarak ele alınmıştır. v. DNA giraz (topoizomeraz II): Lineer DNA moleküllerinde ikili sarmalın çözülmesi, molekülün kendi ekseni etrafında dönmesiyle teşvik edilir ve kolaylaşır. Fakat kapalı, dairesel DNA moleküllerinin çözülmesi esnasında moleküldeki negatif dönümler azalırken, pozitif süper dönümlerin de sayıları artmaya başlar. Pozitif süper dönümlerin artması ise replikasyon çatalının ilerlemesine engel teşkil eder. Bu sorunun giderilmesi, yani pozitif süper dönümlerin yok edilmesi ise DNA giraz tarafından sağlanır (bkz. kısım 2.3.1.2.1.). DNA giraz, DNA omurgasındaki fosfodiester bağlarını önce kesip sonra kapatarak pozitif süper dönümleri yok eder ve reaksiyon sırasında ATP’ye gereksinim göstermez. DNA giraz bu aktivitesine ek olarak, ATP’nin hidrolizi yardımı ile kapalı halka şeklindeki DNA’da negatif süper dönümler de meydana getirebilir. Bu dönümler ise ana molekülün replikasyon çatalındaki çözülmesini teşvik eder. DNA replikasyonu esnasında görev alan enzim ve proteinlerin adları ve fonksiyonları ise Tablo 4.2’de özetlenmiş olarak verilmektedir. Enzim-protein Aktivite Hücredeki fonksiyon Restriksiyon endonukleaz DNA ligaz DNA polimeraz I DNA polimeraz III DNA giraz (topoizomeraz II) DNA helikaz DNaz DNA metilaz Primaz (RNA polimeraz) Topoizomeraz I DnaA DnaB (rep protein) DnaC SSBP DNA’yı spesifik baz sekanslarından keser. DNA moleküllerini ekler. Büyümekte olan DNA nükleotidlerine bağlanır, primer RNA’yı uzaklaştırır. Büyümekte olan DNA nükleotidlerine bağlanır, her eklenen nukleotidin doğruluğunu kontrol eder. DNA katlanmasını artırır, süper katlanmayı sağlar. Replikasyon çatalına yakın yerden DNA’ya bağlanır. DNA’yı nükleotidlerine parçalar. DNA bazlarını metiller, böylece endonukleaz aktivitesini inhibe eder. DNA kalıbını kullanarak kısa RNA zincirlerini sentezler. Katlanmış olan DNA’yı açar. DNA’da tekrarlanan dizilere bağlanarak açık kompleks oluşturur. Helikaz aktivitesi gösterir DnaB ile kompleks oluşturur Tek zincirli yapıyı sabitleştirir. Yabancı DNA’yı parçalar. Replikasyonu tamamlar. DNA tamiri esnasında DNA’daki boşlukları doldurur, primerleri uzaklaştırır. DNA’yı replike eder. DNA’nın kompakt yapısını korur. DNA zincirlerini ayırır. DNA’yı parçalar. Hücresel DNA’yı metilleyerek hücrenin kendi nukleazlarından korur. DNA polimerazların gereksinimi olan RNA primerlerini oluşturur. DNA katlanmasının doğru olarak korunmasına yardım eder. Replikasyonun başlamasında görev alır. Replikasyon çatalının oluşumunu sağlar. Replikasyonun başlamasında görev alır. DNA zincirinin açılan bölgelerinin stabilizasyonunu sağlar 4.3. Prokaryotik DNA Replikasyonunun Temel İlkeleri DNA molekülünün replikasyonu ile ilgili problemlerin en basit ifadesi: DNA ikili sarmalının her bir zincirinde yan yana yer alan baz sekanslarının doğru olarak duplikasyonu sonucunda yeni DNA moleküllerinin oluşumu sağlanmalıdır. Hücre, çok kompleks görünen bu problemi çözmek için mükemmel bir sistem olan komplementer baz eşleşmesi sistemini geliştirmişitr. Daha önceki kısımlarda da ele alındığı gibi, adenin bazı spesifik olarak timin ile, sitozin ise guanin ile komplementer oluşturmaktadır (bkz. kısım 1.4.1.1). Şayet, DNA ikili sarmalı açılırsa, her bir diziye komplementer olan yeni dizi sentezlenecektir. Kısım 1.7.1.1’de incelendiği gibi replikasyon, senikonservatif replikasyon mekanizması ile gerçekleştirilmektedir. 1956’lı yıllardan günümüze kadar yapılan replikasyon çalışmalarının moleküler seviyede nasıl gerçekleştiği ve olaya katılan moleküller hakkındaki bilgilerin hemen hemen tamamı prokaryotlardaki araştırmaların sonuçlarına dayanmaktadır. Bu nedenle, günümüzde konuya ilişkin bilgilerin çoğu prokaryotik DNA replikasyonuna aittir. Bundan dolayı, çift sarmallı DNA molekülünün replikasyonunun anlaşılabilmesi için en kolay yol ise gerçek bir örneğin seçilmesi olacaktır. E. coli ile yapılan replikasyon çalışmaları, replikasyonun temel ilkelerinin aşağıdaki gibi olduğunu ortaya koymuştur: i. DNA replikasyonu, kromozom üzerinde belirli ve spesifik nükleotid dizilerinin bulunduğu orijin noktalarından başlar ve yine belirli bitiş-tamamlama noktalarında tamamlanır. Bakteri ve virüs kromozomlarında, genellikle bir orijin (başlama) bir tane de bitiş noktası bulunmaktadır. E. coli’nin dairesel olan kromozomunun replikasyon orijininde ise yaklaşık olarak 300 baz çifti bulunmaktadır ve bu orijin noktası, replikasyonu başlatan proteinler tarafından spesifik olarak tanınmaktadır. Son yıllardaki araştırma sonuçlarına göre, E. coli’de oriE olarak adlandırılan başlangıç bölgesinde, replikasyonun başlatılabilmesi için en az 6 proteinden oluşan bir kompleksin görev aldığı anlaşılmıştır. Tek bir ökaryotik kromozomda ise, çok sayıda orijin noktası vardır ve bunlar birbirlerine 30-40 kbp uzaklıktadırlar. Ökaryotik kromozomlarda çok sayıda orijin noktalarının bulunmasının tek nedeni ise sadece ökaryotik DNA moleküllerinin prokaryotlarınkine oranla çok daha uzun olması değildir. Bunun nedenlerinden birisi, belki de ökaryotik DNA polimerazlarının prokaryotlardaki DNA polimerazlar kadar hızlı sentez yapamamalarıdır. Orijin bölgelerindeki çözülmeler ise temelde, bu bölgeya bağlanan protein kompleksi içerisinde yer alan DNA helikaz enzimleri tarafından sağlanır. Bu proteinler, DNA molekülünün çözülmesi için gerekli olan enerjiyi ATP’nin hidrolizinden sağlarlar. Çözülmenin oluşumunda ilk aşama, DnaA proteininin orijin noktasındaki yaklaşık 300 bp’lik bir bölgede yer alan AT’ce zengin ve tekrarlanma gösteren iki ayrı diziye bağlanmasıdır. Bu bağlanma sonucunda DNA, bu noktalarda açık bir kompleks oluşturur. Daha sonra ise DnaB ve DnaC proteinleri, bu açık kompleks ile etkileşime girerek DnaB’nin helikaz aktivitesi ile DNA molekülünün tam olarak çözülmesi sağlanır. DnaB, büyük bir olasılıkla potansiyel replikasyon çatalının tek zincirli yapısını tanıyarak DnaA’nın yerini almakta ve DNA molekülünün esas çözülmesini gerçekleştirmektedir. ii. Replikasyonun bir yönü vardır. Replikasyon, kromozom üzerinde belirli bir yerden (orijin) başlar ve her iki yönde birbirine zıt olarak ilerler (Şekil 4.5 ve 4.6). Dairesel DNA moleküllerinde iki yölü devam eden replikasyon ise teta yapısı olarak adlandırılan karakteristik yapının oluşmasına yol açar (Şekil 4.5). İç kısımda bir ilmeği kapsayan bu yapı, bakterilerdeki DNA molekülünün replikasyon sırasında dairesel yapısını koruduğunu göstermektedir. Aynı zamanda, yeni DNA zincirleri sentezinin ana moleküldeki bölgesel çözülmelerle sıkı ilişki gösterdiğini de kanıtlamaktadır. Replikasyonun bizzat devam ettiği bölgelerde, atasal DNA zincirleri birbirlerinden ayrılıp, yeni zincirlerin sentezi için kalıplık ederler. Replikasyon çatalı (Şekil 4.7) adını alan bu bölgelerin sayısı ve başlama noktasına olan uzaklıkları, replike edilen DNA’nın uzunluğuna göre değişir. Replikasyon çatalında DNA ikili sarmalı helikaz adı verilen özel bir enzim ile açılarak DNA molekülünün kısa, tek zincirli bölgeler oluşturması sağlanır. Helikaz, ATP’ye bağlı bir enzim olup, ATP moleküllerini hidroliz ederek replikasyon çatalının ilerlemesini sağlamaktadır. Kapalı halka şeklindeki DNA moleküllerinin çözülmesi esnasında, negatif dönümlerin azalarak pozitif süper dönümlerin sayısının giderek artmasıyla ortaya çıkan ve çatalın ilerlemesini engelleyen topolojik sorun ise DNA giraz (topoizomeraz II) tarafından giderilir. DNA giraz ise çatalın ilerlemesi esnasında ortaya çıkan pozitif süper dönümleri giderir (bkz. kısım 4.2.3). Replikasyon çatalında açılmış olan tek zincirli DNA bölgeleri ise tek zincir bağlama proteinleri (SSBP = Single Strand Binding Protein) ile kaplanarak, molekül içi H bağlarının oluşması önlenmektedir. Bu proteinlerin, DNA zincirinin şeker-fosfat omurgasına bağlandığı ve tutunma noktalarındaki bazların çeşidiyle ilişkili olmadığı düşünülmektedir. Şekil 4.5: Dairesel DNA moleküllerinin orijin noktalarından başlayarak iki yönlü ilerleyen replikasyonu Yunan alfabesindeki teta () harfine benzer bir ara ürün oluşturduğu için bu ara ürün teta formu olarak adlandırılmaktadır (Madigan ve ark.’dan). Şekil 4.6: Orijin noktasından itibaren DNA replikasyonunun iki yönlü olarak ilerlemesi (Alberts ve ark.’dan modifiye edilerek çizilmiştir). Şekil 4.7: E. coli’de replikasyon çatalının şeması (Alberts ve ark.’dan). iii. DNA molekülünün sentezini, yani nukleotidlerin birbirine eklenmesini katalizleyen enzimler DNA polimerazlar olarak adlandırılırlar. Bütün DNA polimeraz enzimleri, yeni DNA molekülünün sentezini 5' 3' yönünde gerçekleştirmektedirler. E. coli’de üç tip DNA polimeraz enzimi bulunmakta olup bunlar, DNA polimeraz I, II ve III olarak adlandırılırlar (bkz. kısım 4.2.1). Replikasyon çatallarında kalıp DNA zincirlerine komplementer olarak sentezlenecek yeni DNA zincirinin sentezi, primer RNA’lar ile başlatılır. Bilinen hiçbir DNA polimeraz enzimi, kalıp DNA zincirlerinin karşısında yeni bir DNA zincirinin sentezini başlatamamaktadır. Çünkü, tüm DNA polimeraz enzimleri, bir kalıp DNA’dan başka serbest 3' OH grubu taşıyan bir primer (başlatıcı) moleküle de gereksinim duyarlar. Halbuki, RNA polimeraz enzimleri bir başlatıcı moleküle ve serbest 3' OH grubuna gerek duymadan RNA sentezini başlatabilmektedirler (bkz. kısım 5.1). Onun için, orijin noktalarında DNA zincirleri birbirlerinden ayrılır (Şekil 4.5 ve 4.6) ve ayrılan her bir DNA zincirinin karşısında, RNA polimeraz (primaz) enzimi küçük bir RNA ipliğinin (yaklaşık 10-15 nükleotid uzunluğunda) sentezini başlatır. Primer sentezini katalizleyen primaz, tek zincirli DNA’daki özel dizileri tanıyan bir RNA polimerazdır. Primazın fonksiyonunu etkin bir şekilde yapabilmesi için 6-7 kadar proteinle bir kompleks oluşturması gerekmektedir. Primer sentezi için gerekli reaksiyonlara katılan bu protein kompleksine primozom adı verilir. Primozom, DNA boyunca hareket ederek tek zincir bağlama proteinlerinin yerini alır ve bu şekilde primaz için uygun başlangıç noktası tanınır. Primaz, kalıp DNA’yı kullanarak yaklaşık 10-15 bazlık kısa bir RNA primeri sentezlemeye başlar. RNA primerinin sentezi sırasında, hangi ribonükleotidlerin hangi sırada yer alacakları, kalıp DNA’da Okazaki başlangıç noktalarında bulunan nükleotidler tarafından belirlenir. Ribonükleotidlerin sayısı 10-15 nükleotide ulaşınca, primer RNA’nın 5' 3' yönündeki sentezi de tamamlanmış olur (Şekil 4.6 ve 4.7). Daha sonra, bu primer RNA’nın 3' OH ucuna, DNA polimeraz III enziminin katalizörlüğünde deoksiribonükleotid monomerleri eklenmeye başlar ve bu sentez replikasyon çatalının sonundaki bitiş noktasına kadar devam eder. iv. DNA nükleotidleri, büyüyen yeni DNA zincirinin 3' OH ucuna DNA polimeraz III enziminin katalizörlüğünde tek tek eklenerek zincirin yapısına katılırlar. Böylece, DNA sentezi 5' 3' yönünde devam eder. DNA sarmalında iki zincirin birbirine zıt yönde parelel olması nedeni ile (3'5' veya 5'3') bu zincirleri kalıp olarak kullanan bir replikasyon kompleksi, yeni zincirlerin sentezini de birbirlerine zıt yönde yürütmek zorundadır. Teorik olarak, 3' 5' yönündeki kalıp DNA zincirinin üzerinden yeni DNA zincirinin sentezi, RNA primerleri yardımı ile başlatılıp 5'3' yönünde ve kesintisiz bir şekilde devam ettirilebilir. Fakat, DNA’nın 5' 3' yönlü öteki zinciri kalıp olarak kullanılırken, yeni sentezlenecek zincirin yönü 5'  3' yönünde, buna karşılık genel büyüme 3' 5' yönünde gerçekleştirilmek zorundadır. Acaba bu nasıl başarılmaktadır? Bu sorunun cevabı, bakteri ve faj kromozomları üzerine yaptığı otoradyografik çalışmalar sonucu, Okazaki ve arkadaşları (1968) tarafından verilmiştir. Okazaki’ye göre, yeni sentezlenen DNA, 1000-2000 (7-11S) baz uzunluğundaki kısa iplikçikler (Okazaki parçacıkları) halinde sentezlenmektedir ve bu DNA parçacıkları daha sonra birbirlerine eklenerek uzun zincirleri meydana getirmektedir. Okazaki parçacıkları, replikasyon çatalı bölgesinde çok kısa bir süre bulunurlar. Replikasyon devam ettikçe, DNA ligaz tarafından kovalent olarak birbirine bağlanan Okazaki parçacıkları yavru zincirlerden birisini oluştururlar. Diğer zincir ise kesintisiz olarak sentezlenir. Böylece, 5' 3' yönlü kalıp DNA zinciri üzerinden yine 5'3' yönlü yeni DNA sentezi sağlanmaktadır (Şekil 4.6 ve 4.7). Kesik kesik yapılan bu DNA sentezi işlemi için de, yine 3' OH uçlu primer RNA’lara gereksinme vardır. Gerçekten de Okazaki kendi adı ile anılan bu parçacıkların 5' uçlarında 10-15 nükleotid uzunluğunda RNA primerlerinin varlığını göstermiştir. Bu primer RNA’nın 3' OH ucuna, DNA polimeraz III enziminin katalizörlüğünde deoksiribonükleotid monomerleri eklenmeye başlar. DNA polimeraz III, daha önce sentezlenen Okazaki parçasının başlangıç kısmına yaklaşınca yerini DNA polimeraz I enzimine bırakır. DNA polimeraz I enzimi, bir taraftan önündeki primer RNA iplikçiğini monomerlerine parçalarken (3'  5' eksonukleaz aktivitesi göstererek) bir taraftan da boşalan yerlere deoksiribonükleotidlerin bağlanmasını kataliz eder. RNA primerinin yok edilmesi ile DNA parçaları arasında meydana gelen boşluklar yine DNA polimeraz I tarafından onun zincir uzatma ve nick translation* aktivitesi ile doldurur. Buna göre DNA polimeraz I, nükleotidleri DNA parçalarının 3' ucuna eklerken aynı anda da RNA primerini 5' 3' eksonukleaz aktivitesiyle parçalar. DNA polimeraz I, en son primer RNA nükleotidini de kırdıktan sonra yerini DNA ligaz enzimine bırakır. Böylece, parça parça sentezlenmiş olan yeni DNA parçalarının 3' ve 5' uçlarının birbirlerine fosfodiester bağları ile bağlanması, DNA ligaz enzimi tarafından katalizlenir. Bu ekleme, kalıplık eden DNA zincirindeki baz sırasının komplementeri olacak şekilde, aradaki boşluklara yeni deoksiribonükleotidlerin doldurulması ile yapılmaktadır. Buradan da anlaşılmaktadır ki, DNA yapısından çıkarılan RNA primerlerinin replikasyondaki görevi, DNA sentezini başlatmaktan ileri gitmemektedir. v. Tek ve dairesel bir kromozoma sahip olan bakterilerde replikasyon, aynı anda zıt yönde ve yaklaşık olarak aynı hızda devam eder. Zıt yönde ilerleyen replikasyon çatalları bir yerde karşılaşırlar. Örneğin, E. coli’de bu karşılaşma yeri trp geni (E. coli genom haritasının 25. dakikasında) yakınında olmaktadır. Bu nokta ise replikasyon başlangıç yerinin (oriE) hemen hemen tam karşısına gelmektedir. Buna göre, replikasyonun sona ermesi için özel tamamlanma işaretleri gerekli olmayabilir. Bununla beraber, yeni sentezlenmiş olan DNA moleküllerinin ayrılması kendiliğnden gerçekleşmez. Çünkü, bu moleküller birbirlerine yaklaşık olarak 20-30 kadar dönümle bağlı kalırlar. Bu iç içe geçmiş olan halkaların birbirinden ayrılması, topoizomeraz II benzeri enzimlerin (bkz. kısım) çift zincir kırıkları oluşturması ve sonra da çift sarmalları birbirinin içinden geçirip kırıkları kapatmalarıyla mümkün olmaktadır. Bunun dışında, replikasyonun başlama ve uzama reaksiyonları için gerekli proteinler oldukça iyi bilindiği halde, tamamlamayla ilişkili proteinler ve şayet varsa, terminus bölgedeki dizi spesifikliği hakkında henüz hiç bir bilgi bulunmamaktadır. Sürekli ve kesikli sentez özellikleri, zincirlerin ilerleme hızlarını bir ölçüde etkileyeceği için, 5'  3' yönünde ve kesintisiz olarak sentezlenen zincire önde giden zincir, Okazaki parçacıklarından oluşan 3' 5' yönündeki zincire ise arkadan gelen zincir denmektedir. Semikonservatif replikasyon mekanizması, replikasyon sırasında DNA zincirlerinin birbirlerinden ayrılıp, her birisinin sentezlenecek yeni zincirler için kalıplık ettiğini açıklamakta, fakat DNA sentezinin gerek fiziksel olarak ve gerekse moleküler düzeyde nasıl yürütüldüğü konusunda pek bir açıklık getirmemektedir. Son yıllarda yapılan çalışmalar, bu olayın yalnızca karmaşık olduğunu göstermekle kalmayıp, aynı zamanda mutasyon ve DNA onarımı gibi önemli hücresel olaylarla olan ilişkisini de ortaya koymaktadır (bkz. mutasyonlar ve DNA onarımı). Replikasyon çatalında açılan atasal DNA zincirlerinin kalıp olarak kullanılmasıyla, biri sürekli olarak (3'5' zincirine komplementer olanı) diğeri parça parça, (5'3' zincirine komplementer olanı) iki yeni DNA zinciri sentezlenir. Sentezlenen biri yeni ve biri eski DNA zincirinde A ile T ve G ile C karşı karşıya gelerek aralarında hidrojen bağları kurulur (bkz. kısım 1.4.1.1). Böylece, çift sarmallı bir atasal DNA molekülünden yine çift sarmallı iki DNA molekülü sentezlenmiş olur. Tüm bu olaylar Şekil 4.5; 4.6 ve 4.7’de görülmektedir. E. coli polimeraz II enziminin DNA replikasyonuna katılmadığı bilinmektedir. Buna rağmen, bu enzim Arkebakteriler ve Ökaryotlardaki temel kromozomal DNA polimeraz enzimine oldukça benzemektedir. Replikasyon çatallarında DNA sentezi gerçekleştirilirken DNA molekülünün heliks yapısı da değişmekte ve kıvrım açıcı ve topoizomeraz enzimleri aracılığı ile DNA molekülü modifiye edilmektedir (bkz. kısım 1.4.1.2). DNA, replikasyonla kendisinin kopyasını meydana getirebildiği gibi transkripsiyon ile de taşıdığı bilgiyi m-RNA’ya aktarabilir. m-RNA daki bilgi ise translasyon ile protein sentezine dönüştürülür. DNA’nın tüm bu işlevlerine ise sentral dogma denir (bkz. Şekil 1.2). 4.4. Lineer Genetik Elementlerin Replikasyonu DNA replikasyonunun aşamaları incelenirken, dairesel DNA molekülleri ele alınmış bulunmaktadır. Prokaryotik organizmalar arasında dairesel DNA molekülleri oldukça yaygın olup, plazmidlerin çoğu ve bazı viral genomlar da dairesel olarak bulunmaktadır. Kromozomal DNA’lar ister dairesel ister lineer olsun, neredeyse bütün replikasyon basamakları birbirinin aynıdır. Buna rağmen, lineer kromozomların replikasyonunda dairesel kromozomların replikasyonunda rastlanmayan bir problem bulunmaktadır. Bu problem ise, her DNA molekülünün iki ucunda yer alan 5' uçlarıdır. Problemin daha iyi anlaşılabilmesi için Şekil 4.9’a bakmak yararlı olacaktır. Şekil 4.9’daki diyagramın sol ucunun lineer bir DNA molekülünün gerçekten bir ucu olduğunu düşünelim. Bu uçta yer alan 5' ucu ile başlayan dizinin komplementer zincirinin sentezini başlatan primer RNA molekülü, çok kısa dahi olsa ve bu primeri uzaklaştıran spesifik enzimler bulunsa dahi bütün DNA polimeraz enzimlerinin aktivite gösterebilmesi için serbest 3' OH ucuna, yani bir primere gereksinim duyması nedeni ile hiçbir DNA polimeraz enzimi bu primer RNA molekülünü buradan uzaklaştırarak bunun yerine deoksiribonükleotidleri ekleyemeyecektir. Bu nedenle, bu primer RNA’nın yeni sentezlenen DNA zincirinden uzaklaştırılması için hiçbir şey yapılmayacak olursa, DNA molekülü her replikasyon sonunda bir miktar kısalacaktır. Oysa ki lineer olan genetik elementler bu problemi çok net bir şekilde çözmüşlerdir. Şekil 4.8: DNA sentezinin başlangıcı esnasında oluşan RNA-DNA kombinasyonu (Madigan ve ark.’dan). Gerçekte bu problemin çözümü çok farklı şekillerde gerçekleştirilmektedir. Lineer kromozoma sahip olan bazı virüsler, kromozom uçlarında yer alan yapışkan uçlar aracılığı ile kromozomlarını replikasyondan önce dairesel duruma getirebilmektedirler (bkz. Şekil 1.13). Bazı virüsler ise kromozomlarının uçlarında tekrarlamalı dizilere sahiptirler. Bu virüslerde, farklı DNA moleküllerinin uçlarında yer alan tekrarlamalı dizilerin birbirine eklenmesini sağlayan bir rekombinasyon prosesi gerçekleştirilmektedir. Böylece, uç uca eklenen ve çok uzun olan bu bileşik DNA molekülünden kopyalanan DNA’lar endonukleazlar tarafından kesilerek yeni genomik DNA’lar oluşturulmaktadır. Lineer DNA molekülüne sahip olan birkaç virüs ile çok sayıdaki plazmid ise replikasyon problemini RNA primerleri yerine protein primerler kullanarak çözmüşlerdir. Bütün DNA polimeraz enzimleri, nükleotidleri sadece serbest 3' OH ucuna ekleyebildikleri halde bazı DNA polimerazlar ilk nukleotidi lineer kromozomların uçlarında bağlı bulunan spesifik proteinlerin uçlarında yer alan –OH gruplarına ekleyebilmektedirler (Şekil 4.10). Lineer kromozomların uçlarına bağlanan proteinler ise virüsler veya plazmidler tarafından kodlanmaktadırlar ve bu proteinler, kromozomların uçlarına bağlanma fonksiyonuna sahiptirler. Lineer kromozomların uçlarında yer alan bu primer proteinler ise primer RNA’larda olduğu gibi uzaklaştırılmazlar. Bu nedenle, lineer kromozom taşıyan bu virüs ve plazmidlerin DNA molekülleri, 5' uçlarında kovalent olarak bağlanmış olan bu spesifik proteinleri sürekli olarak taşımaktadırlar. Bu olay Streptomyces lividans gibi bazı bakterilerde de kromozomal DNA’nın replikasyonu sırasında kullanılmaktadır. Lineer DNA replikasyonunda kullanılan bu metotların hiç birisi, ökaryotik kromozomların uçlarında yer alan baz dizilerini (telomerler) tamamlamak için kullanılmamaktadır. Ökaryotik kromozomların telomerleri ise tekrarlamalı DNA dizileri içermektedir. Bu diziler ise genellikle 6 bp’den meydana gelen kısa diziler olup, birbiri arkasına 20 ila birkaç yüz defa tekrarlar oluşturacak şekilde yer almaktadırlar (Şekil 4.11, a). Farklı ökaryotların telomerlerinde yer alan sekanslar ise birbirine oldukça benzemekte olup, DNA molekülünün zincirlerinde birisi her zaman birkaç guanin taşımaktadır. Guanin bakınından zengin olan bu sekanslar ise telomeraz enzimi aracılığı ile DNA molekülünün 3' OH ucuna eklenebilmektedirler (Şekil 4.11). Telomerazlar lineer DNA molekülünün 3' uçlarına ekleme yapan enzimler olup, ko-faktör olarak küçük bir RNA kalıbına sahip oldukları için DNA kalıbına gerek duymazlar. Bu enzimler, daha uzun uzantıların oluşturulması için tekrar tekrar çalışabilirler. Uzantılar yeterli uzunluğa eriştiğinde, diğer diziye ise normal replikasyonda olduğu gibi bir RNA primeri eklenebilir. Telomerlerde yer alan tekrarlamalı dizilerin uzunlukları için tam bir sınır bulunmamaktadır. DNA replikasyonu esnasında genetik bilginin eksilmesine neden olmayacak kadar uzunluktaki bir tekrarlamalı dizi genellikle yeterli olmaktadır. Şekil 4.9: Protein primerleri kullanılarak DNA replikasyonunun gerçekleştirilmesi. Yeni sentezlenecek olan DNA dizisi kalıp zincirin 5' ucuna kovalnet olarak bağlana proteini primer olarak kullanır (Madigan ve ark.’dan). Şekil 4.10: Telomeraz enziminin, ökaryotik kromozomların bir ucundaki aktivitesini gösteren model. (a) Bir DNA telomerinde 4 G bakımından zengin olan tekrarlamalı sekans ve kısa bir RNA kalıbı içeren telomeraz enzimi. (b) G bakımından zengin olan dizinin telomeraz enzimi tarafından uzatılması (Madigan ve ark.’dan). 4.5. Ökaryotlarda DNA Replikasyonu Ökaryotlarda DNA moleküllerinin replikasyonu, prokaryotik hücre DNA’sının replikasyonundan daha kompleks bir olay olmakla beraber, büyük ölçüde ona benzer şekilde cereyan eder. En azından ökaryotik organizmaların DNA’larının da semikonservatif replikasyon mekanizmasına göre replike olduğu yapılan deneysel çalışmalar ile gösterilmiştir. Ökaryotlarda DNA replikasyonu, hücrenin hayat döngüsünün S (sentez) fazında gerçekleşir ve bu evre, gelişmiş yapılı bir ökaryotik hücrede genellikle en az birkaç saat sürer. S fazının sonunda hücre tetraploid (4C*) durumundadır ve bu şekilde G2 fazına başlar. Daha sonra da mitoz bölünmeyle (M fazı) kromozomlar, dolayısı ile genetik materyal yavru hücrelere diploid sayıyı (2C) koruyacak şekilde paylaştırılır. Ayrıca, ökaryotik hücreler prokaryotlara oranla çok fazla miktarda DNA içerirler. Bu nedenle, ökaryotik hücrelerin DNA molekülleri, E. coli’deki gibi tek bir orijin (oriE) noktasından başlayarak replikasyonlarını gerçekleştirseler idi, S fazının oldukça uzun sürmesi gerekirdi. Oysa ki, ökaryotik hücreler bu sorunu her bir DNA molekülü üzerinde çok sayıda replikasyon başlangıç noktasına sahip olarak çözmüşlerdir. Bu nedenle, ökaryotik hücrelerin DNA molekülleri üzerinde prokaryotların DNA’larında olduğu gibi bir tane değil de çok sayıda replikasyon orijini bulunmaktadır. İlk kez 1968 yılında Huberman ve Riggs, ökaryotik DNA moleküllerinin arkası arkasına dizilmiş çok sayıda replikasyon çatallarına sahip olduğunu göstermişlerdir. Gerek elektron mikroskobu ve gerekse otoradyografik araştırmalar örneğin, Drosophila’nın yumurta hücrelerindeki DNA replikasyonunun prokaryotlarda olduğu gibi iki yönlü ve birbirine zıt olarak gerçekleştiğini göstermektedir. Bu nedenle, ökaryotik DNA moleküllerindeki her bir replikasyon çatalında gerçekleşen DNA sentezi, yarı kesikli biçimde yürütülmektedir. Bu kesikli sentez mekanizmasında oluşan Okazaki parçacıklarının uzunlukları ise prokaryotlardakilerine oranla daha kısa olup, 100-200 nükleotid uzunluğundadırlar. Replikasyonun tamamlanma noktalarında ise komşu replikasyon çatalları birleşir. Buna göre, tamamlanma noktaları (terminus) büyük bir olasılıkla sabit değildir. Ayrıca, ökaryotik DNA moleküllerindeki replikasyon orijinleri arasındaki mesafe, oldukça kısa olup replikasyon hızları da prokaryotlarınkinden tamamen farklıdır (Tablo 4.2 Temizkan 6.4). Prokaryotik DNA moleküllerinde bir tane replikasyon orijini bulunurken, ökaryotik kromozomların her birinde organizmanın genom yapısına bağlı olarak değişen ve yaklaşık olarak birkaç bin kadar olan replikasyon başlangıç noktaları bulunmaktadır. Ökaryotik DNA moleküllerinin replikasyon hızı ise prokaryotlardaki DNA moleküllerinin replikasyon hızına oranla çok daha yavaştır. Örneğin, bakterilerde 50 000 bp dak-1 olan replikasyon hızı memelilerde 1000-3000 bp dak-1’ya düşmektedir. Bitkilerdeki replikasyon hızı ise hem prokaryotlardaki hem de memelilerdeki replikasyon hızına oranla çok daha düşüktür. Ökaryotlardaki replikasyon hızının prokaryotlara oranla çok daha yavaş olmasına rağmen, ökaryotik DNA molekülleri üzerinde çok sayıda replikasyon orijinlerinin bulunması ve bu orijinlerin hepsinde de replikasyonun aynı anda devam etmesi nedeni ile ökaryotik DNA moleküllerinin replikasyonu da uygun bir sürede tamamlanabilmektedir. Ökaryotik DNA moleküllerinin replikasyonu ile ilgili olarak bu özelliklerinden de anlaşıldığına göre, kromozomlardaki DNA replikasyonunun süresi, replikasyon başlangıç noktalarının sayı ve replikasyon çatallarının kapladığı alan tarafından kontrol edilmektedir. Ayrıca, ökaryotik hücrelerdeki DNA moleküllerinin kromatin yapısında oluşu, çözülme ve replikasyonun başlaması için gereksinimleri daha da karmaşıklaştırmaktadır. Bu durumda, kromatindeki yoğun histon-DNA komplekslerinin ortadan kaldırılması, daha sonra ise replikasyon devam ederken oluşan yeni DNA moleküllerinin ise eş zamanlı olarak kromatin yapısını kazanmaları gerekmektedir (Şekil 4.8). Bütün bu sorunlara ilave olarak, ökaryotik DNA moleküllerinin lineer yapıda olması, replikasyonun tamamlanmasına ilişkin bazı sorunları da ortaya çıkarmaktadır. Oysa ki lineer yapıda olan prokaryotik DNA moleküllerinin replikasyonunda ortaya çıkabiliecek olan bu sorunlar çeşitli mekanizmalar ile çözülmüş bulunmaktadır (bkz. kısım 4.7). Ökaryotların lineer olan DNA moleküllerinin replikasyonunda ortaya çıkan sonlandırma problemi ise kromozom uçlarında (telomerlerde) replikasyonun tamamlanabilmesi için bazı özel mekanizmaların geliştirilmesinin zorunluluğunu ortaya çıkarmaktadır. Son zamanlarda elde edilen bulgulara göre, ökaryotik kromozomların uçları farklı bir mekanizma ile replike edilmektedir. Mayalar, omurgasızlar, omurgalılar ve bitkilerde kromozoların uçlarında biribirne benzeyen ve değişik özellikte bir yapının bulunduğu anlaşılmıştır. Bu bulguların ilki ise bir protozoon olan Tetrahymena ile yapılan çalışmalardan elde edilmiş olup, bu protozoonun kromozomlarının telomerlerinde DNA çift sarmalının 3' ve 5' uçlarını bir arada tutan saç tokası biçiminde bir ilmeğin ve çok sayıda (30-70 defa) arkası arkasına tekrarlanan kısa bir dizinin (5'-TTGGGG-3') varlığı tesbit edilmiştir. DNA zincirlerinden birinde, saç tokası ilmeğinin yakınındaki tekrarlanan dizi kümesi içinde, çok sayıda zincir kırılmaları da vardır (bkz. kısım 2.3.1.3). Telomerlerde, replikasyonun tamamlanmasına ve sonuçta bu yapısal özelliklerin meydana gelmesine ise bir terminal deoksinükleotidil transferaz olan (bkz. kısım 4.7) telomeraz enziminin yol açtığı anlaşılmıştır. Buna göre, ribonükleoprotein yapıdaki telomeraz, replikasyondan sonra 3' ucu kullanarak ve bu uca tekrarlanan 5'-TTGGGG-3' dizileri ekleyerek zinciri uzatır. Daha sonra, primaz ve DNA polimeraz bu kalıptan yararlanarak yeni 5'-CCCCAA-3' dizileri sentezler. Ligasyonun tamamlanmaması, C bakımından zengin olan zincirde kırıklara yola açar. Ayrıca, 5'-TTGGGG-3' dizili zincirin 3' ucundaki ilmek, G-C eşleşmesiyle oluşur. Tek hücreli ökaryotlarda açıklanan ve doğrulanan bu mekanizmanın büyük olasılıkla tüm ökaryotlar için geçerli olduğu düşünülmektedir.

http://www.biyologlar.com/dna-replikasyonunda-rol-alan-enzimler

Mutasyon Nedir? Çeşitleri ve Sebepleri Nelerdir?

Mutasyon Nedir? Çeşitleri ve Sebepleri Nelerdir?

Mutasyon, bireyde canlı hücresinin çekirdeğinde bulunan ve kalıtsal özelliklerinin ortaya çıkmasını sağlayan DNA molekülünün; radyasyon, X ışını,ultraviyole, ani sıcaklık değişimleri ve kimyasallar sonucunda  bozulmaya uğramasıdır.Mutasyonlar, genetik bilgiyi taşıyan DNA molekülünde, kopmalara, yer değiştirmelere sebep olur ve bu çoğu zaman yüksek tahribatlarla sonuçlanır. Bu durumda canlının protein veya enzim yapısı ve beraberinde metabolizması değişir.  Genlerde meydana gelen  bu değişmelere ‘mutasyon’ denirken, mutasyona neden olan maddelere  ‘mutajen maddeler’, mutasyona uğramış  gene de ‘mutant gen’ denir. Canlının vücut hücrelerinde gerçekleşen mutasyonlar sadece o canlıyı etkilerken, üreme hücrelerindeki mutasyonlar gelecek nesillere de aktarılmaktadır.DNA’nın Yapısı Ve Meydana Gelen MutasyonlarDNA, hücrenin yönetici molekülüdür ve  yapısında kalıtsal özelliklerimize etki eden genler bulunur. Kalıtsal bilgilerimiz bu genler tarafından taşınır. Ayrıca beslenme, solunum, üreme gibi canlılık faaliyetlerini de yönetmektedir.DNA’nın temel yapı birimleri nükleotitlerdir. Bir nükleotidin yapısında bulunan birimler;  fosfat, seker ve organik bazdır. Organik bazlar adenin (A), timin (T), sitozin (C) ve guanin(G)’dir. DNA’daki bilgiler bu dört  ayrı nükleotidin özel ve anlamlı bir sıra içinde dizilmesi ile oluşurlar. DNA molekülünün  kendisini eşlerken hata oluşturması ile bu sıralamada  karışıklık meydana gelir ve o yapı tamamen bozulur. Bu  da farklı genetik özelliklerin ortaya çıkmasına sebep olabilir.Mutasyonlar, DNA üzerindeki baz dizilimini değiştirirken bir kısmı  tamir edilebilen ve bir kısmı geri dönüşümsüz olan etkiler doğurabilmektedir.Mutasyon Çeşitleri Nelerdir? Mutasyonun en önemli etkilerinden biri, bir sonraki nesile farklı genetik özellikler aktarılmasına neden olmasıdır. Eşey(üreme) hücresi mutasyonları kalıtsal olan ve bir sonraki nesillere aktarılan mutasyonlardır. Canlıda farklı fiziksel özelliklerin oluşumuna sebep olmaktadırlar.Mutasyonlar, kromozom mutasyonları ve nokta(gen) mutasyonları olarak ikiye ayrılır:Gen (nokta) Mutasyonları Kromozomların yapısında ya da sayısında herhangi bir değişiklik olmadan  DNA’nın kısıtlı bir bölümünde doğal veya deneysel olarak meydana gelen mutasyonlardır. Mutasyona uğramış bir gen oluşan tahribat miktarına göre nadiren eski haline dönebilir. DNA’da bir veya birkaç baz sırasının (A;T;G;C) yer değiştirmesi, kopması, zincire başka bazların eklenmesi veya eksilmesi gibi sonuçlar bu mutasyona neden olabilmektedir.Üreme(eşey) hücrelerinde oluşan nokta mutasyonları döllere, yani nesilden nesile aktarılır.  DNA’ya baz ilavesi (insersiyon) veya DNA’dan baz çıkarılması (delesyon) en zararlı iki mutasyon tipi olarak bilinmektedir. Kod okuma çerçevesinin kayması ile gen yapısında önemli değişiklikler meydana gelir.Ultraviyole ışınları, X ışınları, radyasyon, ,radyoaktif materyaller, bazı mutajenik kimyasallar gen mutasyonlarına neden olurlar. Bu genlerin yayılmasını önleyebilmek, mutasyona uğramış canlının üreme yeteneğinin yok olmasına bağlıdır. Örneğin,  orak hücre anemisi bir nokta mutasyonu ile oluşmuştur ve kalıtsal bir kan bozukluğudur.Kromozom Mutasyonları Kromozom mutasyonları, kromozomun bir parçasında kopma veya parça değişimi ( crossing-over) sırasında yanlış yapısal ya da sayısal değişiklikler sonucu oluşur. Mayoz ve mitoz bölünme sırasında  meydana gelen hatalardan kaynaklanır ve daha ağır hasarlar oluşturmaktadır.Mayoz bölünmenin ilk evrelerinde crossing-over (homolog kromatitler arası parça değişimi) olayı gerçekleşir ve genetik çeşitlilik oluşumu sağlanılır.Bazen kromatitler, crossing-over olmadan parça değişimi gerçekleştirmektedir.  Kromozomun bir kısmının kendi kendini eşlemesi, bir kromozomun başka bir kromozoma tutunması, kromozomun bir parçasının kopup kaybolması, kromozomal materyalde eksilme veya artma, kromozomun uçlarının kopması ve halka şeklinde birleşmesi gibi değişiklikler kromozomun yapısında meydana gelen değişimlerdir.Kromozom sayısının değişmesi ise kromozom sayısı bakımından farklı hücreler meydana getirir ve kalıtsal açıdan  sorunlar doğurur. Her zaman  mitoz ve mayoz bölünme sırasında düzenli ayrılma gözlenmeyebilir. İnsanlardaki kromozom sayısı değişimleri bazı sendromlara sebep olmaktadır.Örneğin;Down Sendromu, Edward Sendromu, Patau Sendromu, Cri du Chat Sendromu, Kronik Miyelojenik Lösemi bunlardan birkaçıdır.Mutasyonun Sebepleri Ve Etkileri Nelerdir? DNA’nın kendini doğru olarak kopyalayamaması ve orijinal DNA’nın yapısının bozulması ile  DNA kopyalarının birebir  birbirini tutmaması doğal sebeplerle oluşan mutasyonları meydana getirir.Tek bir harfin değişimi ile başlayabileceği gibi büyük parça değişimleri ile de sonuçlanmaktadır. DNA’nın kendini kopyalaması ya da kromozom ayrılması sırasında oluşan büyük hatalardan meydana gelir.Dış etkenler de çoğunlukla mutasyona neden olabilmektedir. Mutasyon oluşturan tehlikeli kimyasal maddeler, fiziksel etkiler ve radyoaktif ışımalar buna örnek verilebilir. Özellikle nükleer patlamalarda yüksek enerjili radyoaktif ışınlar yayılmakta ve bunlar da genlerde dizilim değişikliklerine yol açmaktadır. Bunun sonucu olarak da sakat ve kanserli doğumlar artmaktadır.Güneşin morötesi ışınları deri üzerinde değişimler oluşturabildiği gibi, zararlı radyoaktif ışınlar uzun süreli mutasyonlar oluşturmaktadır. Özellikle tohumsal mutasyonların nesillere aktarımı ve yayılımı daha hızlı olmaktadır.Mutasyonların Hepsi Zararlı Mıdır? Hemen hemen bilinen  tüm  mutasyonlar zararlıdır ve genellikle ölümcüldürler. Zarar vermeyen mutasyonlar ise organizmaya fayda getirmeyen ve işlev bozukluğu oluşturan mutasyonlardır. Örneğin; meyve sinekleri üzerinde  yıllarca mutasyon denemeleri yapılmıştır ve olabilecek her türlü mutasyona maruz bırakılmıştır. Fakat hiçbirşekilde  faydalı  bir mutasyon gözlemlenmemiştir.Yazar: Meltem Türkhttp://www.bilgiustam.com

http://www.biyologlar.com/mutasyon-nedir-cesitleri-ve-sebepleri-nelerdir-1

RETROVİRÜSLER

Konukçu kromozomu içinde ekleme Alanı 4 ~ 6 bp oluşturmak için ise bir virüs, konak hücre kromozomu, LTR U5'in U3 ve 3 'uçları arasında 5'LTR sol ucunda bir retrovirüs DNA sağ, 2 bp kayıp sırası tekrar edilmesi. Ev sahibi kromozom odağı entegre retroviral genomik DNA rastgele. Her enfekte hücreleri genellikle proviral kopya 1 ile 10 parça var. Viral RNA retroviral DNA kopyası entegrasyonu gerekli bir aşamadır. Retroviral genom DNA sırasında hücre bölünmesi enfekte olmuş hücrelerin amacıyla konak hücre içine genetik materyal ulaşmak için sadece. Bu nedenle, sadece çoğaltmak için hücre bölünmesi olarak antiretroviral. Virüs Tanım RNA virüsü ters transkriptaz içeren büyük bir grup (ters transkriptaz, RT). [1] Temel Özellikler Hayatta retrovirüs işlem faaliyetlerinin en temel özelliği, bir şablon olarak viral RNA'nın etkisi altında RNA, DNA, bir ters transkripsiyon, işlem, örneğin virüs ters transkriptaz, tamamlayan negatif iplikli DNA sentezi orada , RNA-DNA ara madde oluşturulması. RNA, RNA ara DNA polimeraz, çift iplikli DNA replikasyonu DNA eylemini daha sonra hidrolize edilir ve. Özellik 1) virüsü zarflı küresel, kübik simetri icosahedral kapsid vardır; 2) iki özdeş genom ssRNA; 3) ters transkriptaz ve integraz enzimi içeren; 4) DNA replikasyonu ara ve konak hücre kromozom ile entegrasyonu; 5) bir gag, pol, env geni; Serbest bırakmak için 6) olgun virüs tomurcuklanan bir yol. LTR analizi Konakçı hücre genomuna ve viral RNA sentezi kontrol içine entegre viral DNA LTR önemli bir role sahiptir. Bu arada, bir ökaryotik gen ekspresyon gibi başlangıç ​​eylem, eylem başlangıcı ve transkript poliadenilasyon atık rolü gibi temel işlevleri vardır. LTR DNA dizisi tespit edilmiştir, virüs LTR uzunluğu farklı, 250 arasındaki aralığında ~ 1 400 bp, 170-1 260bp arasında varyasyon yelpazesini uzunluğuna bağlı olarak uzunluğu LTR U3 değişiklik değiştirin. LTR ters tekrar dizisi her bir ucunda bir tane. Tüm LTR biter sembolü olarak TG ... CA ve AC ... GT dayanmaktadır. Iki baz çiftlerinin her biri, AATG ... CATT'in ve TTAC arasında LTR iki ucu arasında konak hücre genomu içine entegre değildir ... GTAA, ev sahibi hücrenin genomu içine entegre LTR bu iki baz kaybolur. "TATAA" kutusu ile orada LTR U3 bölge çok benzer dizileri. Tatta kutuları, sekans spesifik transkripsiyon biriminde ökaryotik RNA polimerazı Ⅱ kullanılır. RNA polimeraz çoğu Ⅱ tarafından transkripsiyonu Ökaryotik genlerin, TATAA kutu bu enzimlerin temas siteleri. LTR Ⅱ gen transkripsiyonu başlatmak için konak hücre RNA polimeraz kullanmak mümkündür. Bir ökaryotik sinyal adenin nükleotid polimerizasyon olan iyi AAG TAAA dizisi, at R-U5 LTR 20 baz puan yukarı sınırı. U5 bölgede, mesafe R Bölge 10 ~ 25 bp Bölümü viral RNA sentezi önemli bir rol oynayabilir sona viral RNA sentezi sonlandırma sinyali, bir TTGT veya benzeri dizisi vardır. U3-R sınır Ofis da sık sık viral RNA sentezi sona ters Tekrar dizisi, aynı zamanda önemli bir role sahip olabilir. Buna ek olarak, promoter doğru LTR U3 bölgenin başlamadan önce virüs transkripsiyon sorumlu LTR U3 bölgenin promotörün sol tarafında zaman ana DNA dizileri, transkripsiyon biriminin alt akışında konumlanmış Proviral giriş bölgeleri başlayabilir, ancak nadiren de . LTR yükseltici dizileri de yoktur, bu düzenleme ikinci ana DNA transkripsiyonel aktivitenin her iki yüzüne de viral RNA'nın transkripsiyon ya da proviral DNA yeteneğini geliştirebilir. LTR dizi analizi sonuçları, aynı virüs LTR nükleotid sekansı aynı ya da benzer şekilde, virüs LTR sekansının farklı farklı olduğunu göstermektedir. Ancak çeşitli virüs LTR nükleotid sekans benzerliği vardır. Viral yaşam döngüsünü tamamlamak olan yukarıda sözü edilenler gibi bir primer dizi vazgeçilmezdir. Viral DNA germ hücrelerinin genomuna, bu "endojen proviral" ev sahibi oldu ve yavrulara geçti. , Başka bir virüs enfeksiyonu olarak ifade aktif olacak etkisi diğer faktörler, olmadığı sürece genellikle, proviral endojen, ifade edilir. Ortak tür Altfamilya adı - virüs adına ⑴ RNA tümör virüs alt ailesi (Kümes) rous sarkomu virüsü (RSV), rous-ilişkili virüs (RAV), diğer tavuk tümör virüsü, kuş leukosis virüsü (ALV) (Memeliler) fare sarkom virüsü (MSV), fare lösemi virüsü (MLV), kemirgen endojen virüs, domuz tümör virüsü, sığır lösemi virüsü, domuz lösemi virüsü, fare meme tümörü virüsü (Primatlar) primat sarkomu virüsü, maymun lösemi virüsü, babun C tipi tümör virüs, mason-Pfizer maymun virüsü (MPMV), langur virüs (Kişi) insan T hücresi virüsü tip Ⅰ, Ⅱ tipi, Ⅴ tipi (HTLV-Ⅰ, Ⅱ, Ⅴ) ⑵ lentivirüs altfamilya İnsan immün yetmezlik virüsü (H Ⅳ), beyaz cevher stomatit virüsü (visnavirus), koyun akciğer adenomatosis virüsü (maedi virüs), at enfeksiyöz anemisi virüsü (EIAV) demiyelinizan koyun ⑶ köpüklü virüs alt ailesi Primat köpüklü virüs, kedi, sığır, insan köpüklü virüsü (insan köpüklü virüsü) Ayrıca, dikkat: retrovirüsler daha SARS koronavirüs   Bağışıklık sistemini zayıflatmasıyla ünlü, karanlık bir şöhret sahibi olan HIV virüsünün de dahil olduğu retrovirüs ailesi, revers transkriptaz enzimi ile RNA’dan DNA’ya dönüşüm yapabilen virüsleri barındırmaktadır. DNA’dan RNA’ya genetik bilgi aktarımı olan transkripsiyon işleminin tersini yaptıklarından retro olarak anılırlar. Retrovirüs hücreye girdikten sonra tek iplikçikli viral RNA’dan çift iplikçikli DNA oluşumu gerçekleşir ve provirus adı verilen bu DNA hücrenin çekirdeğine taşınıp hücre DNA’sına entegre olur. Devamında hücresel RNA polimeraz ile DNA provirüsünden RNA transkripsiyonu gerçekleşmekte ve bu RNA sayesinde mesajcı RNA(mRNA) olarak viral antijenler sentezlenmekte, bununla beraber genomik RNA oluşmaktadır. Genomik RNA virüsün nükleik asidini oluştururken mRNA viral proteinlerin sentezini başlatmaktadır. Bu şekilde DNA’nın replikasyon mekanizmasından yararlanılmış olur. Sentezlenen viral proteinler kapsit adı verilen, virüsün genomunu koruyan kılıfı oluşturur. İçerisine de nükleit asitler girer ve viral nükleokapsitler oluşur. Devamında ise bu nükleokapsitler hücre zarından dış ortama doğru tomurcuklanır ve bir virüs partikülü meydana getirir. Genomunu üreme hücrelerine entegre etmiş retrovirüsler gelecek nesillere aktarılabilirler ve bu sebeple ata canlılardan kalma binlerce retrovirüs kalıntısı bulunmaktadır. DNA replikasyonu sırasında mutasyona uğradıklarından bu kısımlar zararlı değildir. Ancak bu kalıntılara bakıldığında evrim teorisini doğrulayan önemli bilgilere ulaşılmış olur. Zira ata canlıların zaman içerisinde ayrıldıkları türlerin DNA’sında bu kalıntılar aynı yerde birebir bulunmaktadır. Retrovirüsler içerisine yerleştiği hücrenin genomuna entegre olduğunda kimi durumlarda kansere sebep olabilmektedikler. Kimi AIDS’li hastalarda kötü huylu tümör oluşumu gözlemlenmektedir. Bununla beraber nesiller boyu sessizce aktarılmış olan bazı retrovirüslerin zaman içerisinde mutasyonlar sonucu aktifleştiklerine de tanık olunmuştur. Bir gün daha kötü hastalıklara yol açmaları, kansere sebep olmaları olasıdır. Hatta çağımızın en önemli hastalıklarından birisi olan AIDS’e sebep olan HIV virüsünün maymunlarda evrimleşip insanlara geçtiğine dair bulgular bulunmaktadır. Kurth, R; Bannert, Retroviruses: Molecular Biology, Genomics and Pathogenesis Carl zimmer, A Planet of Viruses Prof.Dr.Ömer Poyraz, Retrovirüsler ve enfeksiyon oluşturma mekanizmaları Nelson PN, Human endogenous retroviruses Sverdlov ED., Retroviruses and primate evolution

http://www.biyologlar.com/retrovirusler

HÜCRE DÖNGÜSÜNÜN KONTROLÜ

Dört aşamada hücre döngüsü kontrol noktaları bulunur: 1.G1 kontrol noktası: DNA hasarına ve olumsuz koşullara duyarlıdır. DNA tamiri, G0 ya da apoptozagiriş. 2.S-fazı kontrol noktası: DNA’nın devamlı olarak bütünlüğü sağlanır ve replikasyonsonucu oluşan hatalar kontrol edilir ve onarılır. 3.G2 kontrol noktası: Replikeolmamış ve hasarlı DNA’ya duyarlıdır. Tamamlanmadan mitoza geçişe izin verilmez. 4.İğ-ipliği oluşumunda kontrol noktası:Kromozomların mitotikipliklere düzgün tutunamamasına duyarlıdır. -Her bir kontrol noktası evreler arasındaki koordinasyonu sağlar: **Devam etmekte olan evre tamamlanmadan hücrenin bir sonraki faza girmesini engeller. **Replike olmamış ve hasarlı DNA’ya duyarlıdır **DNA replikasyonunu ve tamirini koordine eder. -1. Hücre çevresini kontrol eder: *besin *hormon *büyüme faktörleri vb. yeterlimi? 2. DNA replikasyonu için karar verir. __G1 KONTROL NOKTASI Replikasyonun başlaması için karar verilen geç G1 evresindeki özel kontrol bölgesine “restriksiyon noktası” denir.G1 kontrol noktasında DNA’nın hasarı kontrol edilir. Bu noktada hasarın onarılması ile ilgili hücreye zaman tanınır.P53 mutasyonları hücresel genomda mutasyonları arttırır. *G0 evresine dönüş yok. Döngü tamamlanır. Hücre bölünmenin olmadığı uzun sessiz G0 evresine; *uygun olmayan koşullar *büyümeyi engelleyici sinyal varlığında girer. Not:Bazı koşullar ya da sinyaller ise hücrenin G0 yerine apoptoza girmesini tetikler. DNA hasarı apoptozu tetikleyen bir sinyal olabilir. -Her bir döngüde DNA replikasyonunun sınırlandırılması **Helikaz enzimlerinin (MCM) aktivitesi belirler. **Replikasyon orijinini tanıyan proteinlerle birleşir. **Yalnızca G1 fazında kompleks oluştururlar. **Birleşmeleri hücre döngüsü regülatörleri olan protein kinazlar tarafından kontrol edilir. -HÜCRE DÖNGÜSÜ DÜZENLEYİCİLERİ Hücre döngüsündeki evrelere geçiş ve döngünün tamamlanması protein grupları tarafından kontrol edilir.Olgunlaşmayı ilerleten faktör (MPF): Sitoplazmada bulunur. İki alt ünite içerir: 1.Siklin proteinleri (cyclin): cyclinA, cyclinB, cyclinD ve cyclinE. 2.Siklin-bağımlı protein kinazlar(Cdk): Cdk1, Cdk2, Cdk4 ve Cdk6 Periyodik aktivasyon-inaktivasyon(fosforilasyonve defosforilasyon) gösterirler. ___Not:Cdk’ların Kontrol Mekanizmaları 1.Siklinlerle birleşme 2.Threonin 160’da fosforilasyonun aktivasyonu 3.Threonin 14 ve tirozin 15’de engelleyici fosforilasyon 4.Cdk inhibitörleri ile birleşme. ALINTIDIR...

http://www.biyologlar.com/hucre-dongusunun-kontrolu

Sigara ve tütün ürünleri DNA hasarına yol açıyor.

Sigara ve tütün ürünleri DNA hasarına yol açıyor.

2015 Nobel Kimya Ödülleri hücrelerin nasıl çalıştığına ışık tutan ve yeni kanser tedavilerine çığır açacak çalışmalara verildi.  Hücrenin beyni olan DNA’nın nasıl hasar gördüğü ve doğal tamir mekanizması üç bilim adamının yaşam boyu çalıştıkları konuydu. Dün açıklanan 2015 Nobel Kimya Ödülleri’ne, Tomas Lindahl, Paul Modrich ve Aziz Sancar’ın DNA hasarının tamiri çalışmaları ile ödüle layık görüldüğünü ifade eden Sağlık Enstitüsü Derneği Başkanı Prof. Dr. Elif Dağlı şu açıklamalarda bulundu: “İnsan hücresinin alet kutusu DNA, her gün ultraviyole ışınları ve sigara gibi kanser yapıcı çeşitli etkenler ile hasara uğramaktadır. Küçük hasarlar çoğunlukla DNA onarım sistemleri tarafından onarılmakta, orta derecede hasarların birikimi mutasyonlara neden olmakta, yüksek düzeydeki hasarlar ise apoptozisi uyararak "hücre ölümüne" yol açmaktadır.  Böylelikle organizma kendini korumaya almaktadır. En önemli hasar vericilerden biri de sigaradır ve oluşturduğu DNA hasarları da ‘DNA tamir mekanizmaları’ ile tamir edilme yoluna gider. Tütün dumanı içinde bulunan 60’dan fazla kimyasal hem DNA’ya yapışarak hem de ikileşme sırasında aminosait diziliminde değişiklikler ile hücrede mutasyona ve sonuç olarak genomik kararsızlığa ve kansere neden olmaktadır.”   PROF. AZİZ SANCAR'LA BİRLİKTE ÖDÜLÜ ALAN 3 BİLİM İNSANI DNA ONARIMI ÜZERİNE ÇALIŞIYORDU İnsan genomunda her gün binlerce değişiklik olduğunu söyleyen Prof. Dr. Dağlı şöyle devam etti:  “Bununla birlikte hücreler bölünürken günde milyonlarca defa DNA kopyalanmaktadır. Bütün bu saldırılar altında hiç yanlış yapmadan DNA’nın kendisini nasıl koruyabildiği Nobel Ödülünün konusu oldu. Nobel ödülü alan Tomas Lindahl 1970’lerde DNA baz çiftlerinin tamir sistemi olduğunu buldu. Ödülün diğer sahibi Türk bilim adamı Aziz Sancar, ultraviyole ışınlarına maruz kalan hücrelerde tamir mekanizması doğuştan bozuksa cilt kanseri gelişebileceğini gösterdi. Üçüncü bilim adamı Paul Modrich ise hücrelerin bölünmesi sırasında DNA kopya hatalarının nasıl düzeltildiğini saptadı. Bu tip tamirin doğuştan yapılamamasının kolon kanserine yol açtığını gösterdi.”    NOBEL KOMİTESİ SİGARANIN DNA HASARI YARATMASINA DİKKAT ÇEKTİ Hücre DNA’sına zarar veren güneş ışınları su ve hava kirleticileri dışında tütün dumanının önde gelen etken olduğu çalışmalarda belirtilmekteydi.  Prof. Dr. Dağlı ayrıca; “Hastalıklar sadece DNA tamiri yapılmadığında değil, DNA’yı hasara uğratacak çevre etkenlerinin varlığında da ortaya çıkmaktadır. Sigara, nargile gibi her köşede yasal olarak satılan DNA zararlısına artık göz yummamalıyız” diye belirtti. Sağlık Enstitüsü Derneği Genel Sekreteri Prof. Dr. Füsun Yıldız ise “Sigaranın DNA bölünmesi sırasında mutasyona neden olan kimyasal maddeler taşıdığı uzun zamandır bilinmektedir. Akciğer kanseri oluşması için gereken değişikliklerin DNA üzerinden olduğunu hatırlamalıyız. Tütün, DNA hasarının en yaygın nedenidir” dedi.   http://www.medical-tribune.com.tr

http://www.biyologlar.com/sigara-ve-tutun-urunleri-dna-hasarina-yol-aciyor-

DNA’nın FONKSİYONLARI

Hücre içinde meydana gelen bütün biyolojik olayların tek yöneticisi DNA’dır. DNA bu temel görevleri, kendisinde kodlanan ve türe özgü spesifik genetik (Bilgiler) yardımıyla gerçekleştirir. Diğer bir ifadeyle esas fonksiyonlarını tam ve eksiksiz olarak yürütebilmesi, birçok özel yardımcı moleküller ve proteinlerin(enzim) aracılığıyla olur. Özellikle, olayların gelişmesi, hızlanması ve doğru yönde ilerlemesi için enzimlerin rolleri oldukça önemlidir. Hücre içinde DNA’nın 5 tip temel görevi vardır. Bunlar: 1-) DNA Replikasyonu 2-) Transkripsiyon (mRNA sentezi) 3-) Revers transkripsiyon 4-) DNA tamir mekanizması 5-) DNA rekombinasyonları REVERS TRANSKRİPSİYON Transkripsiyonda RNA polimeraz-I, DNA ipliklerinden birini kalıp olarak kullanarak, buradaki genetik bilgileri aynen mRNA’ya aktarır. Bu işlemi ise DNA’ya bağımlı olarak sürdürür (DNAmRNA). Hücrelerde diğer bir mekanizma daha vardır ki, o da RNA veya mRNA kalıp olarak kullanılarak buna komplementeri olan DNA yani cDNA sentezlenmesidir. Tersine bir transkripsiyon (RNADNA) olduğu için buna REVERS TRANSKRİPSİYON denir. Bu tür transkripsiyonda, mRNA önemli bir kalıp fonksiyon yapar. cDNA sentezinde Revers transkriptaz enzimi etkin rol oynar. Revers transkripsiyona genellikle, RNA’ya sahip virüslerin(retrovirüs) genetik materyali, mRNA olarak kalıp ödevi görür. Revers transkriptaz yardımıyla cDNA sentezlenir. Burada bir RNA-DNA hibriti oluşur. Sonra bu cDNA’da kalıp olarak görev yaparak DNA Polimeraz III yardımıyla ikinci DNA iplikciği sentezlenir. Oluşan bu çift iplikcikli DNA hücre DNA’sına integre olur. Bu şekil transkripsiyonda, RNA özelliğinde genom taşıyan virüslerde rekombinant aşılar yapmak ve yabancı genleri hücre DNA’sına integre etmek mümkün olabilmektedir. DNA TAMİR MEKANİZMASI DNA’da meydana gelen değişik tür ve düzeydeki bozukluklar ve hatalar, çeşitli mekanizmalar tarafından düzeltilir ve DNA’nın fonksiyonlarının aksamasına engel olunur. Ancak bu nadir de olsa(10-9 -10 -10 ) DNA spontan mutasyonlar sonu veya replikasyon sırasında bazı değişiklikler meydana gelmekte veya yanlış bazlar sıraya girmektedir. Bazı mutajenik ve karsinojenik maddeler de DNA’da değişik derecede bozukluklar oluşturabilmektedir. Replikasyon sırasında oluşan ve sıraya giren yanlış bazlar, hücredeki düzeltme mekanizmaları tamir edilebilir. Diğer şekilde meydana gelen bozuklukların düzeltilmesi, oluşan zedelenmelerin derecesine göre değişir. Zarar büyük ise, bozukluk düzeltilemez ve hücre ölebilir. Buna karşılık küçük bozukluklar bazı özel mekanizmalarca hemen tamir edilir. GENETİK MADDE AKTARIMI Mikroorganizmalarda doğal olarak başlıca üç şekilde genetik materyal (gen) aktarılmaktadır. Bunlar:  Transformasyon  Konjugasyon  Transdüksiyon Bu üç aktarım mekanizması, genetik maddenin aktarım yolundan başka, aktarılan DNA segmentlerinin büyüklüğü ve yapısı bakımından da farklılık gösterirler. Yüksek canlılardaki cinsel çoğalmaya benzedikleri için bazen Paraseksüel Üreme adı ile de anılan bu olaylarda DNA segmenti alıcı bakterinin içine girdikten sonra oluşan olaylar dizisi hemen hemen aynı sırayı izlemekte ve aktarılan DNA segmentinin alıcı kromozomunun yapısına girerek ona yeni bazı özellikleri kazandırması ile sonuçlanmaktadır. 1- TRANSFORMASYON: Alıcı bakterilerin ortamdan çözülmüş DNA moleküllerini içlerine almalardır. Bir bakterinin genetik maddelerini bir başka bakteriye geçerek ona yeni özellikler kazandırabileceğini düşündüren ilk bulgular Griffith’in 1928’de yaptığı ilginç deneylerden elde edilmiştir. Griffith deneylerinde canlı, kapsülsüz, farelerde hastalık oluşturmayan (avirülan), R formunda Tip II pneumokoklar ile, ısıyla öldürülmüş kapsüllü, canlı iken hastalık oluşturabilen (virulan) S formundaki Tip I pneumokokları kullanılmıştır. Bu iki bakteri suşu ayrı ayrı olarak farelere deri altı yoluyla enjekte edilmeleri halinde hayvanlarda hastalık ve ölüm görülmez. Çünkü virülan olan bakteriler öldürürler. Canlı olanlar ise avirülan olanlardır. Bu iki suşun (ırk) birbirleriyle karıştırılarak farelere şırınga edilmesi halinde de hayvanların hastalanmaması ve canlı kalmaları beklenirken Griffith yaptığı deneylerde bu halde farelerin tipik septisemi belirtiler ile öldüklerini görmüştür. Üstelik ölen farelerin kanlarında canlı, virulan, kapsüllü (S formunda) Tip II pneumokoklar izole edilebilmekteydi. Bu deneyler şu şekilde özetlenebilir. 1-) Canlı (avirulan)  Farelere  Hastalık ve ölüm pneumokoklar Şırınga görülmez. 2-) Ölü virulan  Farelere  Hastalık ve ölüm pneumokoklar şırınga görülmez. 3-) Canlı avirulan + ölü  Farelere  Hastalık ve ölüm. virulan pneumokok Şırınga karışımı Bu olayın en akla yakın açıklaması, ölü virulan suşlarda bulunan bir maddenin canlı virulan maddelere geçerek bu dönüşümü yani transformasyonu sağladığı şeklinde olabilirdi. Griffith, bu transformasyonu yapan maddenin ya kapsül polisakkaridinin kendisi ya da kapsül sentezini aktive edebilen bir protein olabileceğini düşünmüştü. 1931’de Dawson ve Sia, aynı transformasyonun tüp içinde de yapılabileceğini gösterdiler. 1932’de Alloway sadece virülan bakterilerin değil bunlardan elde edilen ekstrelerin de transformasyon yapabildiğini ispatladı. Nihayet 1944’te Avery, McLeod ve McCarty transformasyondan sorumlu maddenin DNA olduğunu ve virulan pneumokoklardan elde edilip saflaştırılan DNA moleküllerinin aynı dönüşümü meydana getirebildiğini ispatlamışlardır . . Transformasyondan sorumlu olan kimyasal maddenin DNA olduğunu ispatlayan en önemli deliller şunlardır. 1-)Transformaston yapabilen bakteri ekstrelerinin bu yetenekleri ortama DNA’se enzimi eklenmesi halinde tamamen kaybolur. Bu enzim DNA’yı hidrolize ederken protein ve RNA moleküllerine hiçbir etkisi yoktur. 2-) Aynı ekstrelere proteinleri etkileyen enzimlerle ya da sadece RNA’yı etkileyen RNA’se enzimi ile muamele edilmesi transformasyon olayına hiçbir etki yapmaz. Bakterilerde görülen transaformasyon olayının yüksek canlıların hücrelelerinde de araştırılmıştır.Yapılan araştırmalarda bazı virüslerin normal hücreleri kanser hücreleri haline transforme edişleri dışında bugüne kadar olumlu bir sonuç alınamamıştır. TRANSFEKSİYON Transformasyonda alıcı bakterilere verici bakterilerden elde edilen DNA segmentlerinin girişi söz konusudur.Bir bakteri hücresi o bakteriye özgü fajlardan ve bazı virüslerden elde edilen DNA preparatlarıyla enfekte edilebilir.ve bu gibi bakteriler DNA replikasyonu ve faj olgunlaşması sonucu olgun fajları salgılayabilirler.Transformasyonla Trandüksiyon olaylarının karışımı olan bu olaylara TRANSFEKSİYON denir. 2-) KONJUGASYON Bakteriler arasında direk temas ve köprü oluşması suretiyle verici DNA segmentlerinin alıcı hücrelere geçmesine Konjugasyon denir. Bakterilerdeki konjugasyon,yüksek canlılardaki cinsel birleşmeye çok benzer. Bu olayda birbirlerine değen iki bakteri hücresinden birinin genomunun bir bölümü aralarında oluşan bir kanaldan diğer bakteriye geçmektedir.Diğer bir tanımla konjugasyon: Bir Bakteriye ait genetik madde (DNA), aynı cins içinde bulunan veya aynı türden diğer mikroorganizmaya direk temas veya *** pilusları aracılığı ile transfer edilmesidir. Bu olayda birbirlerine değen iki bakteri hücresinden birinin genomunun bir bölümü aralarında oluşan bir kanaldan diğer balteriye geçmektedir. Bu olayın keşfinde Beadle ve Tatum’un 1941’ de Neurospora crassa ve N.sitophila dan röntgen ışınlarıyla elde ettikleri biyokimyasal mutantlarla yaptıkları çalışmalar ve Gray ile Tatum’un 1946’ da bu tip deneylerde kullanılabilecek bakteri mutantlarını elde edişlerinin büyük katkısı olmuştur. 1946’da Lederberg ve Tatum E.coli Kız olarak işaretlemiş oldukları bir suştan elde ettikleri Oksotrofik mutantlarla (üreyip çoğalabilmesi için gerekli olanmaddeleri çevreden alma zorunluluğu olan ) ilk kez konjugasyon olayının varlığını ispatladılar.Bu araştırıcılar,şu düşüncelerden hareket etmişlerdi: a-) Eğer bakterilerde genetik yeni bileşim oluşuyorsa herhalde bu seyrek bir olaydır.Oluşan seyrek yeni bileşen hücreleri saptayabilmek için bir özek seçme işlemi uygulaması gerekecektir. b-) Genetik yeni bileşenlerin seçilmelerinde,iki ya da daha fazla özellik bakımından birbirinden farklı olan atasal bakteri hücrelerinin kullanılması özellikle uygundur.Bakterilerde aynı hücrede iki ayrı geni birden ilgilendiren kendiliğinden ikili mutasyonlar olağanüstü seyrek, yaklaşık 10 -14 olguda bir oluşabilir.Halbuki röntgen ışını gibi mutajenlerle tekli, ikili yada üçlü mutantlar laboratuvarda kolayca elde edilebilirler. E.coli Kız suşu prototrof (Sentez işlemleri için bütün işlemleri içeren ) bir bakteridir.Üremesi için hiçbir üreme faktörüne ihtiyaç duymaz. Sadece su,mineraller ve bir KH içeren besiyerlerinde (Minimal besiyeri) bütün enzimlerini,vitaminlerinive proteinlerini sentezleyerek üreyebilir. Lederberg ve Tatum deneylerinde bu bakterilerden elde ettikleri çift mutant bakteri kulandılar. Bu oksotrafik (üreyebilmesi için gerekli enzimleri içermeyen ) mutantlardan birisi Treonin ve Lözih’i sentezlyemeyen ve üremesi için aa’lere kesinlikle ihtiyaç duyan bir mutanttı. Genomunda iki ayrı bölgede mutasyon vardı. Bu aa’ler içermeyen minimal besiyerlerinde üreyemiyordu. Diğer ikili mutant ise Biotin ve metionin’i sentezleyemiyordu. Bu iki mutant suş , diğerinin mutant olduğu özellik bakımından Her iki mutant suş farklı üreme faktörlerine ihtiyaç duyduklarından bu maddeleri içermeyen minimal ayar plaslarına ayrı ayrı ekildiklerinde üreyemezler. Lederberg ve Tatum her iki mutanttan yaklaşık olarak 108 bakteriyi birbirine karıştırdıktan sonra bu üreme faktöründen hiçbirisini içermeyen minimal ağar plaklarına ektikleri zaman, enkübasyon süresinin sonunda plaklarda bir kaç yüz koloninin oluştuğunu gördüler.Bu kolonilerden alınan bakterilerin fenotiplerinin thr+-Leu+-bio+-met+ olduğu bu dört üreme faktörünü sentezleyebildiklerini ve yapılan pasajlarda (ekim,geçme)bu özelliklerin bunlardan oluşan yeni kuşak bireylerinde de devam ettiği gösterildi. PROTOTROF: Normal bakteriler su, KH kaynağı, değişik yapıda N, S ve P kaynağı bulunan besiyerlerinde, kendileri için gerekli olan bütün maddeleri sentezleyerek üreyebilirler.Sentez işlemleri için bütün enzim sistemleri kusursuz olarak çalışan böyle bakterilere PROTOTROF bu duruma ise PROTOTROFLUK denir. OKSOTROF: Eğer bir mutasyon, hücrenin canlılığı için kesinlikle gerekli olmayan, son ürünü çevreden alınabilecek olan bir biyosentez yolunda iş gören bir enzimin kaybedilmesi ya da fonksiyonunun bozulması sonucunu vermişse, mutant birey bu maddeyi(veya maddeleri) çevresinden sağlamak zorunda kalır. Böyle bir madde artık o madde için bir üreme faktörü haline gelmiş demektir. Mutant birey, bir veya birkaç madde bakımından çevresine bağımlı duruma gelmiş olur. Bu maddeleri ortamda bulamazsa üreyip çoğalmaz. İşte bu fenotipik duruma OKSOTROF’luk denir bu gibi mutantlara ise Oksotrof mutant denir. 3-)TRANSDÜKSİYON Bir bakterinin DNA segmentlerinin ılımlı bir faj tarafından diğer bir bakteri hücresine taşınmasına TRANSDÜKSİYON denir. Gram negatif (Salmonella, E.coli, shigella, proteus) ve gram pozitif mikroorganizmalarda (stafilokok, basiller) bu şekilde gen aktarımı olmaktadır. İkiye ayrılır: a-) Genaralize Transdüksiyon Bir bakteri hücresi içinde faj gelişirken, parçalanan konakçı DNA’sının herhangi bir segmentinin, aynı yerde sentezlenen faj başlığı içinde kalabilir. Böyle faj olgunlaştığında faj başlığı içinde, kendi genomu yanısıra içinde ürediği bakterinin de genetik materyaline sahip olmuş ve bunu diğer bir bakteriyi infekte ettiğinde de ona aktarmış olur. b-) Özel Transdüksiyon Transdüksiyon yapan faj, içinde bulunduğu konakçı DNA’sının belli bir yerine yerleşir. Örneğin Lambda fajı E.coli’de galaktoz geni ile Biotin geni arasındaki bölgeye girer ve profaj haline gelir. Böyle bakteriler UV ışınlarına maruz bırakılırsa faj buradan ayrılır, bağlandığı yerden E.coli’ye ait bazı DNA sekanslarını da (bölme) beraber olarak dışarıya çıkar ve başka bir hücreyi infekte ettiğinde bu DNA sekanslarını alıcı bakteriye aktarabilir.

http://www.biyologlar.com/dnanin-fonksiyonlari-1

Mutasyon Nedir? Çeşitleri ve Sebepleri Nelerdir?

Mutasyon, bireyde canlı hücresinin çekirdeğinde bulunan ve kalıtsal özelliklerinin ortaya çıkmasını sağlayan DNA molekülünün; radyasyon, X ışını, ultraviyole, ani sıcaklık değişimleri ve kimyasallar sonucunda bozulmaya uğramasıdır. Mutasyonlar, genetik bilgiyi taşıyan DNA molekülünde, kopmalara, yer değiştirmelere sebep olur ve bu çoğu zaman yüksek tahribatlarla sonuçlanır. Bu durumda canlının protein veya enzim yapısı ve beraberinde metabolizması değişir. Genlerde meydana gelen bu değişmelere ‘mutasyon’ denirken, mutasyona neden olan maddelere ‘mutajen maddeler’, mutasyona uğramış gene de ‘mutant gen’ denir. Canlının vücut hücrelerinde gerçekleşen mutasyonlar sadece o canlıyı etkilerken, üreme hücrelerindeki mutasyonlar gelecek nesillere de aktarılmaktadır. DNA’nın Yapısı Ve Meydana Gelen Mutasyonlar DNA, hücrenin yönetici molekülüdür ve yapısında kalıtsal özelliklerimize etki eden genler bulunur. Kalıtsal bilgilerimiz bu genler tarafından taşınır. Ayrıca beslenme, solunum, üreme gibi canlılık faaliyetlerini de yönetmektedir. DNA’nın temel yapı birimleri nükleotitlerdir. Bir nükleotidin yapısında bulunan birimler; fosfat, seker ve organik bazdır. Organik bazlar adenin (A), timin (T), sitozin (C) ve guanin(G)’dir. DNA’daki bilgiler bu dört ayrı nükleotidin özel ve anlamlı bir sıra içinde dizilmesi ile oluşurlar. DNA molekülünün kendisini eşlerken hata oluşturması ile bu sıralamada karışıklık meydana gelir ve o yapı tamamen bozulur. Bu da farklı genetik özelliklerin ortaya çıkmasına sebep olabilir. Normal DNA Şifresi Mutasyona Uğramış DNA Şifreleri A G T G C A A T T G C G A T T G C G A G C T C T C A C G T T A A G C C T A G C A C A G Mutasyonlar, DNA üzerindeki baz dizilimini değiştirirken bir kısmı tamir edilebilen ve bir kısmı geri dönüşümsüz olan etkiler doğurabilmektedir. Mutasyon Çeşitleri Nelerdir? Mutasyonun en önemli etkilerinden biri, bir sonraki nesile farklı genetik özellikler aktarılmasına neden olmasıdır. Eşey(üreme) hücresi mutasyonları kalıtsal olan ve bir sonraki nesillere aktarılan mutasyonlardır. Canlıda farklı fiziksel özelliklerin oluşumuna sebep olmaktadırlar. Mutasyonlar, kromozom mutasyonları ve nokta(gen) mutasyonları olarak ikiye ayrılır: Gen (nokta) Mutasyonları Kromozomların yapısında ya da sayısında herhangi bir değişiklik olmadan DNA’nın kısıtlı bir bölümünde doğal veya deneysel olarak meydana gelen mutasyonlardır. Mutasyona uğramış bir gen oluşan tahribat miktarına göre nadiren eski haline dönebilir. DNA’da bir veya birkaç baz sırasının (A;T;G;C) yer değiştirmesi, kopması, zincire başka bazların eklenmesi veya eksilmesi gibi sonuçlar bu mutasyona neden olabilmektedir. Üreme(eşey) hücrelerinde oluşan nokta mutasyonları döllere, yani nesilden nesile aktarılır. DNA’ya baz ilavesi (insersiyon) veya DNA’dan baz çıkarılması (delesyon) en zararlı iki mutasyon tipi olarak bilinmektedir. Kod okuma çerçevesinin kayması ile gen yapısında önemli değişiklikler meydana gelir. Ultraviyole ışınları, X ışınları, radyasyon, ,radyoaktif materyaller, bazı mutajenik kimyasallar gen mutasyonlarına neden olurlar. Bu genlerin yayılmasını önleyebilmek, mutasyona uğramış canlının üreme yeteneğinin yok olmasına bağlıdır. Örneğin, orak hücre anemisi bir nokta mutasyonu ile oluşmuştur ve kalıtsal bir kan bozukluğudur. Kromozom Mutasyonları Kromozom mutasyonları, kromozomun bir parçasında kopma veya parça değişimi ( crossing-over) sırasında yanlış yapısal ya da sayısal değişiklikler sonucu oluşur. Mayoz ve mitoz bölünme sırasında meydana gelen hatalardan kaynaklanır ve daha ağır hasarlar oluşturmaktadır. Mayoz bölünmenin ilk evrelerinde crossing-over (homolog kromatitler arası parça değişimi) olayı gerçekleşir ve genetik çeşitlilik oluşumu sağlanılır. Bazen kromatitler, crossing-over olmadan parça değişimi gerçekleştirmektedir. Kromozomun bir kısmının kendi kendini eşlemesi, bir kromozomun başka bir kromozoma tutunması, kromozomun bir parçasının kopup kaybolması, kromozomal materyalde eksilme veya artma, kromozomun uçlarının kopması ve halka şeklinde birleşmesi gibi değişiklikler kromozomun yapısında meydana gelen değişimlerdir. Kromozom sayısının değişmesi ise kromozom sayısı bakımından farklı hücreler meydana getirir ve kalıtsal açıdan sorunlar doğurur. Her zaman mitoz ve mayoz bölünme sırasında düzenli ayrılma gözlenmeyebilir. İnsanlardaki kromozom sayısı değişimleri bazı sendromlara sebep olmaktadır. Örneğin; Down Sendromu, Edward Sendromu, Patau Sendromu, Cri du Chat Sendromu, Kronik Miyelojenik Lösemi bunlardan birkaçıdır. Mutasyonun Sebepleri Ve Etkileri Nelerdir? DNA’nın kendini doğru olarak kopyalayamaması ve orijinal DNA’nın yapısının bozulması ile DNA kopyalarının birebir birbirini tutmaması doğal sebeplerle oluşan mutasyonları meydana getirir. Tek bir harfin değişimi ile başlayabileceği gibi büyük parça değişimleri ile de sonuçlanmaktadır. DNA’nın kendini kopyalaması ya da kromozom ayrılması sırasında oluşan büyük hatalardan meydana gelir. Dış etkenler de çoğunlukla mutasyona neden olabilmektedir. Mutasyon oluşturan tehlikeli kimyasal maddeler, fiziksel etkiler ve radyoaktif ışımalar buna örnek verilebilir. Özellikle nükleer patlamalarda yüksek enerjili radyoaktif ışınlar yayılmakta ve bunlar da genlerde dizilim değişikliklerine yol açmaktadır. Bunun sonucu olarak da sakat ve kanserli doğumlar artmaktadır. Güneşin morötesi ışınları deri üzerinde değişimler oluşturabildiği gibi, zararlı radyoaktif ışınlar uzun süreli mutasyonlar oluşturmaktadır. Özellikle tohumsal mutasyonların nesillere aktarımı ve yayılımı daha hızlı olmaktadır. Mutasyonların Hepsi Zararlı Mıdır? Hemen hemen bilinen tüm mutasyonlar zararlıdır ve genellikle ölümcüldürler. Zarar vermeyen mutasyonlar ise organizmaya fayda getirmeyen ve işlev bozukluğu oluşturan mutasyonlardır. Örneğin; meyve sinekleri üzerinde yıllarca mutasyon denemeleri yapılmıştır ve olabilecek her türlü mutasyona maruz bırakılmıştır. Fakat hiçbir şekilde faydalı bir mutasyon gözlemlenmemiştir. www.bilgiustam.com

http://www.biyologlar.com/mutasyon-nedir-cesitleri-ve-sebepleri-nelerdir

DNA’da Şifreleme Nasıl Yapılır?

İnsan fizyolojisi, oldukça sistematik ve kusursuz bir şekilde yaratılmıştır. Çok düzenli bir şekilde işleyen sistemde, çok çeşitli maddelerden oluşan her yapının bir görevi vardır ve bu yapılar görevlerini kusursuz olarak yerine getirirler. Bu fizyolojik yapı, her organizmada aynı şekilde işlerken, organizmalar arasındaki çeşitliliği DNA denilen yapı meydana getirmektedir. Bilim dünyasındaki açılımı Deoksiribo Nükleik Asit olan DNA, bir nevi canlıların kimlik kartını oluşturmaktadır. Canlıların fiziksel ve kimyasal özelliklerini bünyesinde barındıran DNA, bu bilgileriz kendi zincirinde bulunudurur. Bu zincir ise, hücrenin içerisinde yer alan ve çekirdek adı verilen bir organelin içerisindedir. Bir insanda yaklaşık olarak 70 ile 100 trilyon arasında hücre bulunmaktadır. Ve bu hücrelerinin her birinin içerisinde DNA molekülü ayrı ayrı yer almaktadır. Yalnız, insan vücudundaki her hücrenin farklı bir fonksiyonu vardır. Buradaki en dikkat çekici nokta ise, her hücre bulunduğu yapı gereği farklı bir fonksiyona sahipken, bu hücrelerdeki DNA’lar aynıdır fakat hücreler birbirinden farklıdır. Hücrelerdeki farklılığı meydana getiren şey ise, DNA molekülünün üzerinde yer alan ve ‘’Histon’’ adı verilen moleküllerdir. Histon molekülleri, DNA’nın bazı bölgeleri hariç, DNA molekülünün üzerini kaplar.Bu kaplama işlemi, hücrenin yer aldığı fonksiyona göre değişmektedir.Örnek verilecek olunursa, işitme organında yer alan hücrelerdeki DNA’ların, yalnızca işitme ile ilgili kısımları açıktır.Diğer kısımlar, Histonlar tarafından kapatılmaktadır.Bu durum, bütün vücut hücreleri açısından geçerlidir.Histonlar, sadece hücre fonksiyonunun olduğu yeri açık tutarlar.Diğer kısımlar ise, kapatılmaktadır. İşte tam da bu noktada, insan vücudunun kusursuz yapısı çok açık bir şekilde ortaya çıkmaktadır. Çünkü, DNA’ların hepsi histonlar tarafından kapatılsaydı, hücreler hiçbir fonksiyona sahip olamazdı. DNA’ların kendini hatasız bir şekilde kopyalama özelliği, hücrelerin görevlerini doğru bir şekilde yapmalarını sağlamaktadır. DNA’nın yapısı incelendiğinde, DNA çift zincirli bir halde bulunur.İp merdivene benzeyen bu çift zincirli yapı, dönüm yapma özelliğine sahiptir.Bu yapının adı ise, heliks yapıdır.Bu zincirde bir adet omurga bulunmaktadır.Bu omurganın içerisinde adı, Adenin, Guanin, Sitozin ve Timin olan bazı bazlar sıralı olarak yerleşmiştir. DNA zinciri, insan hücresinde yaklaşık 1 metreyi bulabilmektedir. DNA zincirindeki omurgaya sıralanmış olan bazların kağıda dökülme işlemi, oldukça karmaşık bir yapıdadır. Sadece bir hücredeki bazlar, tam tamına bir kütüphane dolusu bilgiyi bünyesinde barındırır.Bu durum, akıl sınırlarını oldukça zorlayıcı bir durumdur. DNA’ya özel olan heliks yapı, bütün canlılarda aynı şekilde bulunur. Canlılar arasındaki farkı ise, heliks yapıda bulunan omurgada sıralanmış olan bazların dizilimi belirler.Çünkü bu, her canlıda farklı yapıda bulunmaktadır. DNA yapısındaki sıralama o kadar özel ve hassastır ki, bu sıradaki ufacık bir bozulma, hasar ya da değişiklik, canlının sakat ya da ölü doğmasına yol açmaktadır. Çocuklardaki Down Sendromu ve Anemi hastalıkları, DNA zincirindeki bozulmadan kaynaklanan hastalıklardır. Yazar: Erdoğan Gul www.bilgiustam.com

http://www.biyologlar.com/dnada-sifreleme-nasil-yapilir

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.

http://www.biyologlar.com/topoizomerazlar

DNA'nın yapısı nasıl çözüldü?

1950 yılından itibaren DNA yapısının kısa süre içinde çözüleceği kuvvetle tahmin ediliyordu. Bilimle uğraşanlara göre bu işi başaracak kişi Linus Pauling’ten başkası olamazdı. Zira Pauling, moleküllerin birbirleriyle ilişkisi ve dizilişleri konusunda dünya çapında uzmandı. Ancak ününe ün katmasını önleyen şey,bilimsel yönden sabit fikirliliği oldu. DNA yapısının üçlü sarmal şeklinde olduğunu kabul etmişti ve bu noktada yoğunlaşmıştı. * Aslında DNA’nın bilim literatürüne girişi 1869 yılında başlar. İsviçre’li J.F.Miescher,mikroskopla yaptığı gözlemlerde,önceden bilmediği bir madde görmüştü. Bu madde hücrenin çekirdeğinde olduğu için ona nüklein adını verdi,ama daha öteye gidemedi. Sonraları bu maddenin kalıtımla olan ilgisi kabul edildi,ama tam anlamıyla fonksiyonu anlaşılmadı. 1900’lü yılların başında Morgan,meşhur sirkesineği deneyleri ile genlerin kalıtımdaki rolünü anladı. Daha sonra O.Avery, DNA’nın kalıtım olayında birinci derede rol oynadığını kesinlikle kanıtladı. Ancak yapısının ne şekilde olduğu 1953 yılına kadar bilinemeyecekti. * Maurice Wilkins,savaş sırasında atom bombasının tasarlanma aşamasında yardımcı olarak görev almıştı. Rosalind Franklin, kömür madenlerini inceleyerek hükümete yardım eden bayan bilimci idi. Francis Crick,savaş yıllarını mıknatıslı mayınlar konusundaki çalışmaları ile tamamladı. Biyokimya dalında resmi öğrenim görmemişti. James Watson ise doktorasını daha 22 yaşında iken almış bir kişiydi. Bir yıl sonra,yani 1951 ‘de Cavendish Laboratuvarı’nda işe başladı. Onun da biyokimya ile ilgili resmi öğrenimi yoktu. *Bir DNA molekülü yaptığı işleri nasıl yapar? Bu sorunun cevabını bulmak için gereken ilk şey,onun şeklini belirlemektir. Cevabını aradıkları konu hem kimya hem de biyoloji ile doğrudan doğruya ilişkili idi. Watson,kimyayı kapsamlı olarak bilmiyordu ama kristalografi ihtisası yapmaktaydı. Crick ise o sıralar X-ışınımı konusunu almış,tezini yazmakla meşguldü. Wilkins ve bayan Franklin bu proje üzerine çalışmakta idiler. Her ikisi de Watson ve Crick’in rakibi konumundaydılar. * Kristalografi,atom ve molekülleri üç boyutlu haliyle dizilişlerini inceler. X-ışını kullanılarak yapılan bu tekniği Pauling geliştirmişti. Ancak DNA yapısını ortaya çıkaracak görüntüleri bu teknikle elde eden kişi bayan Franklin oldu. Üstelik başardığı iş,mineral kristallerindeki atomların dizilişini görüntülemekten daha zordu. Ama elde ettiği sonuçları kimseye açıklamıyor,kendine saklıyordu. *Wilkins ,bayan Franklin’in bu tutumundan oldukça rahatsızdı. Onun bu ketumluğunu çalışmalarındaki ortaklık ilişkisi ile bağdaştıramıyordu. Diğer taraftan Watson ve Crick çalışmalarında daha uyumlu idiler. Ama onların da bayan Franklin’in bulgularına ihtiyaçları vardı,bu yüzden ona bir nevi baskı yapıyorlardı. Gelgelelim bayan Franklin’in bildiklerini paylaşmaya niyeti yoktu,üstelik DNA’nın sarmal olduğuna inanmıyordu. 1950’li yıllarda İngiltere’de kadın akademisyenler hala gelenekleşmiş şekilde hor görülürlerdi. Erkek akademisyenlerin odalarına giremezler,yemeklerini bile ayrı yerlerde yerlerdi.Belki de bayan Franklin yirminci yüzyılın ikinci yarısında bile terk edilmeyen bu geleneği protesto ediyordu. *Ama sonraları durum değişti.1953 yılının ocak ayında Wilkins DNA görüntülerini bayan Franklin’den alabildi. Ve bu görüntüleri Watson’a gösterdi.Tabii o da bu bilgileri hemen Crick ile paylaştı. Wilkins’in DNA görüntülerini bayan Franklin’in rızasını alarak mı Watson’a gösterdiği şüpheli kalmıştır. Artık Watson ile Crick’in DNA molekülünün temel biçimine ve boyutlarına ait önemli klavuzu olmuştu. Çalışmalarını yoğun bir tempo ile sürdürmeye başladılar. DNA’nın adenin,guanin,sitozin ve timin olarak adlandırılan 4 tane kimyasal bileşeni olduğu zaten biliniyordu. Bunlar da belirli çiftler halinde bir aradaydılar.Ama nasıl ve ne şekilde idiler? *Watson ile Crick molekül şekillerine göre kartonlar kestiler. Tıpkı yapboz oyununda olduğu gibi bu karton parçalarının hangisinin hangisine uygun olduğunu araştırdılar. Deneye deneye DNA’nın sarmal oluşturacak şekilde modelini yaptılar. Başlangıçtan o güne dek DNA hakkında bilinen herşey yaptıkları bu modele tıpatıp uygulanabiliyordu. Bu başarılarını bütün dünyaya ilan ettiler. * DNA’ya ait bilinmeyen özelliklerin ortaya çıkarılışı tümüyle Watson ile Crick’e mal edilmişti. Aslında yaptıkları buluş,rakipleri tarafından yapılan çalışmalar sayesinde olmuştu. Bilim dünyasında böyle olaylar sık sık görülür,başarı ödülü tümüyle bir veya iki kişiye verilir. Ancak Nobel Ödülü’nü düzenleyen yetkililer Wilkins’i ihmal etmediler. 1962 yılı Nobel Tıp Ödülü Watson, Crick ve Wilkins arasında paylaştırıldı. Bayan Franklin ortak edilmedi.1958 yılında ölmüştü. Kaynak: A Short History of Nearly Everything

http://www.biyologlar.com/dnanin-yapisi-nasil-cozuldu

DNA fragmantasyonunda rol oynayan inaktif proteinler

i) ICAD, kaspaz-3 ve kaspaz-7 tarafından ikiye ayrılır; kısa kol (S) 40 kDa’luk DNA’ya oligomerize olur. Bu fragmantasyona caspase activated DNase (CAD) adı da verilir. Bu fragmantasyon, nükleus içindeki DNA’ları 180 bp’lik düzenli parçalara ayırır ve kromatin fragmantasyonuna neden olur. ii) Poli(ADP-riboz) polimeraz (PARP): DNA hasarı başladığında aktive olur. Histonlar gibi nükleer proteinlere ADP-riboz polimerlerini ekler. DNA tamir sürecini uyararak hızlandırır. iii) Telomer: Kromozomların uç kısımlarında yer alan kodlanmayan kısa, künt, ardışık DNA parçacıkları. Heflick’e göre bir hücrenin kaç defa mitoz yapacağına karar verir. Her mitozda (daughter-cell) boyu kısalır ve fibroblast ve epitel hücreleri yaklaşık 50. bölünmeden sonra G1-G2 fazını durdurarak fonksiyonunu kaybeder; hücre ‘senescence’ (yaşlanmış artık bölünemeyen durağan hücre) durumuna girer (replikatif yaşlanma). Kök hücreler, üreme hücreleri, aktif lenfositler mitoz yeteneklerini kaybetmezler. iv) Telomeraz: Telomerlerin her mitozda kısalarak fonksiyonlarını kaybetmesini önleyen enzimdir. Normalde memelilerde fibroblastlarda bulunur. Kanser hücreleri telomeraz yaparak ölümsüzlüğü keşfeder (immortalization). Telomeraz enzimi telomerlerin yeniden tesisini sağlar. Mitokondriyal permeabilite proteinleri i) Sitokrom-C oksidatif fosforilizasyon için elektron taşır. Muhtemelen “mitochondrial permeability transition” porlarından salınır. Alternatif yollardan da mitokondriyi terk edebilir. ii) AIF (Apoptosis inducing factor): Bir flavoprotein olup, mitokondriyal PT porlarından salgılanır. Hücre nükleusuna transloke olur ve onu yaklaşık 50 kb’lık parçalara ayırır. iii) ANT (Adenine nucleotide transporter): Mitokondriyal iç yapraktan serbestleşir ve PT porlarının alt yapısında yer alan bir öğe görevini yapar. iv) Endonükleaz G (Endo-G): Mitokondriyal PT porlarından salınır, hücre nükleusuna transloke olur, tek sarmallı DNA’ları parçalar. v) Smac/DIABLO (Second mitochondrial activator of caspase/Direct IAP binding protein with low pl): Bu protein mitokondriyal PT porlarından salgılanır; IAP’yi (Inhibitors of Apoptosis Proteins) inhibe eder. Böylece, apoptozu hızlandırır. IAP ilk defa Baculovirus’larda bulunmuştur. Memelilerin 1-3 BIR domenlerine tekabül eder. IAP’nin ortamda bulunması caspase 3 ve 8’i inhibe eder. Bu şekilde viral replikasyon güçlenir. vi) VDAC (Voltage dependent anion channel): Mitokondriyal membranda bulunur ve PT porunun altyapısının oluşmasında rol alır. vii) Mitokondriyal ya da periferal benzodiazepin (MBR ya da PBR): Bu protein mitokondriyal dış membranda yer alarak PT porunun yapısına girer. viii) Mitokondriyal permeabilite geçiş poru (PT pore): PBR, ANT ve VDAC’den oluşur. PT porunun açılmasıyla AIF, endonükleaz G ve Smac/DIABLO sitoplasma içine salınarak apoptozu hızlandırır (sekonder mitokondriyal yol). Kaspazlar (Cysteinyl aspartate-specific proteases) Gerek ölüm reseptörleri yolu gerekse mitokondriyal apoptozda rol alırlar. Kaspazların günümüze dek 14 izoformu keşfedilmiştir. İlk keşfedilen kaspaz C. elegans’ın ced-3’ü olup memelilerde interleukin-1 beta dönüştürücü enzim (ICE) ile denktir. Daha sonraları kaspaz-1 olarak adlandırılmıştır. Kaspazlar üç kategoride incelenir: a) Başlatıcı kaspazlar (kaspaz-8, 9) b) Etkileyici kaspazlar (kaspaz-3, 7) c) İnflamatuvar kaspazlar (diğerleri) Kaspaz aktivitesi proteolitik kaskad yoluyla olmaktadır (Şekil 2). Kaspazlar inaktif iki prokaspazın hidrolizi, yani uzun ve kısa bacakların kendi aralarında yan yana gelmesiyle aktive olurlar. DED ve CARD inhibitör prodomenini içeren uzun kollar yarılarak ortamdan uzaklaşır. Asıl aktif kısım yan yana bir arada bulunan iki kısa koldur. Başlatıcı kaspazlar oto-aktivasyonla, etkileyici kaspazlar ise transaktivasyon yoluyla otokatalitik olarak aktive olmaktadırlar. Büyük bir protein ailesi olup, genelde anti-apoptotiktir. Küçük bir bölümü pro-apoptotiktir. Üç alt aile grubu içerir: Bcl-2: Bcl-2, Bcl-xl ve Bcl-w gibi üç tipi vardır.BH1’den BH4’e kadar tüm domenleri içerir, apoptozu önlemeye ve hücre sağkalımını devam ettirmeye çalışır. Bcl-xl kristal yapıda olup, bakteriyel toksinlerin por içeren toksinlerine benzer etki gösterir. Bu özelliğiyle “mitokondriyal PT” por oluşumunu sağlar ve iyon kanallarını açar.[5] Bcl-2 Burkitt lenfomasında ilk defa keşfedilmiş ve bütün aileye adını vermiştir. Bax: Bax, Bak ve BAD olmak üzere üç altgrubu vardır. BH4 domenini içermez, bunların hepsi pro-apoptotiktir. Bid: Sadece BH3 domenini içerir, pro-apoptotiktir. Protein kompleksleri Apoptozom: Sitokrom-C, prokaspaz-9, yapısı bilinmeyen APAF-1’den (apoptosis activating factor-1) oluşur. Apoptozom teşekkülü sitokrom-C tarafından yönetilir. APAF-1’de CARD domeni olduğu için CARD domeni olan prokaspaz-9 ile kombinasyona girer ve aktif kaspaz-9’un ortaya çıkmasına neden olur.[6] APAF-1: CARD domeni içeren bir adaptör protein olup, apaptozom oluşumunda kombinasyona girer. DISC (Death-inducing signalling complex): Ölüm reseptör ligandları, ölüm reseptörleri ve FADD, TRADO gibi adaptör proteinlerin kombinasyonundan oluşur. Apoptoz mekanizmaları (Şekil 3, 4) Fas ligandı tarafından indüklenen apoptoz Fas ligandı trimerler halinde bulunur, kendi reseptörlerine bağlanarak aktive eder ve böylece reseptör trimerizasyonunu oluşturur. Aktive olmuş reseptörler FADD adaptör molekülü ile birleşir, inaktif prokaspazların uzun ve kısa kollarını birbirinden ayırarak aktif kaspaz-8’i oluşturur (DISC sinyalizasyonu). Aktive kaspaz-8, kaspaz 3’ü iki yolla aktive eder.[7] a) Doğrudan (kısa) yol: Kaspaz-8 prokaspaz 3’ü direkt olarak parçalar ve aktif hale getirir. Kaspaz-3 DNA fragmantasyon faktörü 45’i (DFF 45), DFF 40’a oligomere çevirir. DFF 40 DNaz aktivitesine sahiptir. DFF 40 oligomeri internükleozomal DNA fragmantasyonuna neden olur. Böylece, DFF 40 oligomeri nükleusta apoptotik kromatin kondansasyonunu meydana getirir. b) Dolaylı yol: Kaspaz-8 sitokrom-C serbestleşmesi için Bcl-2 proteinini Bid ve onun terminal kısmına ayırır. Bid ve tBid mitokondriye transloke olur. Bu şekilde mitokondriyal porlar açılır. Serbestleşen sitokrom-C + APAF-1 + dATP + prokaspaz-9 aynı domenleriyle bir araya gelerek apaptozomu oluşturur ve kaspaz-9’u etkin hale getirir (primer mitokondriyal yol). Kaspaz-9 da prokaspaz-3’ü eşit olmayan parçalara bölerek aktif kaspaz-3’ü meydana getirir (Tüm yollar Roma’ya gider deyimi gibi, yani kaspaz-3’e çıkar.). Bundan sonraki ardışık olaylar doğrudan yolda olduğu gibidir. Sonuç olarak genomik DNA fragmantasyonu ile olaylar zinciri son bulur. Kaspaz-8 konsantrasyonu 30’un üzerinde ise doğrudan yol, 30’un altında ise mitokondriyal yol kullanılmaktadır. Aktive olan kaspazlar diğer pro-kaspazları aktive ederek, kanın pıhtılaşmasındaki olaylar zincirine benzer şekilde, protoelitik bir kaskad tetiklenir ve ICAD aktive edilerek DNA fragmantasyonu gerçekleşir. Kromozomlar merdivenvari inter-nükleozomal fragmantasyona uğrar (DNA hasarı). Diğer taraftan da, görevini tamamlayan kaspazlar (PKB/Akt ve MAPK hücre sağkalım aktivasyon yollarıyla) deaktive olurlar. Kaspazların iki kolu (subunit) vardır. Uzun kol 20 kDa’dır. Kısa kol ise 10 kDa’dır. Kaspazların aktif kısmı bu küçük altbirimdedir. DED ve CARD içeren kısım inhibitör prodomen olarak kabul edilir. İnisiyatör kaspazler otoaktivasyonla etkinleşirler. Bunun için prokaspazlar uç kısımlarını birbirine yakınlaştırırlar. Bu şekilde prokaspaz-8 DISC’e inkorpore olur. Aktif kaspazların hücresel prosesler üzerinde birçok etkileri vardır. a) Aktif kaspaz-9: Kaspaz-3 ve kaspaz-7’nin nükleusa girebilmeleri için nükleer porları harab eder veya genişletir. b) Nükleus içine giren kaspaz-3 ICAD’yi iki yerinden ayırarak, inhibitör altbirimini bozar ve nükleozomlar arasındaki DNA’yı bölerek CAD/DFF-40’ı serbestleştirir. c) Kaspazların aktivitesi fagositozda rol oynayan sinyallerin ortaya çıkmasına neden olur. Bunu da, kaspazlar normalde hücre membranının iç yüzünde bulunan PS’yi (phosphatidyl-serine) hücre dışına eksterne ederek yapar. Fagositler kendi CD14’ünü kullanarak, kendilerini PS’ye bağlarlar.[4,8] d) Kaspaz-3 hücre membranına yönelir. Hücre membranını idame ettiren gelsolini parçalar. Bu parçalanmayla hücre içinde aktin flamentleri oluşur ve hücre zarında mememsi çıkıntılar meydana gelir (blebbing). Diğer taraftan kaspaz-3 PDK-2’yi (p21-activated kinase-2) aktive eder. Bu şekilde, hücre iskeleti bozularak hücre apoptotik cisimlere parçalanır.

http://www.biyologlar.com/dna-fragmantasyonunda-rol-oynayan-inaktif-proteinler

Nokta mutasyon

Nokta mutasyon

DNA baz diziliminde nükleotidlerde oluşan değişiklikler nokta mutasyonlarını oluşturur. Üreme hücrelerinde oluşan nokta mutasyonları döllere aktarılır. Örneğin, orak hücre anemisinde hemoglobinin bir polipeptid zincirini sentezleyen geninde bir nokta mutasyonu oluşmuştur. Bu, anormal bir proteinin üretilmesine neden olur. DNA'da bir timin yerine adenin girmesi, mRNA’da adenin yerine urasilin gelmesine ve bu da translasyonda valin adlı amino asitin yanlışlıkla proteinin yapısına girmesine yol açar, bu da hemoglobinin şeklini bozarak hastalığa neden olur. Çeşitli mutasyon tipleri vardır. DNA’ya baz ilavesi (insersiyon) ya da çıkarılması (delesyon), en zararlı iki mutasyon tipidir. Kodonların kayma sonucu yanlış okunmasına çerçeve kayması mutasyonu (frameshift mutation) denir. Baz çifti eklenmesinde, eğer üçüncü bazda bir değişme meydana gelirse çoğunlukla bir değişme olmaz. Örneğin, GGC yerine GGU olursa gene glisin amino asiti polipeptide eklenmiş olur. Diğer değişmeler ise farklı biçimlerde sonuçlanabilir. Baz eklenmesi ya da çıkması ise değişik amino asitlerin eklenmesini sağladığı gibi, durma kodlarının okunmasına da sebep olabilir. Ultraviyole ışınları, X ışınları gibi iyonize edici radyasyon, kozmik ışınlar, radyoaktif materyallerin emisyonları gibi yüksek enerjili radyasyon, mutasyonlara neden olur. İyonize edici radyasyon, basit tek baz değişimlerine sebep olabilir. Bazı mutajenik kimyasallar, etkilerini doğrudan bir bazı başka bir baza değiştirerek yaparlar. Örneğin, nitroz asidi sitozindeki amino grubunu deamine ederek urasil oluşturur.

http://www.biyologlar.com/nokta-mutasyon

DNA İzolasyonu Protokolü

DNA İZOLASYON PROTOKOLÜ DNA İzolasyonu hangi aşamalardan oluşmaktadır? DNA izolasyonu temelde 2 aşamadan meydana gelir. 1. Hücre duvarının parçalanması 2. DNA-protein kompleksinin çözülmesi ve diğer moleküllerden ayrılması Hücre Duvarının Parçalanması: Hücrenin çekirdeğindeki DNA’ya ulaşmak için hücre duvarının parçalanması gerekmektedir. Parçalama fiziksel ve kimyasal yollarla yapılabilir. Fiziksel olarak ısıtılan hücreler aynı zamanda kimyasal karışımlara tabi tutularak duvarın parçalanması sağlanır. Bu kimyasal karışım içinde bulunan tuz, hücre duvarından geçerek proteinleri DNA’ dan ayırır. Deterjan ise hücre duvarının geçirgenliğini arttırarak hücre içeriğinin serbest kalmasını sağlar. EDTA magnezyumu bağlayarak DNaz aktivitesini inhibe eder böylece DNA stabil halde kalabilir. Protein parçalayıcı enzimler ise hücre içeriğindeki proteinleri parçalayarak, sonraki aşamalar açısından homojen bir karışım oluşmasını sağlamaktadırlar. Hücre içinde bulunan RNA’lar tek iplikçik halde stabil olabildiklerinden onların da ortamdan uzaklaştırılması gerekir ve bunun için de RNaz enzimi kullanılır. Parçalama aşamasında kullanılan kimyasallar ve süre DNA’sını elde etmek istediğiniz materyale göre değişiklik gösterebilir. Örneğin, bazı bakterilerin DNA’sını elde ederken, farklı yapıdaki duvarı için lizozim adlı farklı bir enzim kullanılır ve süre daha uzun tutulabilir. Yine aynı şekilde kandan DNA izolasyonu için harcanan parçalama süresi, dokudan DNA izolasyonu için harcanan süreden daha azdır. DNA-Protein Kompleksinin Çözülmesi ve Diğer Moleküllerden Ayrılması: Bu yöntem genellikle denatürasyona dayanır. Ancak günümüzde teknolojinin de gelişimi ile DNA’yı tutma özellikli spin kolonları da kullanılmaya başlamıştır. Denatürasyona dayalı kimyasal çözülmede çoğunlukla fenol ekstraksiyonu işlemi kullanılır. Fenol ile proteinler ve DNA fragmanları birbirinden ayrılır ve uzaklaşmaları sağlanır. Spin kolonlarının kullandığı fiziksel çözülmede ise, özel solüsyonlar ile DNA’nın tüpler içine özel olarak yerleştirilen matriks tabakasına tutunması sağlanır. Aynı aşamada DNA haricindeki moleküller matrikse tutunamadığı için ortamdan uzaklaşır. Spin kolonlar belirli solüsyonlar ile yine DNA harici maddelerin tamamen uzaklaşması için “yıkama” denilen işleme tabi tutulurlar. Son aşamada ise DNA ile matriksi birbirinden elimine eden solüsyonların kullanıldığı “Elüsyon” aşaması vardır ve bu aşama ile birlikte DNA son halini almaktadır. Elde edilen DNA’nın saflık ve miktar belirlenmesi nasıl yapılmaktadır? PCR aşamasında elde edilen DNA’dan reaksiyon başına yaklaşık olarak 40–100 ng kullanılır. DNA konsantrasyonu ve elde edilen DNA’nın temizliği spektrofotometre kullanılarak değerlendirilir. Bu amaçla 260/280 absorbans değerlerinin ölçülebildiği bir UV spektrofotometreye ihtiyaç duyulmaktadır. DNA' nın miktar ve saflığı, spektrofotometrede 260 ve 280 nm dalga boylarında elde edilen değerlerden belirlenmektedir. Optik dansite (OD) çift iplikli DNA için 50 μg/ml, tek iplikli DNA veya RNA için 40 μg/ml ve oligonükleotidler için 20 μg/ml' ye karşılık gelmektedir. Örnek olarak çift iplikçikli DNA için miktar tayininde aşağıdaki formülden yararlanılmaktadır; DNA (μg/ml)=260 nm'deki OD (Absorbans değeri) x sulandırma oranı x 50 DNA’nın temizliği için A (260 /280) ve A (260 /230) değerlerine bakılmaktadır. Çünkü DNA 260, protein 280 ve karbonhidratlar da 230 nm dalga boylarında pik (en yüksek değer) yapmaktadır. Temiz bir DNA’ da A (260 /280) oranı 1.80 ile 2.00 arasında; A (260 /23 0) oranı ise 2.00 den büyük; A (320) ise 0’ a yakın olmalıdır. 1.8’in altında elde edilen A (260 /280) değeri protein kontaminasyonunu, 2’nin üzerinde elde edilen A (260/280) değeri de RNA kontaminasyonunu işaret etmektedir. PCR yönteminde ne kadar saf ve yüksek molekül ağırlıklı DNA izole edilebilirse bantların belirginliği ve üretilebilirliği o derece artmaktadır. Dr. Zeydanlı DNA İzolasyon yöntemi hangi aşamalardan oluşmaktadır? DZ DNA İzolasyon Kiti, fenol/kloroform yöntemine dayalı bir kittir. Parçalayıcı enzim ile inkübasyon sonrasında fenol/kloroform ile bir araya getirilen DNA molekülleri, alkol ile proteinlerden ayrıştırılarak DNA eldesi tamamlanır. Dr. Zeydanlı DNA İzolasyon yöntemi ile hangi materyallerden DNA elde edilebilir? Bu metot ile serumdan, kandan, lökositten, tükürükten, parafine gömülü doku örneklerinden, sürüntüden ve gaitadan DNA izolasyonu yapılabilir. Farklı örneklerden izolasyon aşamaları aşağıda gibidir; Serumdan DNA İzolasyonu; 1,5 ml nükleaz free tüp içine 500 µl Sol B, 25 µl Sol A ve 250 µl serum koyulur. Vortekslenir ve 42 °C ‘de 1 saat inkübe edilir. Tüpler üzerine 500 µl Sol C koyulur (Sol C, iki fazlı bir solüsyondur. Alt fazından alınması gerekmektedir). Vortekslenir (Süt renginde bir sıvı oluşması beklenir) 10.000 rpm’de 5 dk santrifüj edilir. Oluşan 2 fazdan, üst kısımdaki berrak faz alınarak (~500 µl) temiz bir 1,5 ml nükleaz free tüpe koyulur. Üzerine 500 µl Sol D koyulur. Hafifçe vortekslenerek 10.000 rpm’de 10 dk santrifüj edilir. Süpernatant atılır ve üzerine 500 µl Sol E koyulur. 10.000 rpm’de 5 dk santrifüj edilir. Süpernatant atılır. Tüpler 37 °C etüv veya kuru ısıtıcılı blok yardımı ile kurutulur. Kuruduktan sonra 50 µl distile su ile sulandırılır ve serum içerisindeki mikroorganizma DNA’sı elde edilmiş olur. Parafine Gömülü Dokudan DNA İzolasyonu; 0,2 µm kesitler alınmış örneklerden leblebi büyüklüğünde 1,5 ml nükleaz free tüpe alınır. Üzerine 1 ml Ksilen eklenir. Tüp hafifçe alt üst edilerek parafinin çözülmesi sağlanır. Bu şekilde oda sıcaklığında birkaç dakika beklenir. Doku, 5000 rpm’de 1 dk santrifüj edilerek çöktürülür ve süpernatant pipet yardımıyla uzaklaştırılır. Pelet üzerine tekrar 500µl Ksilen eklenir ve tüp alt üst edilerek yine santrifüj yapılır parafin iyice temizlenir. Süpernatant pipet yardımıyla uzaklaştırılır. Pelet üzerine Ksilen’ i uzaklaştırmak için 1 ml % 99’luk alkol koyulur ve alt üst edilerek karıştırılır, 5000 rpm’ de 1 dk santrifüj edilerek doku çöktürülür. Süpernatant pipet yardımıyla uzaklaştırılır. İkinci yıkama 750 µl % 75’lik alkolle ve 3. yıkama işlemi ise 750 µl dH2O ile yapılır. Her defasında tüp hafifçe çalkalanır, çöktürülür ve süpernatant uzaklaştırılır. Bu işlemle doku parafinden arındırılmış olur. Elde edilen örnek ile 1. adımdan itibaren devam edilerek izolasyon tamamlanır. Tükürükten DNA İzolasyonu; Tükürük örnekleri bir 50 ml tüp içerisindeki ~1ml Sol B içerisine alınır. Sol B içerisinde 6 ay oda sıcaklığında saklanabilir. Solüsyon içerisindeki tükürük örneği ile 1. adımdan itibaren devam edilerek izolasyon tamamlanır. Gaitadan DNA İzolasyonu; Mercimek büyüklüğündeki gaita örneği 1,5 ml tüp içerisine alınır. Üzerine 750 µl kadar Nükleaz free steril su koyulur. Yaklaşık 10 sn vortekslenerek 3000 rpm de 1 dk çevirilir. Süpernatant (~750 µl) temiz bir 1,5 ml tüpe alınır ve bu şekli ile yıkama işlemi 3 kere tekrarlanır. Her defasında pelet atılır ve süpernatant üzerinden işlem yapılır. En son alınan süpernatant (~500 µl) örneği ile 1. adımdan itibaren devam edilerek izolasyon tamamlanır. Sürüntüden DNA İzolasyonu; Sürüntü pamuk uçlu eküvyon ile alınmışsa; 1,5 ml tüp içine 500 µl Sol B koyulur. Eküvyonun örnek alınmış ucu tüp içine daldırılır ve 10 dk bekletilir. Eküvyon alınır tüp içine Sol A eklenerek 1. adımdan itibaren devam edilerek izolasyon tamamlanır.

http://www.biyologlar.com/dna-izolasyonu-protokolu

Biyoteknoloji ve Genetik Mühendisliği

Klasik biyolojik yöntemlerle elde edilen ürünler Alkollü içeceklerSüt ürünleriEkmek, sirke, limon tuzu, alkol vb. maya ürünleriAşı, serum, interferonLeke çıkarıcı enzimler içeren deterjanlarKirli suların arıtımıPenisilin ve türevleri vb. dir.Hayvan ve bitki ıslah çalışmalarıBiyo-Teknolojik yöntemlerin uygulandığı alanlarDNA parmak iziBitki ve hayvan klonlamaRekombinant canlılar elde etmeBakteriler insan hormon ve enzimleri üretmeKalıtsal hastalıkların önlenmesiBiyolojik savaş araçları üretmeİnsan ömrünü uzatmaGenetik açıdan iyileştirilmiş yeni ırkların üretilmesiBiyo-teknolojik araçlar ve enzimlerKesilmiş bir DNA parçasının yabancı DNA parçası ile birleştirilmesi sonucu ortaya çıkan DNA’ya rekombinant DNA, bu olaya ise rekombinasyon denir.Klonlamada rekombinat DNA molekülü oluşturmak için kullanılan DNA parçaları hücrelerden izole edilip saf olarak elde edildikten sonra restriksiyon Endonükleaz enzimi ile kesilir. Bu DNA bakteri plazmitine aktarılır. Bu şekilde bir vektör aracılığı ile elde edilen yeni plâzmit genellikle bir bakteriye nakledilir ve bakteri içerisinde çoğaltılarak rekombinat DNA elde edilir Örneğin, mikro-enjeksiyon tekniği ile insanda ve hayvanda insülin oluşumunu sağlayan gen bakteriye yerleştirilebilir. Bu şekilde bakterinin insülin üretmesi sağlanmış olur. Bakteriler yoluyla insülin üretilmesi kolay ve ucuzdur.Gen klonlaması virüs, bitki, hayvan ve bakteri aracılığıyla gerçekleştirilebilir. Bu canlılar taşıyıcılar olup vektör adını alır. Günümüzde yaygın olarak kullanılan vektörler bakteri plazmitleri ve virüs DNA’larıdır.Belirli bir DNA bölümünün kesilerek bir vektör içerisine konulması ve daha sonra bakteri içerisinde çoğaltılması işlemlerine gen klonlaması denir.Gen klonlaması sırasında kullanılan enzimler :Bir hücrenin DNA zincirini, farklı yerlerinden ve istenen uzunlukta kesilmesini sağlayan enzimler restriksiyon endonükleaz enzimidir.Kesilen DNA parçalarını birbirine ekleyen enzim ligazdır.DNA polimeraz enzimi DNA moleküllerinin çoğaltılmasını sağlayan enzimdir.Çoğaltılmak istenilen DNA parçasının bir zincirin dizilimi bilindiğinde polimeraz enzimi aracılığı ile yeni DNA zincirleri elde edilir.Bazı kimyasal maddeler ve enzimler ile canlı hücrelere ait hücre zarı veya canlı hücre duvarının yıkılıp DNA’nın ortaya çıkarılmasına DNA izolasyonu denir.DNA’nın Hücreye AktarımıHücre zarının sıcaklık şoku ve yoğun tuz çözeltisi ile işleme sokulması sonucunda hücre zarındaki delikler genişler. Böylece rekombinant DNA hücre zarından içeri girer. Bu şekilde DNA’nın herhangi bir canlı hücreye aktarılmasına transformasyon denir.DNA’nın Hayvan Hücresine AktarımıDNA’nın Hayvan hücresine aktarımı elektroporasyon, biyolistik ve mikroenjeksiyon tekniği ile olur.a. Elektroporasyon yöntemi : Hücrelere kısa süreli elektrik akımı uygulanarak, DNA hücre zarında oluşan geçici deliklerden hücre içerisine aktarılır.b. Biyolistik yöntemi : Hücre veya dokunun üzerine DNA kaplı parçacıklar içeren çok hızlı olan mermi ile ateş edilmesi tekniğidir.c. Mikroenjeksiyon yöntemi : Çok ince uçlu iğneye sahip enjektör ile hücre zarı geçilip, doğrudan hücre çekirdeğine rekombinant DNA’nın enjekte edilmesidir.Gen klonlamasında önemli olan aşamalar kısaca şöyledir (genel prensipler).Gen taşıyan DNA'nın (veya RNA) saf olarak elde edilmesi,Genin yerinin belirlenmesi,Genin çıkarılması,Taşıyıcı (vektör) DNA'nın elde edilmesi,Gen DNA'sının vektör DNA'sı ile birleştirilmesi,Oluşan rekombinant vektör DNA'nın alıcı hücreye aktarılması,Seleksiyon,Gen ürününün kontrol edilmesi.DNA parmak iziRekombinant DNA tekniğinin kullanım alanlarından birisidir. Bir insanın DNA'sını oluşturan nükleotit dizisi ile diğer insanın DNA'sını oluşturan nükleotit dizisi birbirinden farklıdır. buna göre iki farklı insanın DNA'sında her 100 nükleotitde 1 veya 2 nükleotit gibi farklılıkların olduğu anlaşılmıştır.Uygulanışı:DNA lardan kesici enzimler tarafından farklı büyüklükte ve sayıda DNA parçaları elde edilir. Bu DNA parçaları jel içine enjekte edilir. Elektroforez adı verilen bir yöntemle farklı uzunlukta DNA parçaları birbirlerinden ayrılır. Kısa olan DNA parçalarının hareketleri uzun olanlara göre daha hızlıdır. DNA parçaları jel üzerinde büyüklüklerine göre belirli uzaklıklarda bantlar oluşturur. Bu bantlaşma her bireyin kendine özgüdür. Buna DNA parmak izi adı verilir. Bu yöntemle adli olaylarda şüphelinin DNA'sı olay yerinde bulunan DNA'larla karşılaştırılarak suçu gerçekten işleyip işlemediği belirlenebilir. AyrıcaDNA parmak izi şüpheli çocuğun adli tıpta ana-baba tayininde de kullanılır.ÖzetBiyoteknolojik yöntemler aracılığıyla klonlanmak istenen DNA bölümleri restriksiyon endonükleaz enzimi ile kesildikten sonra vektör olarak kullanılacak hücrenin plazmiti içerisine yerleştirilir ve DNA ligaz enzimi ile birleştirilir. Bu şekilde elde edilen yeni plazmit genellikle bir bakteriye aktarılarak çoğaltılır. Biyoteknolojide kullanılan vektörler bakteri plazmitleri ve virüslerdir. Kesilmiş bir DNA parçacığının yabancı DNA parçacığı ile birleştirilmesi sonucu ortaya çıkan DNA'ya rekombiant DNA denir. Rekombinant DNA'ya sahip canlıya transgenik canlı denir. Biyoteknolojide rekombinant DNA elde edilmesine yönelik tekniğe gen klonloması denir. Gelecekte Biyoteknoloji ile;1-Biyoteknoloji sayesinde gelecekte canlılara ait genetik şifre çözülerek gen haritaları ortaya çıkacaktır.2-Kalıtsal bir çok hastalık tedavi edilebilecek veya daha embriyo döneminde iken sağlam genlerle hasta genler değiştirilebilecektir.3-İnsan ömrü uzayabilecek, anne ve babanın isteği doğrultusunda bebeğin cinsiyeti belirlenebilecek,4-Kanser başta olmak üzere birçok hastalığa karşı koruyucu rekombinant aşılar geliştirilebilecektir.5-İstenilen özellikte bitki ve hayvan türleri elde edilebilecektir.Not:DNA diğer hücre komponentlerinden daha kolay ve saf separe edilebilir. Çünkü: DNA'nın kendine özgü bir kimyasal yapısı ve fiziksel özellikleri vardır.Şöyle ki:1) Bakterilerde kromozom uzunluğu oldukça büyüktür. Örn., E. coli 'de kromozom 1.1 - 1.4 mm uzunluktadır.2) DNA, fiziksel ve kimyasal muamelelere oldukça dirençlidir. Halbuki, diğer hücre komponentleri daha duyarlıdırlar ve kolayca tahrip olurlar.3)DNA diğer hücre komponentlerinden daha fazla dansiteye sahiptir. DNA'nın bu özel karakterleri, hücre ekstraktlarından da daha kolay ayrılmasını ve pürifiye edilmesini sağlar. Özellikle, alkolde iplik görünümünde bir yumak oluşturması ve cam çubuğa yapışması, ekstraktlardan kolayca ayrılmasına yardımcı olur.

http://www.biyologlar.com/biyoteknoloji-ve-genetik-muhendisligi

WATSON-CRICK DNA MODELİ

Bir tek hücre ya da organizmanın tüm hücrelerinin biyolojik etkinlikleri,DNA’dan RNA’ya ve RNA’dan proteine aktarılan genetik bilgi akışıyla gerçekleştirilir.Genetik bilgi,bir hücreden diğerine veya bir organizmadan diğerine genler ile taşınır. Genlerin ve nükleik asitlerin uzunlukları değişkendir.70-90 nükleotitten oluşan bir nükleik asit bir tRNA molekülünü oluştururken yüz milyon nükleotit ile bir ökaryotik kromozomunu oluşturabilir.Bilinen tüm organizmaların ve virusların çoğunun genetik materyali DNA’dır.Birkaç virus RNA genomu içermesine karşın,genetik işlevi yönünden değil yalnızca bazı kimyasal özellikleri yönüyle DNA genomundan farklılık gösterir. NÜKLEİK ASİT BİLEŞENLERİ Nükleik asitlerin altbirimleri (yapıtaşları) nükleotitlerdir. Herbir altbirim;azotlu bir baz, 5 karbonlu bir (pentoz) şeker ve fosfat grubundan oluşur.Bazlar, iki halkalı purin ve tek halkalı pirimidin olmak üzere iki gruba ayrılır.Adenin (A) ve guanin(G), purin baz olarak hem DNA hem de RNA’nın yapısında yeralır.Sitozin (C) hem DNA hem de RNA’da, timin (T) ise yalnızca DNA’da bulunan pirimidin bazlardır.RNA’da timinin yerini diğer bir pirimidin-urasil(U) almıştır.Molekül olarak timin ve urasil,timinin 5.pozisyonunda (C5) metil grubu (CH3) içermesiyle farklılık gösterir . Purin (A,G) bazlarının N9’dan ve pirimidin (C,T ve U) bazlarının N1’den pentoz şekerin N1 pozisyonuna  B-N glikozid bağ ile bağlanmasından nükleozidler oluşur.Nükleik asitlerin  DNA (deoksiribonükleik asit) ve RNA (ribonükleik asit) olarak adlandırılması, nükleozidin yapısındaki şekerin 2’ pozisyonunda OH grubunun varlığı (bu durumda riboz) veya yokluğundan (deoksiriboz) kaynaklanır.Şekerde (C2’ pozisyonunda) OH’ın olmaması nedeniyle DNA’daki nükleozidler deoksiadenozin,deoksiguanozin,deoksisitidin ve deoksitimidin olarak,RNA’dakiler ise adenozin,guanozin,sitidin ve uridin olarak adlandırılır.Ancak bir RNA  olan tRNA’nın yapısında timin bulunur.Bu farklılık ribotimidin olarak belirtilir.Nükleotitler,nükleozidlerin fosfat esterleridir.Nükleik asitlerdeki herbir nükleotit birimi, biri C5’-OH,diğeri C3’-OH gruplarıyla esterleşmiş fosfat grupları içerir.Deoksiribonükleotitler DNA’nın, ribonükleotitler RNA’nın yapıtaşlarıdır.Nükleozid yapısında yeralan şekerler birden fazla OH grubu içerdiğinden deoksiribonükleotitler 3’ ve 5’, ribonükleotitler ise 2’,3’ ve 5’ fosfat esterleri oluşturabilir.Bu kimyasal özelliğe uygun olarak adenozin 5’ fosfat, 5’-ribonükleotit (adenilik asit ya da kısaca  AMP) olarak tanımlanırken, deoksisitidin 3’-fosfat ise,  3’-deoksi(ribo)nükleotit (sitidilik asit veya kısaca dCMP) olarak  tanımlanabilir. Eğer nükleotidin şeker birimi üzerinde iki tane fosfat mono esteri varsa nükleozid bifosfat (örneğin, guanozin 3’-5’ bifosfat), pirofosforik asitin nükleozid mono esteri  (pirofosfat bağ veya fosfoanhidrit bağ) şeklinde bulunuyorsa nükleozid difosfat (örneğin ADP) denilir.Tripolifosforik asit nükleozid esterleri şeklinde uzatılırsa nükleozid trifosfatlar (örneğin ATP) olarak isimlendirilir.Bir tek fosfat grubu hem C3’-OH hem de C5’-OH grubuyla esterleşerek halkasal nükleotit  oluşur (3’-5’ halkasal nükleotit,kısaca cAMP ya da cGMP gibi).b. NÜKLEOTİT POLİMERİZASYONU VE DNA’NIN BİRİNCİL  YAPISIBir nükleotit 5’- pozisyonundaki fosfatı ile diğer bir nükleotidin 3’-OH grubu arasında fosfodiester bağ oluşturarak birleşirse dinükleotit oluşur.Bu ikili yapının serbest 3’-OH ucuna birkaç nükleotit eklenerek oligonükleotitler, daha fazla sayıda nükleotit eklenerek polinükleotit zincirler oluşturulur.Bir polinükleotit zincir 5’ uçta fosfat, 3’ uçta OH ile sonlanarak DNA ve RNA’nın primer (birincil) yapısını belirler.DNA ve RNA’nın omurgasını şeker ve fosfatlar, genetik bilgi içeriğini ise özgün tip ve sayıdaki bazlar oluşturur .c.WATSON-CRICK BAZ EŞLEŞMESİ VE DNA’NIN İKİNCİL YAPISIMoleküler biyoloji biliminin temeli 1953’de James Watson ve Francis Crick tarafından ilk kez DNA’nın üç boyutlu yapısının bir model olarak açıklanmasıyla atılmıştır: DNA dışta şeker-fosfat omurgası,içte bazların yeraldığı çift sarmal iki polinükleotit zincirden oluşan bir moleküldür.Polinükleotid zincirler  biri 3’-5’,diğeri 5’-3’ yönde antiparaleldir ve zincirler hidrojen bağlar ile birarada tutulurlar.Bir polinükleotit zincirin özgün nükleotit dizilimi diğerinin benzeri değil,tamamlayıcısıdır.Bu nedenle herbir zincir kalıp olarak diğerinin özgün nükleotit diziliminin de belirleyicisidir.Bu özellik, nükleik asitlerin kalıtım molekülü olarak kopyasının çıkmasını ve aktarılmasını, genetik bilginin RNA’ya ve proteine dönüştürülmesini sağlar. Watson-Crick baz eşleşmesi olarak da tanımlanan bu purin-pirimidin ya da tersi baz eşleşmeleri DNA’nın ikincil yapısını oluşturur.İki polinükleotit zincir A ile T arasında iki, G ile C arasında üç hidrojen bağı oluşturarak birarada tutulur .Hidrojen bağ oluşumu az da olsa enerji salınmasına neden olur.Böylece baz eşleşmesiyle sağlanan küçük enerjiler ve ek olarak hidrofobik etkileşimler, çift sarmalın termodinamik kararlılığını sağlar.Bu nedenle polinükleotitlerin baz bileşimi veya dizilim özelliği serbest enerji değişimini bu da sarmalın kararlılığını etkiler. Fizyolojik  koşullarda genellikle DNA’daki bir baz çifti diğerine yaklaşık 3.4 angström (A ) ve eksene yaklaşık 36o’lik  bir açı yaparak –fosfodiester  bağ ile birleşirler.Böylece DNA’da her 10 baz-çiftini içeren kısım yaklaşık 360o  dönerek 34 Ao  fiziksel uzunlukta bir sarmal oluşturur.Sarmal genellikle sağa dönümlüdür.DNA’da herbir baz çiftinin sarmalın dış yüzeyine yönelik kısımlarında,özgün hidrojen bağ verici veya alıcı gruplardan ve hidrofobik ceplerden oluşan büyük ve küçük oluk şeklinde yapılar bulunur.Bu yapılar ve özgün nükleotit dizilimi,tüm çift sarmal DNA’nın - baştan sona geometrik yapısını ve buradan işlevini etkileyebilir.Örneğin, DNA’nın içinde bulunduğu fizyolojik koşullar değiştiğinde DNA’ya bağlanan düzenleyici proteinlerin bağlanma özelliği de değişerek bu bölgelerde gen etkinliğinin değişmesine neden olurlar d.RİBONÜKLEİK ASİTLER (RNA)Birincil yapıları DNA’ya benzer.5’-3’ şeker fosfat bağlantılı doğrusal dizilmiş nükleotitlerden (A,G,C ve U) oluşur.Ancak DNA’dan, şeker-fosfat omurgasında deoksiriboz yerine riboz,nükleotitlerde timin yerine urasilin yeralmasıyla farklılaşır.Tüm RNA’lar RNA polimeraz enzimiyle DNA’nın kalıp sarmalının belirli bir bölgesinden kopya çıkartılarak sentezlenirler.Birincil yapıları –ribozdaki OH nedeniyle daha az dayanıklıdır.Ancak Watson-Crick baz eşleşimiyle kendi üzerine katlanarak çift sarmal ve saç tokası görünümlü, eşleşmemiş kısımlarda ise tek sarmallı ilmik şeklinde ikincil yapılara dönüşebilirler.Örneğin,tRNA’nın ikincil yapısı bu şekilde oluşur. İkincil yapılar da kendi üzerinde katlanarak ya da diğer moleküllerle üç boyutlu yapılara dönüşmek üzere katlanırlar.RNA moleküllerinin işlevleri DNA’ya göre daha  çok yönlü ve daha karmaşıktır. Örneğin,bazı RNA molekülleri; a-proteinlerin amino asit birimlerinin şifrelerini taşıyarak genetik bilgi akışına aracılık ederler (mRNA) b- Protein sentezi için platform organeli olan ribozomların yapısına katılırlar (rRNA)  c-mRNA’daki şifreyi (kodonları) okuyarak taşıdığı amino asitleri buna uygun şekilde dizilmesini sağlayan adaptör moleküllerdir (tRNA). d- Ribonükleoprotein kompleksleri ya da küçük RNA molekülleri şeklinde düzenleyici molekül olarak iş görürler.      Bunlara ek olarak,kodlayıcı özelliği olmayan ve bir başka RNA’ya komplementer (tamamlayıcı ya da antisens RNA olarak da adlandırılan) kısa  RNA molekülleri de vardır.Bunlar RNA:RNA eşleşmeleri yaparak hedef RNA’nın normal işlevini baskılayan bir repressör olarak da iş görürler.Ayrıca sarmallardan biri RNA diğeri DNA olan RNA:DNA dubleksleri şeklinde çift sarmallar da oluşabilmektedir.Bunlar;     1.RNA polimerazın DNA’dan kopya çıkartması (transkripsiyon) sırasında,2.DNA sentezi öncesi Okazaki parçacıkları şeklinde kısa RNA primer (başlangıç) dizilerinin oluşumu sırasında,  3.Revers transkriptaz enziminin viral RNA’dan DNA sentezlemesi sırasında ortaya çıkmaktadır.Bu tip melez sarmallar in vitro koşullarda da oluşturulmuş ve ısıya bağlı denatürasyonlara karşı (DNA:DNA eşleşleşmelerine göre) daha dayanaklı oldukları gösterilmiştir.       mRNA       mRNA’lar DNA’daki genetik bilgiyi protein sentez organeli olan ribozomlara  aktaran aracı moleküllerdir. Uzunlukları taşıdığı genetik bilgiye göre ve kodlayıcı olmayan (intron) bölgelerine göre değişken olabilir.Prokaryotlarda daha kısa ömürlüdürler ve toplam hücre ağırlığının çok az bir kısmını oluştururlar.Ökaryotik mRNA’lar daha dayanıklıdır.Saatlere varan ömürleri vardır ve toplam hücre ağırlığının %3 kadarını oluştururlar.Prokaryotik hücrelerde DNA, sitoplazmada serbest olarak bulunduğundan (çekirdek zarı bulunmadığından) mRNA sentezi devam ederken mRNA 5’ uçtan ribozoma bağlanır ve aynı anda protein sentezi yapılabilir.Ökaryotik hücrelerde ise tüm RNA’lar çekirdekte sentezlenir Protein sentez öncesi bazı değişiklikler geçirerek olgunlaşır ve daha sonra sitoplazmaya aktarılırlar.       Aktif bir genden binlerce RNA kopyası oluşturulabilir.Herbir mRNA molekülü de binlerce polipeptide dönüştürüldüğünden küçük bir DNA bölgesinde bulunan genetik bilgi,böylece özgün bir proteinin milyonlarca kopyasının sentezini sağlayabilir.Örneğin,ipek böceğinin herbir ipek salgı hücresi tarafından ipeğin yapısında bulunan fibroin protein geninden  10 000 kadar mRNA kopyası çıkartılır.Herbir fibroin mRNA’sından 100 000 fibroin protein molekülü sentezlendiğinden 4 günlük sürede yaklaşık bir milyar fibroin proteini oluşturulur.      Genetik kod kurallarına ökaryotik mRNA’sı,proteinin amino asit dizilimine uygun bir nükleotit dizilimi ya da ekson (kodlayıcı bölge) içermesine karşın gen, daha uzun nükleotit bileşimi içermektedir.Kodlayıcı olmayan nükleotit dizileri (intronlar) ilk oluşturulan mRNA’da yer alırken, daha sonraki işleme sırasında kesilerek çıkartıldıklarından olgun mRNA’da bulunmazlar.tRNA (transfer RNA)       Proteinlerin yapısında bulunan amino asitleri  ribozomlara taşıyan ve mRNA’daki üçlü şifreyi (kodonları) tanıyan adaptör moleküllerdir.Ökaryotik hücrelerin çoğunda 60-70 farklı tRNA bulunurken,prokaryotik hücrelerde, örneğin E.coli’de 20 farklı amino için ~40 kadar farklı tRNA iş görmektedir.Tüm tRNA’ların 3’OH  (akseptör) ucunda CCA evrensel ortak nükleotit dizisi bulunur.Ancak CCA nükleotidleri tRNA genleri tarafından kodlanmaz.Transkripsiyon sonrası tRNA nükleotidil transferaz enzimiyle tRNA’ya eklenir.Amino asitler,herbir amino asite özgün olan amino açil tRNA sentetaz enzimiyle  CCA’nın adenozin biriminin riboz şekerine ester bağıyla kovalent olarak bağlanır.tRNA’nın diğer önemli bir bölgesi antikodon ucudur.Bu bölge,mRNA (üçlü) kodonlarıyla baz eşleşmesi yaparak şifrenin tanınmasını sağlar.       Birincil yapıdaki tRNA, nonkovalent etkileşimlerle yonca yaprağını andıran ikincil yapıya dönüştürülür.tRNA’nın işlevi için kendi üzerine katlanarak  hidrojen bağlarla oluşturduğu “L” harfi şeklindeki karakteristik üçüncül yapıya geçmesi gereklidir.tRNA molekülleri arasındaki büyüklük farklılıkları,”D”(dihidroksi uridin) kolu ve ”değişken “ kollardaki nükleotid farklılıklarından kaynaklanır.tRNA’lar normal bazlara ek olarak değişime uğramış bazlar da içerir.Örneğin ribotimidin (T,5-metiluridin) ve pseudouridin (U,uridinin C5’ –C2’glikozid bağla bağlanmış bir izomeridir),tüm tRNA’larda “TUC” kolunda yer lan değişik bazlardandır.TRNA antikodonu ile mRNA kodonlarının eşleşmesi A-U,G-C standart baz eşleşmesidir.Ancak “Wobble”baz eşleşmesi olarak da tanımlanan G ile U’nun ve inozin (I) bazı ile kodonun 3.pozisyonundaki C,U ya da A ile eşleşmesi de oluşabilmektedir.Metionin ve triptofan dışında diğer amino asitlerin herbiri birden fazla tRNA tarafından (isoaccepting tRNA) protein sentezine sokulabilmektedirrRNA (ribozomal RNA)Hücrelerde en fazla bulunan RNA’dır.rRNA’lar özgün tip ve sayıda ribozomal proteinlerle (r-protein) birleşerek ribozomları oluştururlar.Ribozomlar,hem prokaryotik hem de ökaryotik hücrelerin protein sentez organelleridir.E.coli’de 20000 kadar ribozom,hücre kuru ağırlığının %25 kadarını oluşturur.Hızla büyüyen bir memeli hücresi ise ~10 milyon ribozom içerebilir.Tüm hücrelerdeki ribozom sayısı,hücrenin protein sentez aktivitesine göre değişebilir.      Ribozomlar biri diğerinin yaklaşık iki katı olan iki alt birimden oluşur.Alt birimler ve içerdiği rRNA tipleri,ultrasantrifüj çökme sabit sayıları (S) ile tanımlanır.Bir bütün prokaryotik ribozomu 70S,ökaryotik ribozomu ise 80S büyüklüğe sahiptir.Prokaryotik ribozomun küçük altbirimi 30S büyüklükte ve 16S rRNA ve 21 proteinden oluşur.Büyük altbirim ise 50S büyüklüktedir;23S ve 5S rRNA’dan ve 34 ribozomal proteinden oluşur.Ribozomlar herbir rRNAdan ve proteinden birer kopya içerir (Sadece 50S altbirimde bir proteinin 4 kopyası bulunur).Ökaryotik ribozomların küçük alt birimi 40S büyüklüktedir ve 18S rRNA’dan ve yaklaşık 30 ribozomal proteinden oluşurken,büyük altbirim 60S büyüklükte ve 5S,5.8S ve 28S rRNA ve yaklaşık 45 ribozomal proteinden oluşmaktadır.       Ribozomların önemli bir özelliği, birbirlerinden ayrılmış da olsa ribozomal proteinlerin ve rRNA’ların uygun (in vitro) koşullarda  yeniden işlevsel yapıya sahip olabilmeleridir.Ribozomlar protein sentezi için yalnızca esnek bir platform değil, protein-protein ya da protein-rRNA etkileşimleriyle kataliz olaylarına da karışan aktif yapılardır.Örneğin büyük ribozomal altbirim,peptidil transferaz reaksiyonuyla  peptid bağ oluşumunu katalizlerken, RNAaz uygulanmasıyla peptid bağın oluşmamış olması bu reaksiyonun RNA katalizli bir reaksiyon olduğu hipotezini desteklemektedir.Ayrıca bakteri 23S rRNA’sının tRNA molekülünün 3’CCA ucuyla etkileşerek peptidil transferaz aktivitesinde doğrudan rol oynadığı da gösterilmiştir.RNA’ların kendilerini replike eden,parçalayan makromoleküller (ribozimler) olduğu da göz önüne alınırsa bu moleküllerin protein sentez reaksiyonlarını katalizlediğinin gösterilmesi hücrelerin evrimsel gelişmesinin anlaşılmasını kolaylaştırmıştır.Küçük RNA molekülleri ve spliceosome:   Ökaryotik hücrelerde transkripsiyonla ilk oluşturulan pre-mRNA’lar,hem ökaryotik hem prokaryotik pre-tRNA ve pre-rRNA molekülleri başlangıçta daha büyük ve işlevsizdirler.Bu RNA’lar kendileri tarafından (otokatalitik) ya da enzimatik olarak değişikliğe uğratılırlar ve işlev kazanırlar.Spliceosome’lar, RNA kopyalarının özgün bölgelerden tanınıp kesilmesinde rolü olan küçük RNAmoleküllerinden ve proteinden oluşan  (ribonükleoprotein) yapılardır. Bu yapıların RNA bileşenleri 50-200 nükleotid uzunlukta olup bazılarının (U1,U2 ,U4 ,U5  ve U6) işlevleri bilinmektedir. KAYNAKLARAlberts,B.,Bray,D., Lewis,J.,Raf,M., Robert,K.,Watson,JD.,Garland Molecular Biology of the Cell,3rd.ed.Publishing,New York and London,1994  Brown,TA,Genetics:a molecular approach,Chapman and Hall,London,1998 Cooper,GM., The Cell: A Molecular Approach ASM Press,Washington DC,1997 Griffiths,Antony J.F.;Gelbart,William M.;Miler,Jeffrey H.,Lewontin,Richard C. An Introduction to Genetic Analysis New York;W H Freeman & Co;c2000 Hoffee PA,Medical Molecular Genetics ,Fence Creek Publishing,Madison Connecticut,1998 Klug,WS.;Cummings MC,Third Ed.,Essentials of Genetics, Prentice-Hall Int.,London,1999 Lodish,H.,Berk,A.,Zipursky,SL.,Matsudaira,P., Baltimore,D.,Darnel,JE.,WH Molecular Cell Biology.4th.ed.Freeman and Co.,New York,1999 Lewin B, Genes V, Oxford University Press,1994 Nickoloff JA and Hoekstra MF, DNA Damage and RepairVol.3,Humana Press,Totowa,New Jersey,2001 Passarge E.,Color Atlas of Genetics ? Thieme Medical Publishers,New York,1995  Watson,JD,İkili Sarmal:DNA yapı çözümünün öyküsü,TÜBİTAK,Ankara,1995

http://www.biyologlar.com/watson-crick-dna-modeli

Gen Tadavi

Gen tedavisi, çeşitli pek çok klinik durumun gelecekteki tedavisi için ümit vermeye devam etmektedir. Alışılmamış, biçim verilmiş gen transfer vektörlerinin gelişimi, tedaviye yönelik gen ifadelerinin verimini ve stabilitesini arttıracaktır. Doku ve organ nakli konusunda ise gen tedavisinden nakledilmiş dokunun akut ve kronik reddedilmesini engellemek amacı ile ya reddetmeyi engellemede önemli yeni genler (örneğin: yardımcı uyarıcı blokaj molekülleri yada imünosupresif sitokinez) yada adezyon molekülleri gibi reddetme ile alakalı moleküllerin üretimini engellemek için anti-duyusal nükleik asitler aşılayarak yararlanılmaktadır.Genlerin yabancı donör antijenlerini (alloantijenler) kodlayan gen tedavisi vektörleri tarafından taşınımı ayrıca alıcıda donöre özel cevapsızlık (immunolojik tolerans) oluşturmanın etkili bir yolu olup, belki de potansiyel olarak zararlı bütün vücut immunosüpresyonuna olan ihtiyacı ortadan kaldırabilir. Hastalıklar üzerinde yapılan yüzlerce yıllık çalışmalar teşhis, tedavi ve araştırmada bugün kullanılan çeşitli pek çok sofistike tekniğin gelişmesine neden olmuştur. 1960'larda hastalıkların nedenini anlamak üzere yapılan araştırmalar hastalıklı hücrelerin biyokimyasını analiz etmek ve çeşitli protein etkileşimlerini incelemekle sınırlı idi. Bu araştırmalar değerli idiyse de, o zamanın bilim adamları hastalık proseslerini, tam olarak anlamak üzere onları oluşturan parçalara ayırıp incelemek için gerekli teknoloji ve ajanlardan yoksundular. DNA'yı spesifik noktalarından kesen kesme enzimleri ilk olarak 1970'lerde keşfedildi ve moleküler biyolojide kullanılmaya başlandı. Genleri kesmek, ayırmak ve bir araya getirmek için bu kesme enzimlerini kullanarak, araştırmacılar, genetik faktörlerin hastalıklarda oynadığı önemli rolleri anlamaya başladılar. Şu anda, İnsan Genom Projesi tamamlanmak üzereyken, bize açık olan bilgi hazinesini yorumlamaya çalışıp, hastalıklar ve genler arasında yeni bağlar kurabiliriz. Bir kere kurulduktan sonra, bu bilgi gen tedavisinin bir tedavi stratejisi olarak kullanımını hızlandırmaya yarayacaktır. Allograft reddedilmesi ve immonolojik toleransÖngörülebilen gelecekte, hastalara allojenik yani “major histocompatibility complex locus”ta aynı olmayan organlar nakil edilmeye devam edilecektir. İmmunnosupresif ilaçların verilmesi gibi herhangi bir tedavi uygulamadan, ana olarak T-hücrelerinin arabuluculuk yaptığı bağışıklık cevabı, böyle bir aşılamayı reddedecektir.?Şekil 1??Kendine tolerans (vücüdün kendi T hücrelerinin vücut dokularına reaksiyon gösterememesi) olgunlaşmamış T hücreleri, gelişip timustan geçerken kazanılır. Bunun olmasının nedeni potansiyel olarak otoreaktif T hücrelerinin çoğunun klonal silme işlemi ile "negatif olarak seçilmiş olmalarıdır" fakat klonal anerji (antijene karşı cevapsız kalan, varlığını sürdürebilen T hücrelerinin varlığı) ve düzenleyici T hücreleri populasyonu yaratılmasının bu konuda bir rolü olabilir. Nakil İmmünologlarının en büyük hedefi doku alıcılarında, alloantijenlere karşı uzun zamanlı nakil toleransı yaratmaktır. Bu tür bir bağışıklık durumunda hasta, yabancı antijenlere (örn. bakteriler, virüsler ve ortaya çıkan kötü niyetli hücreler) karşı normal reaksiyon gösterirken, doku naklini reddetmek yerine tolere edecektir. Bu tür ideal bir durumda, sistemsel immunosüpresif ilaçlara (getirdikleri bütün dezavantajlarla birlikte) gerek kalmayacak, ve doku alıcıları tüm fonksiyonlarını yerine getirebilen, sağlıklı bir bağışıklık sistemi sahibi olacaklardır. Gen tedavisi nedir?Bir gen, belirli bir proteini kodlayan çizgisel bir DNA zinciridir. Bazı nadir durumlarda, genellikle hücre bölünürken, bir genin nükleotit zinciri (DNA taban çiftlerinin sırası) birbirine karışıp, mutasyon geçirebilir ve böylece oluşan protein hatalı olur. Bu tür mutasyon olayları sistik fibrosis, adenosine deaminase (ADA) yetersizliği ve orak hücresi anemisi gibi genetik hastalıkların ana nedenidir. Örneğin sistik fibrosisten rahatsız kişiler, sistik fibrosis transmembran iletim düzenleyicisi adındaki hücresel taşıma proteinini hatalı olarak üretirler, ki bu akciğerlerinde mukoza birikmesine yol açar. Gen tedavisinin ilk uygulamaları, hatalı bir genin (ya da gen kombinasyonunun) neden olduğu bir hastalığın, eğer genler “doğru” versiyonları ile değiştirilebilirlerse kontrol altına alınabileceği, engellenebileceği yada tedavi edilebileceği prensibi üzerine kurulmuştu. Gen tedavisi doğuştan var olan yada sonradan edinilen pek çok genetik hastalık için kullanılmaktadır. Fakat pek çok hastalık birden fazla genetik faktör ile bağlantılıdır (polijeniktir). Hastalık sürecindeki çeşitli genlerin ve kodladıkları proteinlerin bağlantıları hatasız olarak kurulana dek, gen tedavisi klinik olarak, ancak ADA yetersizliği, familial hypercholesterolaemia ve sistik fibrosis gibi tek gen hataları için önleyici ve iyileştirici tedavi olarak etkili olacaktır. Gen tedavisi protokollerini kullanan pek çok klinik deneme zaten tamamlanmıştır, genel olarak kullanılan gen transfer vektörlerinin yetersizliği yüzünden protokollerin etkisi önceden öngörüldüğü kadar dramatik olmamışsa da sistik fibrosis ve ADA yetersizliğinden şikayetçi hastalarda bir takım başarılar elde edilmiştir. 1980’lerde aslen “gen değiştirme tedavisi” olarak bilinen gen tedavisi, ilk tanımını aşmıştır ve in vivo yada ex vivo, bir gen transferi öğesi içeren her türlü protokole uygulanmaktadır. Bu genlerin mutlaka hastalığa yol açıyor olması da gerekmemektedir. In vivo gen transferi genlerin hücrelere vücutta bulundukları yerde aşılanmasıdır. (örneğin: kol üzerindeki deri hücrelerine yada gen transfer vektörünün ciğerlere çekilmesinden sonra akciğer epitel hücrelerine) Ex vivo gen transferi, genlerin geçici olarak hastadan alınmış hücrelere verilip, tekrar hastaya aşılanmasıdır (örneğin: kemik iliği hücreleri). Gen tedavisi somatik hücre gen transferi (normal diploid hücrelere yapılan transfer), ve germline gen transferi (üreme sisteminin haploid sperm yada yumurta hücrelerine yapılan transfer) olarak alt gruplarına ayrılabilir. Germline gen transfer hakkındaki etik konular somatik gen transferi ile ilgili olanlardan çok daha karışıktır çünkü genler sadece alıcılara değil aynı zamanda onların çocuklarına da aktarılır. Germline gen transferi araştırmalar için transgenik hayvan üretiminde, tarım ve biyoteknoloji için çeşitli alanlarda gittikçe artarak kullanılmaktadır, fakat hayvanlarda transfer edilen her genin uzun dönem etkileri dikkatlice gözlenip analiz edilmelidir, eğer varsa kalmış olan vektör DNA’larda büyük önem taşır. Germline gen tedavisinin insanlara getirebileceği yararlar kayda değerdir. Ciddi ve acı verici kalıcı genetik hastalıkların gelişimi doğumdan önce önlenebilir ve izleyen kuşaklarda ortadan kaldırılabilir. Fakat, hatalı kullanım ve öjenik potansiyeli yüzünden, insanlarda gen tedavisi geniş bir biçimde tartışılmalı ve alakalı güvenlik konuları değerlendirilmelidir. Ancak bundan sonra bu yaklaşım hastalıkların tedavisinde kullanılabilir. Nakilde gen tedavisi kullanımıDNA’nın nakil araştırmalarında kullanımının kayıtlı ilk denemesi Haskova, onun meslektaşları ve verici soydan DNA naklinin, takip eden bir nakile karşı bağışıklığa (ani reddetmeye) neden olup olmayacağını araştırmakta olan Medawar tarafından uygulandı. Medawar tarafından yürütülen deneylerde, soy A bir verici farenin dalağından alınan DNA arındırılıp, 5 mg’ı daha önceden müdahale edilmemiş bir farenin (CBA soyu) peritoneal (karın) boşluğuna enjekte edildi. Alıcı fareye 3-5 gün sonra verici soy A farenin derisi nakledildi ve aşılamalar zaman içinde gözlendi. Aşılamalar DNA almayan farelerle aynı zaman içinde reddedildi, herhangi bir artış gözlenmedi. Medawar, nakil toleransı yaratmak için verici soy hücrelerini neonatelere enjekte etmekteki başarısının ardından gerçekleştirdiği bir başka deneyde, yine nakil toleransı yaratmak için yeni doğmuş farelere tekrar tekrar “yüksek dozlarda” verici soy DNA’sı aşılanmıştı; fakat bu yaklaşım deri aşılamalarının kabul edilme sürelerini uzatmadı. Bu erken deneylerin negatif sonuçları Medawar tarafından saf olmayan DNA preparatlarına ve polisakkaritlerle kontaminasyona bağlanmış olsa da, şimdi anlayabiliyoruz ki, kas içi enjeksiyon gibi farklı enjeksiyon yolları seçilseydi, - Geissler ve meslektaşları tarafından yakın zamanda ortaya konduğu gibi - çok daha değişik sonuçlar elde edilebilirdi. Organ nakli şu anda son safhasındaki organ yetersizlikleri için iyice yerleşmiş bir tedavidir. İmmünosupresif ilaçlardaki kayda değer gelişmeler (örneğin. Siklosporin, kortikosteroidler ve rapamisin) 1 yıllık ve 5 yıllık böbrek nakillerinin başarı şansını sırasıyla %85 ve %75’e çıkarmıştır. Bu etkileyici bir başarı olsa da, sağlıklı nakiller hala reddedilebilmektedir ve sistemsel immünosupresif ilaçların kullanımı da beraberinde kanser oluşumu riskinin artması, enfeksiyonlar ve iskemiye bağlı kalp hastalığı gibi kayda değer riskler getirir ve bu riskler uzun zamandır sorunsuz nakiller için de geçerlidir. Gen tedavisi var olan nakil ile alaklı problemlere yaklaşım için iyi bir stratejidir fakat genellikle sadece tamamlayıcı bir yaklaşım olarak kullanılmaktadır. Örneğin, nakil edilecek organların immünojenliklerini azaltmak amacıyla bu organlara, T-hücresi aktivasyonunu engelleyecek genler aşılanabilir yada alıcıya, vericiye ait Major Histocompatibility Locus (MHC) antijenleri aşılanıp nakil toleransı yaratılabilir. Her iki yöntemde potansiyel olarak kuvvetlidir. Nakil ile alakalı genlerMHC iyi korumalı fakat polimorfik bir gen lokusudur. MHC molekülleri, hücre içinde işlenmiş peptitleri heliksel bir yivde ligantlarına, T-hücresi alıcısına (TCR) sunan yüzey proteinleridir. Eğer uygun ko-uyarıcı moleküller antijen sunan hücrenin üstünde mevcut ise, antijen sunan hücreye peptit sunan MHC molekülü ve T-hücresi üzerinde belli bir TCR arasında “akrabalık etkileşimi” T-hücresi aktivasyonuna yol açabilir. MHC sınıf I molekülleri 3 alfa alanı ve MHC gen lokusu tarafından kodlanmamış bir ?2 mikroglobulin zincirinden oluşur. MHC sınıf II molekülleri iki alfa alanı ve iki beta alanından oluşur. Sınıf I molekülün üstünde sunulan peptitler genellikle hücre içi proteinlerden gelirken, sınıf II moleküller hücre dışı kaynaklı peptitler sunarlar. Peptitlerin gelişmemiş MHC moleküllerine taşınma mekanizması da bu iki sınıf molekül için çok farkldır. MHC, allograft (Bir canlıdan, genetik yapısı farklı başka bir canlıya doku yada organ nakli/aşılanması) reddini tetikleyen ana tanıma molekülüdür çünkü kendi (sinjeneik) ve kendi olmayan (allojeneik) arasındaki farkı saptar. Uygun bir organ vericisi aranırken, nakil edilen organa mümkün olduğu kadar çok çalışma şansı yaratabilmek için verici ve alıcı arasında karşılaştırılan antijenler MHC antijenleridir. Bahsi geçen durumlarda, MHC’nin bu potansiyelinden bağışıklık sistemininin dengesini bağışıklıktan toleransa kaydırmak için yararlanılmıştır. Tolerans yaratmak maksadıyla organ alıcısının, vericinin MHC antijenlerine maruz bırakılması, ilk olarak 1953’te Billingham ve meslektaşları tarafından bir fare modelinde, verici soydan hücreler alıcı farenin uterusuna enjekte edilmesiyle gerçekleştirildi. Bu ilk denemenin ve takip eden araştırmaların ardından nakil öncesi kan nakilleri (mutlaka organ vericisinden olması gerekmeden) MHC alloantijenlerini alıcıya verebilmek için klinik olarak kullanılmaya başlandı ama sınırlı başarı elde edildi. Fakat kan ürünlerinin kullanılması beraberinde enfeksiyonlar, nakil reaksiyonları gibi doğal riskler getirdiğinden, özelleşmiş bir yaklaşım kullanan daha yenilikçi bir tedavi organ alıcılarını kanda bulunan alloantijenlere karşı duyarlı hale getirme riskini ortadan kaldırmış olur. Verici genlerinin, alıcının hücrelerine yada dokularına verilmesi gayet özelleşmiş bir tedavidir, yabancı hücrelerle alakalı riskler taşımaz ve alıcıların verici dokusu vücuda girmeden önce yabancı genlerle ön-tedavi edilmesine olanak verir. Hayvan modellerdeki MHC gen transferleri ayrıca allojenik MHC antijenlerinin, diğer antijenlerin etkisi olmadan alıcının bağışık hücreleri üzerindeki etkilerini incelemek için yararlıdır. Bu tür bir yaklaşım ilk olarak Madsen ve meslektaşları tarafından, vericiden alınan tek bir MHC sınıf I geni, alıcı türü bir farenin hücre hattına transfekt edilip, ardından alıcıya verildiğinde yürütülmüştü. Bu çalışma ile takip eden kalp nakline karşı cevapsızlık sağlanmasının yanında alıcının, vericinin uyuşmayan her türlü MHC moleküllerine maruz kalmasına gerek olmadığı anlaşıldı. Bu deney bu yöntemin işe yarayabileceğini kanıtlamış olsa da, transfekt edilmiş alıcı hücrelerini kullanmak klinik olarak pratik bir çözüm değildir. Bundan sonraki adım Wong ve meslektaşları tarafından atılmıştır; alıcı fareden alınan kemik iliği hücreleri MHC sınıf I gen ile retroviral bir gen tedavisi vektörü kullanılarak ex vivo transdüksiyona uğratılmış (virüs ile enfekte edilmiş) Bu yaklaşım tarzı da tamamen allojeneik bir kalp naklinde uzun dönem cevapsızlık yaratmıştır ama alıcı daha önce MHC sınıf I genlerine maruz kalmadığı bir vericiden alınan 3. parti bir nakli reddetmiştir. MHC moleküllerinin bir başka enteresan özelliği de çözünebilir yada zara bağlı olmalarına bağlı olarak bağışıklık sisteminin cevabını değiştirebilme yeteneğidir. İnsan karaciğeri naklini izleyen gözlemler ortaya koymuştur ki, çözünebilir insan verici lökosit antijenleri (HLA; insan MHC antijenleri) nakil sonrasında yüksek konsantrasyonlardadırlar. Bu toleranslı duruma sadece verici lökositlerinin mikrokimerizminin (düşük düzeylerde verici hücrelerinin alıcıda varlığını sürdürmesi) yol açtığı hipotezi ileri sürülmektedir; lakin eşit miktarda geçerli başka bir açıklama ise bu toleransın karaciğerin doğal olarak salgıladığı bol miktarda çözünebilir MHC molekülünün etkisi olduğudur. Çözünebilir vericiye ait MHC sınıf I moleküllerin immünosupresif etkileri olabilir, ve bu organ nakillerinde, organın fonksiyonunu sürdürmesini iyileştirebilir. Geissler ve meslektaşları, alıcı soydan gelen hepatositlerin lipofektin ile zara bağlı yada çözünebilir MHC sınıf I molekülleri kodlanan plazmit kullanılarak bir fare modeli kullanmışlardır. Zara bağlı MHC sınıf I moleküllerini belirten hepatositlerin, sitotoksik T-lenfosit (CTL) öncü hücrelerini primelarken, çözünebilir MHC sınıf I hücrelerine maruz kalmanın CTL öncülerin sayısını (frekansını) düşürdüğü gözlendi ki bu çözünebilir HLA sınıf I hücrelerinin insan alloreaktif CTL’lerde apoptoza neden olabileceğinin göstergesidir. İmmunosüpresif Sitokinezİmmuno-ayarlayıcı moleküller kodlayan genlerin nakledilen organ civarına verilmesi, yada direkt nakledilen organa verilmesinin, akut yada kronik reddetmede yabancı dokuya karşı oluşan bağışıklık cevabını azaltmada geniş bir faaliyet alanı vardır.Sitokinezler bağışıklık sisteminin çözünebilir ayarlayıcılarıdır ve bazılarının immünosüpresif etkileri vardır. Interlökin 10’un viral formu (vIL-10) Epstein-Barr virüsü tarafından kodlanmış olan bir proteindir, yapı olarak insan ve fare için homologdur ve IL-10’un sahip olduğu T-hücresi ko-uyarıcı özelliklerine sahip değildir. T-hücresi aktivasyonun kapatılması yada aşağı çekilmesinin gerektiği dokulara gen transferi yapılmasında yararlı bir araçtır. DeBruyne ve meslektaşları, nakil edilecek sıçan kalbine DNA-lipozom kompleksleri kullanılarak vaskülater perfüzyon aracılığı ile yapılan vIL-10 gen transferi nakil edilen organın hayatta kalma süresini uzattığı görülmüştür. (8 gün yaşayan muamele görmemiş organlara karşı 16 gün) Sonuç vIL-10 genine bağlandı, çünkü vIL-10’a bir anti-duyu plazmidiyle yapılan tedavi yada vIL-10’a hedeflenmiş bir monoklonal antikor nakil-uzatma etkisini tersine çevirdi. Dönüşüm büyüme faktörü beta (TGF) gibi diğer sitokin genleri de ayrıca kayda değer immünosupresif etkiler göstermişlerdir. Lakin bu yaklaşım tarzının amacı immünologikal tolerans yaratmak değildir, fakat yine de yerel immünosüpresyon yaratmak için yararlı olabilir. Ko-uyarıcı sinyalin engellenmesiKendine özgü TCR-MHC etkileşiminden oluşan hücre içi ilk sinyalden ayrı olarak bir T-hücresinin tam aktivasyonu CD28 ve B7-1 yada B7-2 (sırasıyla CD80 yada CD86)nin etkileşiminden oluşan ikinci bir ko-uyarıcı sinyal gerektirir. Sitotoksik T-lenfosit antijen 4 (CTLA-4 yada diğer adıyla CD152) CD80 ve CD86 için alternatif bir liganttır ve CD28 ile homologdur. CTLA-4 ün T-hücresi aktivasyonu aşağı çekmekle ilgili bir rolü olduğu düşünülmektedir. Bu ko-uyarıcı sinyalin mesela bir füzyon proteini kullanarak engellenmesinin, pek çok mürin ve primat çalışmalarında hücre arabuluğunda oluşan in vivo hümoral bağışıklık cevaplarını engellediği görülmüştür. CTLA-4Ig genini [CTLA-4 ve bir immunoglobulin (Ig)] bir kalp naklinin ardından damar içinden vermek üzere adenoviral bir vektör kullanan bir çalışmada, ortalama yaşama süresi kontrol grubundaki 6 güne göre, CTLA-4Ig transgenin ifade eden adenoviral vektörle tedavi edilen grupta 23 gün saptandı. Chahine ve meslektaşları tarafından yapılan bir başka çalışmada ise, CTLA-4Ig transgeni sinjeneik ve allojeneik iki grup fare kas öncü hücresine (lökoblastlar) transfekt edildikten sonra, diabetik bir farenin böbrek kapsüllünün altına allojeneik pankreas adacık(?) hücreleriyle beraber nakil edilmiştir. Sinejeik lökoblastlar adacıkların yaşama süresinde kayda değer bir artışa neden olmuşlar ve 11 günden 31.7 güne çıkarmışlardır, allojeneik lökoblastların yararlı bir etkisi görülmemiştir. Sinejeik lökoblastlar aktif olarak CTLA-4IG salgılamışlar ve allojeneik adacıkların olduğu çevrede immünosüpresyon yaratmışlar ve onların fonksiyonlarına devam etmelerine izin vermişlerdir. Lökoblastlar allojeneik olduğunda ise, alıcıdaki MHC eşitsizliği onları yok etmeye yetmiş ve CTLA-4IG’nin üretimini engellemiştir. Kronik reddetmeyle alakalı genlerİmmünosupresif ilaçlar ve organ korumasındaki gelişmelere rağmen bir allograft nakilden yıllar sonra hasar görmeye devam edebilir, bu yüzden kronik reddetme nakledilen organların başarısız olmasındaki en önemli etkendir. Histolojik olarak, kronik reddetme sırasında düz kas hücrelerinin nakil edilen organın damar ağı(?) etrafında hızla çoğaldığı ve bazen nakil aterosklerozuna (Atar damar duvarının esnekliğini yitirmesi ve sertleşmesi) neden olduğu görülmüştür, durumun bu son noktaya gelmesine pek çok faktör katkıda bulunur. Hücreler arası yapışma molekülü 1 (ICAM-1) gibi yapışma molekülleri ve vasküler endotelial-hücre büyüme faktörü gibi büyüme faktörleri artar ve teşvik edilebilir (inducible) nitrik oksit sintazın dengesi bozulur. ICAM-1ICAM-1 Ig süperfamilyasının bir üyesidir ve hücresel yapışma ve T-hücresi ko-uyarılmasında çok önemlidir. ICAM-1’in etkilerini ortadan kaldırıp T-hücresi aktivasyonunu azaltmaya yönelik yöntemler, böbrek allograftı hastaları ve ICAM-1 molekülüne karşı hedeflenmiş antikorlar kullanan klinik deneyler başarıyla yürütülmüş durumda. 18 hastalık bir çalışmada, anti-ICAM-1 antikoru (BIRR1) ölü vericilerden böbrek nakledilen ve nakil fonksiyonu gecikmesi riski yüksek olan hastalara verildi. BIRR1 serumunun yeterli bir miktarı (>10?g/ml) hem nakil fonksiyonu gecikmesi hem de reddetme olaylarının (p<0.01) kayda değer bir miktarda azalmasına neden oldu. Bu terapi mürin modellerde ICAM-1’in mRNA’sına hedeflenen anti-duyu oligonükleotitleri kullanmak için geliştirildi. Nitrik dioksitNakledilen organlardaki, vesselların intimal (iç) çoğalmaları kronik reddetmenin başka bir göstergesidir. İç kaplar tabakadan kaynaklanan nitrik dioksidin vasküler yara oluşumunun endojen bir inhibitörü olduğu hipotezini test etmek için, bir Sendai virüs virosomu iç kaplar tabaka hücreleri kaynaklı nitrik dioksit sintaz genini in vivo olarak nakletmek için kullanılmıştır. Von der Leyen ve meslektaşları, bir balon yara modeli kullanarak farenin karotid arterinin iç kaplar tabakasının bozulmasının ardından endothelial-hücresi nitrik oksit sintaz geninin transfer edilmesinin neointimal çoğalmayı %70 kadar düşürdüğünü ortaya koydular. Oksijen serbest radikalleriNakilden önce, çoğu organlar soğuk ortamda, tam bir kan kaynağı olmadan saklanır, bu olay soğuk iskemi etkisine neden olur. Bu, yeniden bağlanan kan kaynağını reperfusionu ile birleşince oksijen serbest radikallerinin neden olduğu hücre hasarı yaratabilir. Bu durumun kronik reddetme şansını kuvvetlendirdiği düşünülmektedir. Ciddi bir hasarı önlemek için, serbest radikalleri temizlemek üzere çözünebilir süperoksit dizmutaz (SOD) ex vivo olarak nakledilecek organa verilmiştir. Bugüne kadar, gen transferinde SOD’un kullanıldığı birkaç çalışma yapılmıştır. Bir araştırmada oksidasyon hasarı ile ilgili hastalıklar için SOD (yada aynı etkiye sahip katalaz) şifreleyen rekombinant adenovirüs kullanıldı. Farelerdeki bu akciğer-perfüzyon modelinde, iskemi-reperfüzyon hasarı değerlendirildi; ve sürpriz bir şekilde SOD’un fazla ifadesi iskemi-reperfüzyon hasarını kötüleştirdi. Hem SOD hem katalaz transgenlerinin ifadesi iskemi-reperfüzyon hasarındaki bu artışı engelledi fakat ondan koruyamadı. Uygulama yöntemleri ve gen tedavisi vektörleri için hücre hedefleriTimus içi uygulamaTimusiçi T-hücresi gelişimi prosesinin, nakil ve tolerans yaratma için kullanımı ilk olarak Posselt ve meslektaşları tarafından betimlenmiştir. Kendine tolerans (kendi dokusunda meydana gelmiş antijene cevap verememe) CD4- ve CD8- (çift negatif) olan T-lenfosit öncü hücreleri timustan geçerken oluşur. T-hücreleri timik epitel hücrelerindeki antijene maruz kaldıkları için, timustaki atijenle etkileşmeye yüksek eğilimi olan ve bu nedenle otoreaktif olan hücreler klonal silme prosesiyle negatif seleksiyona uğrar. TCR’leri timusiçi antijenlere eğilimi olmayan (yada çok az olan) fakat kendi MHC’sine karşı etkileşime yüksek eğilimi olan hücreler pozitif seleksiyona uğrarlar; ve bu hücreler gelişip, çoğalabilir ve çevrede daha büyük klonal populasyonlara genişleyebilirler/yayılabilirler. Knechtle ve meslektaşları, bir fare modelinde, bir gen tedavisi yöntemi kullanarak tolerans yaratmanın mümkün olduğunu gösterdiler. İlk olarak sinejeik alıcı kas hücreleri aldılar ve in vitro olarak bu hücreleri vericiden alınmış olan MHC sınıf I genleri ile transfekt ettiler. Bu hücreler daha sonra alıcının timüsüne enjekte edildi. Daha sonra alıcının çevresel bağışıklık sistemi, anti-lenfosit serumu kullanılarak potansiyel alloreaktif T-hücrelerinden temizlendi. Bunu alıcının bağışıklık sisteminin cevapsız kaldığı bir karaciğer nakli izledi. Takip eden bir çalışmada, verici soydan fareden MHC sınıf I tamamlayıcı (koplementer) DNA (cDNA), timik hücreleri yerlerinde transfekt etmek için, direkt olarak alıcının timüsüne verildi; polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) kullanılarak yapılan analizde timüste geçici olarak verici DNA’sına rastlandı (timositlerin timüsten dışarı verilmesi nedeniyle de bir süre daha sonra dalakta) Yukarıdaki yaklaşımlar ya DNA ile transfekt edilmiş hücreler yada çıplak DNA’nın kendisini kullanarak verici MHC genlerini alıcıya ulaştırmışlardır. DNA transfeksiyonu kullanılarak başarılmış gen tedavisinin verimi adenovirüs kullanılarak arttırılabilirdi. Adenovirüs vektörleri (yada sadece “Adenovirüs”) timüs içi uygulamalar için idealdir çünkü yüksek titrelerde üretilebilir ve çok çeşitli hücre türlerini transdüse edebilir. Genler, antijen sunan timik epitel hücrelerine değil gelişmekte olan timositlere de transfer edilebilir fakat immünojenik adenoviral antijenlere karşı merkezi tolerans (timüs, dalak ve kemik iliği gibi merkezi lenfoid organlardaki lenfositlerde oluşan tolerans) Ilan ve meslektaşları tarafından da ortaya konduğu gibi yaratılabilir. Çalışmalarında, rekombinant adenovirüsün timüs içine aşılanmasının nötralize edici antikorlar ve rekombinant adenovirüse karşı CTL’lerin orataya çıkışını inhibe ettiğini ortaya koymuşlardır. KaraciğerGen transferi ve organ nakliyle ilgili olarak karaciğerin pek çok ilginç özelliği vardır. Bazı durumlarda karaciğer organ nakli alıcılarının MHC-uyuşmazlığı olan nakilleri, nakil sonrası sistemik immünosupresyona gerek bırakmadan kendiliğinden kabul ettikleri olmuştur. Bu gözlemin nedeninin nakil sonrası verici MHC moleküllerinin çözünerek kan dolaşımına karışmasının ardından alloreaktif CTL cevabını aşağıya çekmesi olduğu hipotezi ortaya atılmıştır. Karaciğer kapı venası yada karaciğer arteri veya ikisi birden, viral yada non-viral gen tedavisi vektörlerinden herhangi birinin perfüzatını in vivo olarak vermenin en iyi yollarıdır. Chia ve meslektaşları bir çalışmalarında, perfüzyondan sonra etkili gen transferinin bir rapörtör gen kodlayan adenovirüs, tespit edilmiş soğuk korunmuş karaciğere hem karaciğer kapı venası hem de hepatik arterden verilerek elde edilebileceğini gösterdiler. Bu verim artışının nedeninin kısmen karaciğer içi mikro dolaşıma daha iyi ulaşımdan ve böylece virüs, hücre temaslarının artışından dolayı olduğu söylenmiştir.Fare modellerinde hepatik gen transferi için retroviral vektörlerde kullanılmıştır, lakin bu hücreler sadece aktif olarak bölünen hücrelerin transdüksiyonunda etkilidir bu yüzden hepatositleri bölünmeye teşvik etmek için retroviral transdüksiyondan önce kısmi bir hepatektomi gerçekleştirilmelidir. Kemik iliği hücreleriKemik iliği hücrelerinin, özelliklede haematopoietik gövde hücrelerinin önemi gen tedavisi de azımsanmaz. Kendini yenileme ve tüm kan hücresi yapıcı türlere farklılaşabilme potansiyeli, uzun dönem transgen ifadesi gerektiği durumlarda (genetik bozukluklar gibi) onları çok çekici hedefler haline getirir. HSC’lerin kemik iliği ve çevresindeki kanda aşırı düşük bir frekansta bulunması nedeniyle ne yazık ki ex vivo transdüksiyondan sonra takip eden in vivo bir biyolojik etki yaratacak kadar çok miktarda elde etmek çok zordur. HSC’lerin gen tedavisi için arındırılması ana olarak granülosit makrofaj koloni uyarma faktörü gibi bir ajan kullanarak, gövde hücrelerini kemik iliğinden hareketlendirip, çevre dolaşıma yöneltmek üzerine kuruludur; bundan sonra hücreler florasan-aktivasyonlu hücre sıralama yada antikor kaplı manyetik bilyalar gibi yöntemlerle seçilirler. Bu tür pozitif seleksiyon yöntemleri c-kit (faredeki gövde-hücresi faktörü alıcısı) ve CD38 (insanlarda) gibi gövde hücreleri için özel hücre yüzeyi izleri gerektirir. Negatif tüketme (kesinlikle gövde hücresi olmayan hücreleri dışarı atan) genellikle pozitif seleksiyonla kombine olarak kullanılan ayrı bir metottur. Gövde hücrelerine özgü yeni işaretler arama şu an üzerinde aktif olarak araştırma yapılan bir alandır. Klinik nakilleri göz önünde tutarsak, kemik iliği çok sık nakledilen bir dokudur, örneğin lökemiya yada başka hemotolojik hastalıklara karşı köklü bi sitotoksik terapi uygulanan hastalar için. Alıcıya, vericinin kemik iliği aşılanarak, alıcının nakilden önce uyumsuz bir organın alloantijenlerine maruz kalmasını sağlamak için kullanıldı. GvHD oluşması ihtimaline rağmen, bu yaklaşım harcanan emeğe değer. Alıcıların, vericilerden alınmış MHC transgenlerine maruz bırakılması daha özelleşmiş ve güvenli bir metottur; ayrıca canlı verici lenfositlerinin aşılanmasına gerek bırakmadığı için GvHD yaratan hücrelerin transferi olmadığı için bir risk taşımaz. MHC genlerinin sinejeik kemik iliğine ex vivo yada in vivo olarak transferi alıcıyı alloantijenlere maruz bırakma için bir yöntem olarak kullanılabilir. Kemik iliğine gen transferi kan yapıcı hücrelerdeki bağışıklık fonksiyonunu ayarlayan immüno düzenleyici molekülleri (sitokinler gibi) şifreleyen genleri nakletmek için kullanılabilir. Sykes ve meslektaşları radyasyona maruz bırakılmış bir fare üstüne ortaya koydular ki, retroviral bir gen tedavisi vektörü kullanarak, verici MHC sınıf I geninin verici soyu kemik iliği hücrelerine ex vivo olarak nakil öncesi transferi tek bir alloantijen yüzünden uyumsuzluk çıkaran deri aşılamalarının yaşama süresini arttırdı, fakat çoklu uyumsuz, tamamen allojeneik deri aşılamaları reddedildi.Wong ve meslektaşları, verici MHC sınıf I molekülü şifreleyen retroviral bir vektör kullanan benzer bir sistem üzerinde çalışma yaptılar. Bu sefer MHC haplotip H2k’li bir CBA fareleri nakil alıcıları olarak kullanıldı. İlk olarak 28 gün boyunca iki doz anti-CD4 monoklonal antikoru ve 5 X 106 kemik iliği hücreleri ile ön tedavi edildiler. Bu hücreler vericiye özel MHC sınıf I geni Kb taşıyan retroviral vektörlerle ex vivo olarak transdüksiyona uğratıldılar. Bu tolerizasyon rejiminin sonucu olarak, fareler vericiye özel [C57BL/10 (H2b)] kalp nakillerini süresiz olarak kabül edebildiler. Bu çalışmanın önemli bir klinik manası vardır, çünkü nakledilen bir organın uzun süreli kabul edilmesi için alıcının nakil edilen organ üzerinde bulunan her tür verici MHC molekülüne maruz bırakılmasına gerek olmadığını ortaya koymuştur. Bu tolerejenik (yada cevapsız) durum, bağışıklık sisteminin gücünü azaltmamaktadır; bağışıklık sistemi her hangi bir üçüncü parti antijene karşı yine tüm gücüyle saldırmaktadır. Gen transferi vektörleriVektörler gen tedavisinde, daha sonradan transgen(ler) trafından şifrelenmiş tedavi edici proteinleri ifade edecek alakalı genleri nakleden araçlardır. Alakalı genlerden ayrı olarak bir gen tedavisi protokolünde en önemli faktör vektör seçimidir ve bu başarı yada başarısızlığı belirler. Ne yazık ki, “iyi evrensel vektör” diye bir şey yoktur; şu anda kullanımdaki tüm vektörler hem avantajlara hem dezavantajlara sahiptirler. Örneğin bir vektör, hedef hücrelere çok etkili bir şekildi girebilir, fakat girdikten sonra güçlü bir bağışıklık cevabına neden olur ve bu da hücrenin bağışıklık sistemi tarafından yok edilmesine neden olur. Vektör seçerken pek çok faktörün göz önünde tutulması gerekir. En önemlileri: 1- transgenin ifade edilmesi gerekli zaman uzunluğu2- hedef hücrenin bölünme durumu3- hedef hücrenin türü4- transgenin büyüklüğü5- aşılanacak vektöre karşı bir bağışıklık cevabı oluşma potansiyeli ve bunun zararlı olup olmadığı6- vektörü birden fazla kez uygulama imkanı7- vektörün üretim kolaylığı8- mevcut tesisler9- güvenlik unsurları10- düzenleyici unsurlar Viral gen transferiMilyonlarca yıldır, virüsler bitki, hayvan ve insan hücreleri dahil her türlü hücreye gen transfer ediyorlar. Viral gen transferi deneysel tekniği bu doğal yetenekten gelişmiştir, ve bilim adamları ile hekimlere gerçek avantajlar sunmaktadır:1- özel hücre bağlama ve giriş özellikleri2- transgenin hücrenin çekirdeğine etkili bir şekilde hedeflenmesi3- hücre içi degradeden kaçınabilmesiViral vektör sistemlerinin çoğunun geliştirilmesinde kullanılmış olan genel prensip, yaban tipinde (doğada bulunan değişmemiş hali) bozulmamış bir virüsün güvenli ve etkili gen transferi için modifiye edilmesidir. Örneğin, viral replikasyonla ilişkili genler modifiye edilebilir yada silinebilir, ve böylece yeni rekombinant virüs “replikasyon arızalı” hale gelir ve gen tedavisi protokollerinde kullanılmak için daha güvenli hale gelir. (Şekil 4)Genelde, virüs tarafından nakledilmesi gereken transgen moleküler biyolojik teknikler kullanılarak viral genomun içine konmalıdır; transgenler genellikle viral replikasyon genlerinin çıkarılmasıyla oluşan boşluğa eklenir. Genelde, viral vektörün doğal hali ne kadar azaltılmışsa, (virulansla ilgili genlerin ne kadar büyük kısmı çıkarılmışsa) virüs gen tedavisi protokollerinde kullanılmak üzere o kadar emniyetlidir. Genin boyutu, viral genomdaki potansiyel boşluğa uydurulmalıdır, eğer yeni viral genom çok büyük ise, enfekte edici bir partiküle sığdırılamaz. Vektör olarak kullanılan virüslerin çoğu replikasyonyon genlerinden mahrum olup, kendilerini normal hücrelerde kopyalayamadıkları için, transgene sahip rekombinant virüs, hücre hattında daha yüksek titrelere kadar büyütülmelidir. Bu hücre hattı, virüsün replike olabilmesi için gereken tüm tamamlatıcı genleri (daha önceden çıkarılan genler) içeren bir hücre hattıdır. Rekombinant viral partiküller, daha sonra paketleyici hücre hattından canlı bulaşıcı virüsler olarak arındırılıp, in vivo yada ex vivo olarak hücreleri yada dokuları enfekte etmek (transdüksiyona uğratmak) için kullanılır. Retroviral VektörlerRetroviridae spumavirüs (köpüklü virüsler), Moloney-mürin-lentivirüs-ilişkili virüsler [örneğin, Moloney mürin lökemya virüsü (MMLV) ve insan endojen retrovirüsleri C familyası (HERV-C)] ve lentivirüsleri [örneğin. Human immünodeficiency virus tip 1 (HIV-1) ve tip 2 (HIV-2)] içeren geniş bir RNA virüsleri familyasıdır. Retroviral virionların çapları 80 nm’den 130 nm’e kadar değişir, ve genomları uzunlukları 3.5 ila 10 kb arasında olan, iki eş pozitif-duyu tek-iplikli RNA moleküllerinden oluşur. Genomlar, entegraz ve ters transkriptaz enzimleri ile birlikte bir kapsid ile örtülüdür. Retroviral vektörler şu an için klinik denemelerde en yaygın olarak kullanılan viral vektörlerdir.Retrovirüsler, sadece aktif olarak mitoza uğrayan hücreleri transdüksiyona uğratırlar, pluripotent (bir çok çeşitli hücre tipine gelişme yeteneğinde olan hücreler) HSC’lere gen transfer eden protokollere uygundurlar. Retroviral vektörler uzun dönemde iyi gen ifadesi oluştururlar ve teknik olarak üretilmeleri kolaydır. Fakat düşük viral titreler (genelde ml’de 1 x 107 koloni oluşturan ünite) verirler ve çok nadir olsa da yardımcı virüs kontaminasyonu olasıdır ve dikkatle izlenmelidir. MMLVMiller labaratuvarından LNSX serisinden vektörler gibi, bugün gen tedavisi uygulamalarında kullanılan retroviral vektörlerin çoğu MMLV bazlıdır. Replikasyon gag, pol ve env bölgeleri çıkarılarak engellenmiştir. gag bölgesi kapsid proteinlerini kodlar, pol bölgesi RNA bağımlı DNA polimeraz (ters transkriptaz) ve entegraz kodlar, env bölgesi ise alıcı tanıma ve kılıf demirleme içik gerekli proteinleri kodlar. Genom ayrıca, her iki ucunda uzun son tekrarları (LTR’ler) içerir ki bunlar DNA sentezlemede ve viral genlerin transkripsiyonun düzenlenmesinde hayati rol oynarlar. Örneğin, LNSX vektöründe, LTR bir neomisin-direnç işaretleyici geninin [neomycin-resistance-marker gene] (transdüksiyona uğramış hücreleri seçmek için kullanılan) transkripsiyonunu yürütür, bir iç Simian virüs 40 (SV40) promoteri ise transgenin transkripsiyonunu yürütür. gag, pol ve env gen ürünleri, daha önce bu genlerin transger edilip stabil bir biçimde ifade edildiği tamamlayıcı paketleme hücre hattı tarafından sağlanmalıdır. Bir retroviral vektör plazmidi paketleyici hücre hattına (pA317 gibi) sokulduğu zaman viral RNA üretilir, virionların içine yerleştirilir, ve ortama salgılanır. Ml başına 1 x 107 koloni-oluşturan üniteye kadar viral titreler bu şekilde elde edilebilir. Elde edilen viral partiküller gag, pol ve env genlerinden yoksun olduğu için her partikül sadece kendini hücrenin genomuna entegre edebilir, daha fazla viral partikül üretemez. Transdüksiyonla nakledilmiş DNA zincirleri kararlı bir şekilde hedef hücrenin kromozal DNA’sına entegre edilirler ve böylece hücrenin bölünmesiyle oluşacak oğul hücrelere de geçerler. LentivirüslerRetrovirüsler ailesinin en yeni keşfedilen üyeleri retrovirüsleri lentivirüsler olarak bilinen bir alt sınıfında üye olan insan bağışıklıkyetersizliği virüsleridir(HIV’ler). HIV’lerden türetilmiş olan gen tedavisi vektörleri, MMLV retrovirüs vektörlerine göre pek çok avantaja sahiptirler. Lentivirüs vektörleri aktif olarak bölünen hücrelerin yanı sıra, bölünmeyen hücreleri de transüksiyona uğratabilirler, bu yüzden gen transferi araçları olarak çok daha yararlıdırlar. Genetik materyallerini host hücrenin genomuna entegre ettikleri için, lentivirüslerin transgenlerin uzun zamanlı, stabil ifadesini sağlayacak potansiyel vardır. Lentivirüslerin, immünolojik amaçlarla gen tedavisi vektörleri olarak kullanılması çok heyecan vericidir çünkü lentivirüslerin CD4+ T hücreleri, makrofajlar ve HSC’lere karşı olan doğal bir tropizmaları vardır; bu lentivirüsleri HIV ve AIDS enfeksiyonunu önlemek yada tedavi etmek amacında olan gen tedavisi yaklaşımları için çok yararlı araçlar kılar. Vestikuler stomatitis virüsü G proteininin lentiviral kılıfa verilmesi gibi gen modifikasyonları bu vektörün tropizmasını genişletmiştir. Bu vektörler şimdi sistik fibrosisin gen tedavisi için solunum epitel hücrelerini hedeflemek üzere kullanılabilmektedir. AdenovirüslerAdenovirüsler, kapsid çapı 70-100 nm, 252 kapsomerden (240 hekzon, 12 penton) oluşan, kılıfsız, ikozahedral, çift iplikli DNA’lı virüslerdir. Hedef hücrenin genomuyla birleşmezler, bunun yerine host hücrenin çekirdeğinde ekstrakromozal bir yapı olarak kalırlar. Replikasyon-kusurlu rekombinant adenovirüsler klinik denemelerde en çok kullanılan ikinci viral vektör grubudur. Adenovirüsler insanları yaygın olarak enfekte ederler, ilk izole edilebilmeleri 1953’te aküt solunumsal semptomları olan ABD acemi erlerinden, Rowe ve meslektaşları tarafından başarıldı. Temel (dönüşmemiş) hücre kültürleri bu erlerin adenoitlerinden elde edilmiştir, ve kültürdeki hücrelerin virüsün varlığı yüzünden kendiliklerinden dejenere olduğu gözlenmiştir. Bugüne kadar 47 adenovirüs serotipi tanımlanmıştır, hafif soğuk algınlığından febrile paryngtise kadar pek çok rahatsızlıkla ilişkileri saptanmıştır. Ad2 ve Ad5 üzerlerinde en çok çalışılanlardır ve gen tedavisi uygulamalarında en yaygın olarak kullanılan serotiplerdir. Ağır rahatsızlıklarla alakaları yoktur, sadece hafif soğuk algınlığı oluştururlar. Adenovirüsün 36-kb genomu iki ana bölgeye bölünebilir, virüsün replikasyon çevrimi sırasında genlerin ifade edildiği zamana göre, erken (E) geç (G). Erken genlerin 4 bölgesi vardır, bunlar E1, E2, E3 ve E4 olarak isimlendirilirler, geç genlerin ise G1, G2, G3, G4 ve G5 (L1-5 ingilizce) 5 kodlama ünitesinde oluşan bir tek bölgesi vardırAdenovirüslerin E1 bölgesi E1A ve E1B olarak ikiye ayrılır. E1A gen ürünü viral prometerler bağlayarak diğer adenoviral transkripsiyon ünitelerinin ifade edilmesini aktive eden bir viral transkripsiyon ünitesidir. E1B bölgesi hücresel p53 tümör bastırıcı proteinle etkileşime giren 55-kD proteinini kodlar. p53, host hücrenin devrinin ilerleyişini G1 fazından S fazına ki bu faz viral replikasyon için optimaldir, regüle eder. E1B p53’den ayrı olarak viral E4 proteinlerini de bağlar, bu iki madde ortak olarak çalışıp hostun protein sentezini kapatırlar. E2 bölgesi viral DNA polimeraz ve anenovirüs tek iplikli DNA bağlama proteinini kodlar. E3 bölgesi adenovirüsün in vitro replikasyonu için gerekli değildir fakat virüse enfekte hücrelerin CTL’ler ve TNF-a tarafından öldürülmesini engelleyerek, host defans mekanizmalarına karşı bir miktar koruma sağlar. E4 bölgesi (1) viral ve hücresel protein ifadesi (2) viral DNA replikasyonu (3) host proteinlerinin sentezinin kapatılmasıile alakası olduğu bilinen proteinler kodlar. Geç genler (G1-G5) viral DNA replikasyonunun ilk adımında ifade edilir, ve virion oluşumu için gerekli yapısal polipeptitleri kodlarlar. Yeni sentezlenmiş viral partiküllerin birikmesinden kaynaklanan hücre iskeleti ve zarının bozulması, hücrenin çökmesine ve virüsün yayılmasına neden olur.E1 bölgesi viral replikasyon için gereklidir; bu yüzden E1 bölgesi suni olarak çıkarılmış adenovirüsler, replikasyon kusurlu olarak görülür. Replikasyon-kusurlu bir adenovirüste, E1 bölgesi ifade edilecek trangen ile doldurulabilir. Daha büyük genler yerleştirebilmek için ve bunun yanında virüsün immünojenliğini azaltmak için vektörden E3 ve E4 bölgelerinin silinmesi gibi bir işlemle daha fazla genetik materyal çıkarılması daha önce uygulanmıştır; bu tür rekombinant virüslere genelde “bağırsaksız” denir. Gen tedavisi için, hem in vivo hem de ex vivo olarak neredeyse her türlü hücre cinsinde adenovirüslerin transdüksiyon verimi diğer viral vektörlerle karşılaştırıldığında yüksektir. Nakiller için, adenovirüslerin belirgin bir avantajı düşük sıcaklıklarda (örneğin. 4ºC) hedef hücrenin yüzeyine tutunabilmesidir. Adenovirüsün kapsid polipeptitlerinin yapısal stabilitesinden dolayı, viral partiküller ml başına 1 X 1013 plak oluşturan ünite (pfu) gibi yüksek bir titreye arındırılıp konsantre edilebilirler, fakat ml başına 1 X 1010 pfu gibi bir titre daha alışılmıştır. Retroviral titreler çok daha düşüktür (ml başına 1 X 107 pfu) çünkü kapsidleri yapısal olarak kararsızdır ve sezyum klorid gradyanında arındırılıp, konsantre edilemezler. Adenovirüslerin bir başka avantajı da adenovirüs genomunun insan genomuna entegre olmayıp, hedef hücrenin çekirdeğinde kendini eşlemeyen ekstrakromozal bir yapı olarak kalmasıdır; lakin bunun ayrıca çok düşük bir ihtimalle de olsa, insan onkojenlerini aktive etme ve insan tümör bastırıcı genin işleyişini bozma ihtimali vardır. İn vivo olarak bir vektör olarak adenovirüs kullanılmasının bir büyük dezavantajı, kapsidden türemiş peptitlere karşı oluşan CTL cevabıdır; bu cevap vektör tarafından transdüksiyona uğratılmış hücrelerin yok edilmesine, lokal doku kaybına ve iltihaba neden olabilir. Adenovirüs tarafından kodlanan yabancı transgen ürünlerinin peptitlerini sunan host hücrelerin, CTL’nin aracılık yaptığı yıkıma hedef olduğu gösterilmiştir. Adenovirüsler çok rastlanan virüsler olduğu için, insanları büyük bir çoğunluğu spesifik serotiplerden en az bir tanesinin bağışıklığına sahip. Gen tedaviside bu aynı serotipin kullanılması durumunda neredeyse her zaman hızlı ve güçlü bir bağışıklık cevabı oluşur, öyle ki adenovirüs vektörünün verilmesinden günler sonra bile hastanın serasında yüksek miktarda anti-adenovirüs antikoruna rastlanır. Bu tür vektörlerin alıcılarını screen’erek daha önceden karşılaştıkları serotipler belirlenebilir, ve başka bir serotip vektör olarak kullanılabilir. Fakat, bu yaklaşım değişik serotiplerden çok geniş bir rekombinant vektörler panelinin mevcut olmasını gerektirir. Bir başka potansiyel problem ise, aynı serotipteki vektörün tekrar verilmesi ile oluşacak güçlü ikincil bağışıklık cevabıdır. Adenovirüs tarafından kodlanmış bir transgenin ifade edilme periyodu oldukça kısadır. İfade rapor edildiğine göre “makul” bir seviyede in vivo olarak 14 gün sürmektedir; ancak bağışıklık cevabının manipulasyonu daha uzun ifade periyotlarına da neden olmuştur. Bu kısa ifade süresi ana olarak bir ölçüye kadar da transgenin kendisine (özellikle transgen normalde kişide ifade edilmiş değilse [yabancı] CTL cevabına neden olan viral polipeptitlerin ifade edilmesinden kaynaklanır. Adenoviral genom kendisini hedef hücrenin genomuna entegre etmediği için, sadece oğul hücrelerden (eğer hedef hücreler bölünüyorsa) birisi transgene sahip olacaklardır ve böylece transgene sahip hücrelerin sayısı yarıya inecektir. Adenoviral gen transferi trangenin sadece bir kerelik transferinin gerektiği, büyüme faktörü terapisi gibi, uzun dönem ifadenin tersine büyüme faktörünün geçici ifadesinin gerektiği durumlar için idealdir. Nakil toleransı yaratmaya yönelik protokollerde, adenoviral vektörün alıcıya nakilden önce verilmesi, alıcıda uzun dönem immmünolojik tolerans yaratacak düzenleyici T-lenfosit populasyonunun oluşmasını sağlamaya yetecektir. Adeno-benzeri virüslerAdeno-benzeri virüs (AAV) vektörleri adenovirüs vektörlerinin sunduğu, geniş host hücre spektrumu dahil avantajların çoğuna sahip olup, bazı durumlarda nispeten daha yüksek transdüksiyon verimine sahiptirler. Ayrıca, yüksek derecede hücre ölümüne (sitopatojenisite) neden olan adenovirüsün tersine, AAV’ler hedef hücrelerde çok az hasara neden olurlar. AAV ayrıca stabil olarak belli yerlerde, host hücrenin genomuna (insanlarda kromozom 19’da) entegre olur ki bunun daha uzun süren transgen ifadesi gibi yararlı bir etkisi vardır. Bununla beraber, AAV’lerin ana-hücre kültürlerinin transdüksiyonunda retroviral vektörlere göre kayda değer bir biçimde düşük verimli olduğuna dair kanıtlar vardır. Ana-hücre transüksiyonlarında, AAV vektörlerinin çoğu host genomun içine entegre olmaz, onun yerine ekstrakromosal olarak kalır, bu verimsizlik in vivo uygulamalardaki yararlılığını azaltmaktadır. Herpes simpleks virüsüHerpes simpleks virüsü (HSV) vektörleri çeşitli uygulamalar için geliştirilmektedir, bunların içinde Parkinson hastalığı, habis gliomas (bir nevi beyin tümörü), beyinsel iskemisi (gerekli gıdayı alamayan beyin dokusunun beslenememekten zarar görmesi) gibi hastalıkların tedavisi gibi nöronal dokuyu hedefleyen gen transfer protokolleri vardır. HSV, host hücrenin çekirdeğinde ekstrakromosal bir DNA elemanı olarak kalır, çevre sinir sistemindeki duyusal nöronlarda ve bazı merkezi sinir sistemi dokularında uzun ömürlü belirtisiz enfeksiyonlar yaratma gibi kusursuz bir yeteneğe sahiptir. Bu olay, hedef nöronal dokuda uzun zamanlı gen ifadesi için fırsat yaratır. HSV vektörlerinin ayrıca geniş host hücre spektrumları vardır, ve büyük gen eklemelerini kabul edebilirler, ve replikasyon için gerekli en-erken (IE) genlerinden çoklu silme işlemleri ile hedef hücrelere karşı daha az sitotoksik hale getirilmişlerdir ve güvenlikle ilgili kaygılar azalmıştır. Şu anda HSV nin bir gen tedavisi vektörü olarak kullanılmasıyla ilgili en önemli sorum klinik kullanımındaki güvenliktir, çünkü bu virüsün yaban tipinin insan beyninde lytical bir şekilde çoğalıp, potansiyel olarak çok ciddi ensefalit (beyinin iltihabi lezyonu) e neden olduğu bildirilmiştir. Vaccinia virüsüVaccinia virüsü (ineklerde çiçek hastalığına neden olan virüs) şu anda nakil çalışmaları için vektör olarak kullanılmasada, kanser gen tedavisisi için geliştirme altındadır. Vaccinia virüsü, dünya çapında çiçek hastalığının yok edilmesinde kullanılmıştır, ve güvenli bir canlı aşı maddesi olduğunu ortaya konmuştur. Vaccinia virüs vektörleri host hücrenin genomuna entegre olmazlar, bununla birlikte büyük transgenler barındırabilirler ve aşırı şekilde immünojeniktirler. Vaccinia virüsü hastaları tümör antijenlerine karşı bağışık hale getirmek üzere büyük genomuna tümör antijen genleri yada bağışıklık cevabını kuvvetlendiren proteinler kodlayan genler yerleştirilerek kullanılabilir. Transgenlerin çoğu in vivo olarak yüksek seviyelerde ifade edilirler, bu tümor antijenine karşı normal durumda kanserli hücreyi öldürmeye yetmeyecek kuvvette olan, spesifik bir bağışıklık cevabına neden olur. Eğer gerekli ise, geniş kapasitesi sayesinde vektöre birden fazla gen klonlanabilir. Viral olmayan gen transferiViral vektörlerden transgenlere yer açmak, iltihabi cevapları azaltmak, yada güvenliklerini arttırmak amacıyla gerekli olmayan genler çıkarılabilir; bu virüsün basitleştirilmesini gerektirir, bazen de aşırı bir şekilde. Geri kalan, ilgili genlerin yüksek seviyelerde, yüksek bir derecede düzenlenmiş kendine özgü bir biçimde, kontrollü bir periyot boyunca (uzun yada kısa olabilir) ifade edilmesi için dizayn edilmiş suni bir vektör kabuğu olabilir. Aynı sonuçları elde etmek için başka bir yaklaşım tarzı ise, hücrelerin çekirdeklerine genetik materyali basit bir şekilde aşılayan bir sistem yaratmaktır. Bu bakış açısı, geçtiğimiz birkaç yılda yoğun araştırmaların odağı olmuştur ve bu araştırmalar birkaç viral olmayan vektörün geliştirilmesiyle sonuçlanmıştır. LipozomlarEn temel formunda, lipozomlar bir katyonik amfifil ve bir nötral fosfolipid (tipik olarak, dioleoyl- fosfatidiletanolamin) olmak üzere iki lipid türünden oluşurlar. İkiside de ticari olarak mevcuttur. Lipozomlar, kendiliklerinden DNA’ya bağlanıp, yoğunlaştırarak hücrelerin plazma zarlarına yüksek eğilimi olan kompleksler oluştururlar; bu endositoz olayı ile lipozomların sitoplazmaya alınmasına neden olur. Bu temel protokolün pek çok adaptasyonu denenmiştir ve değişen seviyelerde gen ifadesine neden olmuşlardır. Fuzijenik virozomlarÇok yakın geçmişte, viral transfer vektörlerinin bazı avantajları, lipozomların basitlik ve güvenliği ile birleştirildi ve ortaya fuzijenik virozomlar çıktı. Virozomlar, Sendai virüsünün zar birleşme proteinleri, plasmit DNA’yı kaplamayan lipozomlarla yada antiduyu uygulamaları için oligodeoksinükleotitlerle birleştirilerek oluşturuldu. Virozomlardaki viral proteinlerin doğasından kaynaklanan hücre zarlarıyla birleşme yeteneği sayesinde bu hibrid vektörler nükleik asitlerini hedef hücreye çok etkili bir şekilde transfer ederek, iyi gen ifadesi veriyorlar. Her viral vektörün genomuna eklenebilen transgenin büyüklüğü ile ilgili bir limiti vardır, virozom ve lipozom teknolojilerinde böyle bir limit bulunmamaktadır. 100 kilobaz çifte kadar genler ex vivo ve in vivo olarak fuzijenik virozomlar kullanılarak nakledilebilmiştir. DNA-ligant birleşmesi/çiftiDNA-ligant çifti iki ana bileşenden oluşur: DNA-bağlayıcı bir alan ve hüce-yüzeyi alıcıları için bir ligant. Transgen bu şekilde spesifik olarak hedef hücreye yönlendirilebilir ve orada alıcı-aracılığında endositoz ile ilçeri alınır. DNA-ligant kompleksi endositik yola girdikten sonra, çift, endozom lizozomla birleştiğinde muhtemelen yok olacaktır. Curiel ve meslektaşları, adenovirüsten türemiş bir domaini ligantın hücre yüzeyi alıcısı parçasıyla birleştiren bir metod kullanarak bundan kaçınabilmişlerdir. Çiftin bu noktadan sonra, özelleşikliği adenovirüsler kadardır, geniş bir host hücre spektrumuna bağlanabilirler; ayrıca çiftin endozom bir lizozom tarafından yok edilmeden önce endozomu terk edip sitoplasmaya (endozomoliz diye bilinen bir proses ile) girmesini sağlayan bir adenovirüs karakteristiğine sahiptirler. Çıplak DNAViral olmayan gen transferi teknikleri için en basit fikirlerden biri arındırılmış DNA’nın plazmitler şeklinde kullanılmasıdır. Bu yaklaşım, DNA aşılamaları için, diğer protokollerle birlikte kullanılmıştır, ve gen tedavisi ile ilgili pek çok durumda denenmiştir. Bu yaklaşımın basitliğine rağmen çalışmalar transfeksiyon veriminin çok düşük olduğunu ortaya çıkarmıştır ve kullanımını sınırlandırmıştır. Verici fare ırkından alınan MHC sınıf I antijenini kodlayan plazmit DNA’nın, bir doz anti-lenfosit serumu ile birlikte aşılanması, takip eden karaciğer nakillerinde vericiye özel tolerans yaratmıştır. Verici DNA’sına timüste enjeksiyondan 4 gün sonrasına kadar, dalakta ise enjeksiyondan 7 gün sonrasına kadar rastlanmıştır. Balistik gen nakliBu fiziksel metod mikro taşıyıcıların kullanımı gerektirir. (genelde altın partikülleri yada herhangi bir başka inert madde) Bu partiküller DNA ile kaplanır ve gen tabancası denilen patlayıcı yada gaz-itmeli bir balistik cihaz ile yüksek hızlarda ateşlenir. Partiküller hedef hücreye girdikten sonra, DNA micro taşıyıcılardan yavaşça ayrılır, ve yararlı olacak seviyelerde gen transkripsiyonu ve tercümesine neden olur. Bu teknik deneysel olarak geniş çapta kullanılmıştır, ama klinik kullanımı ortaya çıkarılabilir yüzeylerle sınırlıdır çünkü ateşlenen partiküller, dokunun derinliklerine ulaşamazlar. Muhtemel klinik kullanım alanları sidik torbası üretelyumu, kornea, epitel hücreleridir. CaPO4 transfeksiyonuCaPO4 transfeksiyonu, moleküler biyologlar tarafından transgenleri hücrelere in vitro olarak aşılamada yıllardır başarıyla kullanılan nispeten verimli kimyasal bir metottur (%10). Takip eden deneylerde ve klinikte kullanılan vektörlerin çoğunun üretimindeki protokollerin önemli bir parçası olsa da, bu metod in vivo uygulama için uygun değildir. Promoter daraltılmasıGen tedavisi vektörlerinin başarısı için alakalı gene uygun bir promoter bağlanması şarttır. Bir promoter genin üstünde bulunan, mRNA ve ardından protein sentezi için üzerine proteinlerin (transkripsiyon faktörleri, DNA polimeraz) bağlandığı düzenleyici bir DNA zinciridir. Deneysel ifade vektörlerinin ve gen tedavisi vektörlerinin çoğu, klonlayacakları esas (sürekli) genlerin yüksek seviyesi yüzünden patojen virüslerden elde edilen promoter elemanları kullanırlar Çeşitşi gen transfer çalışmalarında sitomegalovirüs(CMV), Rous sarkoma virüsü (RSV) ve SV40’tan elde edilen promoter ve arttırıcı elemanlar kullanmışlardır ve cesaret verici başarılar elde edilmiştir fakat ifade seviyesi, kullanılan vektör, vektörün verilme şekli ve transdüksiyona uğratılan hücrenin türü dahil pek çok faktöre bağlıdır. Araştırmacılar tarafından en çok karşılaşılan problemlerden biri trangenlerin çok düşük seviyelerde ve geçici olarak ifade edilmeleridir. Bu kötü ifadelerden sorumlu moleküler mekanizma çok yetersiz bir biçimde tanımlansa da, ana neden promoterin daraltılması olabilir. Promoter daraltmanın gen tedavisi alanındaki önemi göz önüne alınınca, bu problemle direkt olarak ilgilenmek için dikkate değer birkaç çalışma yapılmıştır. Deneysel sistemlerde gösterilmiştir ki, adenoviral vektörlerin in vivo olarak uygulanması belirli yada belirsiz bağışıklık cevapları aracılığıyla sitokin üretimine neden olmaktadır. Bu sitokinler daha sonra transgeni taşıyan adenovirüs tarafından enfekte edilmiş hücreleri etkileyip, sitokinlerin arabululuk ettiği hücresel sinyaller başlatacaklar ve transgen ifadesini ayarlayacaklardır/kontrol altına alacaklardır. Qin ve meslektaşları, pek çok viral promoter tarafından kontrol edilen transgen ifadesinin IFN ve TNF inhibe edildiğini ve bu iki sitokininde birlikte işleyen etkileri olduğunu keşfetmişlerdir. CMV ve RSV’den türetilen promoterler sitokin uygulamasına karşı en hassas olanlardır Yine rekombinant adenovirüs kullanan başka bir fare modelinde Harms ve Splitter, nötralize edici anti-IFN monoklonal antikorunun in vivo olarak verilmesinin transgen ifadesini arttırdığını göstermişlerdir. Moleküler seviyede, SV40, CMV ve RSV’den türetilen promoterlerin hepsi aynı interferon cevap zincirine sahiptir. IFN’in hücre yüzeyinde etkileşime girmesinden dolayı oluşan çekirdeksek faktörler bu viral promoterlerdeki elemanlara bağlanırlar ve bu transgenin ifade edilmesini inhibe eder. Yangıya neden olan sitokinlerin olmadığı bir ortamda güçlü, ana viral promoterler in vitro olarak memeli ifadelerinde kullanılmıştır ve başarı elde edilmiştir. Bu güçlü viral promoterlerin kullanımı doğal olarak klinik gen tedavisi protokollerinin geliştirilmesi bakımından ideal olarak kabul edilmiştir. Bununla beraber, transgen ifadesinin düşük seviyede olması genellikle rastlanan bir olgudur ve bunun nedeninin vektörün belirli bir bileşeninden çok, tamamının dizaynından kaynaklandığı düşünülmektedir. Gen tedavisi ifade sistemlerinin de yaygın iki olgu da viral promoter ve arttırıcı elemanlardır. İn vitro ifade vektörlerinde ve in vivo gen tedavisi vektörlerinde kullanılan virüsler ve izole edilmiş viral promoterler enfekte olmuş hücrelerin ürettiği sitokinlerden ters bir biçimde etkilenebilirler. Bu yüzden gen transferi için trangenin ifadesinin gerektiği anda ve yerde vektörün verileceği ortamda olacak faktörler tarafından yukarı çekilebilecek promoterler seçmek mantıklıdır. Örneğin MHC sınıf I promoteri immüno-ayarlayıcı gen tedavisi uygulamaları için daha uygun olacaktır çünkü, IFN gibi yangısal sitokinler aslında transkripsiyonu arttırmak için bu promoter üzerine tesir ederler. İlk Gen Tedavisi İnsanda ilk gen tedavisi denemesini 1990’da Dr. French Anderson gerçekleştirdi. Ex vivo gen tedavisi stratejisinin kullanıldığı yöntemde adenozin deaminaz enziminin (ADA) eksikliğinden kaynaklanan hastalığın tedavisi amaçlanmıştı. ADA eksikliği, çok seyrek rastlanan genetik bir hastalıktır. Normal ADA geninin ürettiği enzim, savunma sisteminin, normal fonksiyonlarını yerine getirebilmesi için gereklidir. ADA eksikliği olan hastalarda genin yaban tii kopyası yoktur ve sahip olunan yetersiz ya da mutant kopyalarsa, işlevsel ADA üretememektedirler. ADA eksikliğiyle doğan çocuklarda, ciddi boyutlarda bir savunma sistemi sorunu vardır ve sık sık ağır enfeksiyonlara yakalanırlar. En ufak bir virüs enfeksiyonu bile yaşamı tehlikeye atabilir. Eğer tedavi edilmezse, hastalık genellikle çocuğun birkaç yıl içinde ölümüyle sonuçlanır. ADA eksikliğinin ilk insan gen tedavisi denemesi olarak seçilmesinin bazı nedenleri vardır.Bu hastalık, tek bir gendeki bozukluktan kaynaklanır ve bu durum olası bir gen tedavisinin başarı ihtimalini artırır. Ayrıca bu gen, çok daha karmaşık kontroller altındaki pek çok başka genin aksine, basit bir sistemle kontrol edilmektedir:Sürekli ekspresyon. Enzimin çok az miktarda üretilebilmesi bile klinik yararlar sağlamakta, yüksek miktarda üretilmesiyse zarar vermemektedir. Sonuç olarak, üretilecek ADA proteinin miktarının çok doğru şekilde kontrol edilmesi gerekmez. Bu ilk insan gen tedavisi 2 hasta çocuk üzerinde gerçekleştirilmiştir. Tedavide, hastaların hücreleri (T-lenfosit) alınarak laboratuar şartlarında doku kültürü yoluyla çoğaltılmıştır. Daha sonra normal insan ADA geni, retrovirüs vektörü yardımıyla bu hücrelere nakledilmiştir. Virüs hücrelere girerek genetik materyale geni yerleştirmiştir. Genetik olarak başarıyla seçilen hücreler seçilerek, yaklaşık 10 gün boyunca çoğaltılmıştır. Son aşamada da, düzeltilmiş bu hücreler kan naklini andıran biçimde damardan hastalara geri verilmiştir. Bu işlem yani T hücrelerinin hastadan alınması, laboratuar ortamında düzeltilmesi ve hastaya geri verilmesi, tedavinin ilk 10 ayı içinde her 6-8 haftada bir tekrarlanmıştır. Daha sonraysa bu nakillere 6 ile 12 ayda bir devam edilmiştir. Tedavi sonucunda iki çocukta da iyileşme kaydedilmiştir. Bu ilk insan denemesinden sonra sistik fibrosis, yüksek serum kolesterolü (hiperkolesterolemi), bazı kanserler ve AİDS gibi hastalıklarla başa çıkmak için gen tedavileri tasarlanmıştır.

http://www.biyologlar.com/gen-tadavi

Genetik Kod Nedir ?

Hemoglobinin dinamik yapısı, memelinin kanındaki oksijen aktarımından sorumludur. Tek bir aminoasit değişikliği hemoglobinin lifler oluşturmasına yol açabilir. Genler, fonsiyonel etkilerini, genellikle, hücredeki fonksiyonların çoğundan sorumlu, proteinlerin üretimiyle ifade ederler. Proteinler amino asit zincirleridir ve bir genin DNA dizisi (bir RNA aracılığıyla) bir proteinin kendine has dizisini üretmede kullanılır. Yazılım (transkripsiyon) denilen bu süreç, genin DNA dizisine kaşılık gelen bir diziye sahip bir RNA molekülü üretimiyle başlar. Ardından, bu mesajcı RNA molekülü translasyon denilen bir süreçle, RNA dizisindeki enformasyona karşılık gelen bir amino asit dizisi üretmede kullanılır. RNA dizisindeki her üç nükleotitlik grup bir kodon olarak adlandırılır, bu kodonların her biri proteinleri oluşturan 20 amino asitten birine karşılık gelir. RNA dizisi ile amino asitler arasındaki bu ilişkiye genetik kod adı verilir. Bu enformasyon akışı tek yönlü olur; yani enformasyon nükleotit dizilerinden proteinlerin amino asit dizisine aktarılır, proteinden DNA dizisine aktarılmaz. Bu olgu Francis Crick tarafından “moleküler biyolojinin merkezî dogması” olarak adlandırılmıştır. Genetik kod: DNA, bir mesajcı RNA aracılığıyla, protein kodlamak için üçlü bir kod kullanır. Bir proteini amino asit dizisi, o proteinin üç boyutlu yapısını oluşturur, ki, bu da proteinin fonsiyonuyla yakından ilişkilidir. Bunlardan bazıları, kollajen proteinince oluşturulmuş lifler gibi, basit yapılı moleküllerdir. Enzim denen proteinler başka proteinlere ve basit moleküllere bağlanabilirler, bağlandıkları moleküllerdeki kimyasal reaksiyonları kolaylaştırarak (proteinin kendi yapısını değiştirmeksizin) katalizör rolü oynarlar. Proteinin yapısı dinamiktir; örneğin hemoglobin proteini, memeli kanında oksijen moleküllerinin alınması, taşınması ve salınmasını kolaylaştırırken eğilip bükülerek farklı biçimler alır. DNA’daki tek bir nükleotitin farkı bile, bir proteinin amino asit dizisinde bir değişikliğin olmasına neden olabilir. Proteinlerin yapıları kendi amino asit dizilerinin sonucu olduğu için de, böyle bir değişiklik o proteinin özelliklerini değiştirebilir; örneğin proteinin özelliklerini, o proteinin yapısında istikrarın bozulmasına veya o proteinin diğer protein ve moleküllerle etkileşiminde değişiklikler olmasına yol açacak şekilde, değiştirebilir. İnsanlardaki kalıtımsal hastalıklardan orak hücre anemisi adlı kan hastalığı bu duruma örnek olarak gösterilebilir. Bu hastalık, hemoglobinin β-globin bölümünü belirleyen kodlama bölgesindeki tek bir baz farklılığından kaynaklanır; bu bir bazın farklı olması, hemoglobinin fiziksel özelliklerinin değişmesine yol açan bir amino asiti değişikliğine neden olur. Fiziksel özelliklerinin değişmesinin sonucunda ortaya çıkan hemoglobinin “orak hücre” versiyonları, birbirlerine yapışırlar, üstüste yığılarak lifler oluştururlar. Bu lifler proteini nakleden alyuvarların biçiminin bozulmasına yol açar. Orak biçimli hücreler kan damarları içinde rahat akamazlar, parçalanma veya damarı tıkama eğilimlidirler. Bu sorunlar sonunda kişide bu hastalıkla ilgili tıbbi rahatsızlıklara yol açar. Bazı genler RNA’da kopyalanmakla birlikte proteine çevrilmezler ki, bunlara “kodlamayan RNA” molekülleri denir. Bu ürünler, bazı durumlarda, kritik hücre fonksiyonlar ile ilgili yapılarda rol alırlar (Ribozomal RNA, taşıyıcı RNA gibi). RNA aynı zamanda, diğer RNA molekülleriyle "hibridizasyon" etkileşimleri yoluyla düzenleyici etki rolüne sahip olabilir. (Örneğin mikroRNA) Doğuştan gelenler - sonradan kazanılanlarSiyam kedilerinin, pigment üretiminde ısıya-duyarlı bir mutasyonları vardır. Genler, bir organizmanın işleyişiyle ilgili tüm enformasyonu içermekteyse de, çevre, nihai fenotipin belirlenmesinde önemli bir rol oynar. Genetik faktör ile çevre faktörü ikilemi, “doğuştan gelenler ile sonradan kazanılanlar” anlamında kullanılan, İngilizce “nature versus nurture” (kısaca, nature vs. nurture, doğaya ve yetişme ikilemi) deyişiyle ifade edilir. Bir organizmanın fenotipi kalıtım ile çevrenin etkileşimine bağlıdır. “Isıya duyarlı mutasyonlar” olgusu bu duruma örnek olarak gösterilebilir. Genellikle, bir protein dizisi içinde değişen bir amino asit, onun davranışını ve diğer moleküllerle etkileşimini değiştirmez; fakat yapının istikrarını bozar. Yüksek sıcaklıkta moleküller daha hızlı hareket ettikleri ve birbirleriyle çarpıştıkları için, böylesi bir amino asit değişimi, proteinde yapısının bozulmasıyla ve işleyişinin zayıflamasıyla kendini gösteren bozukluklara yol açar. Düşük sıcaklıklı ortamlarda ise proteinin yapısı istikrarlı kalır ve işleyişi normal halde devam eder. Bu mutasyon türü siyam kedisinin kürkünde renk bakımından gözle görülür halde kendini gösterir: Pigment üretiminden sorumlu bir enzimdeki mutasyon, derideki yüksek sıcaklıklı bölgelerde yapısal istikrarının bozulmasına ve işleyişinin zayıflamasına yol açmaktayken bacak, kulak, kuyruk gibi daha soğuk bölgelerde protein, işleyişini zayıflatmadan sürdürür; böylece kedi, uç bölgeleri koyu renkli bir kürke sahip olur. Gen düzenlemesi Transkripsiyon faktörleri DNA’ya bağlanarak ilgili genlerin transkripsiyonuna etkide bulunur. Bir organizmanın genomu binlerce gen içermekle birlikte, bu genlerin hepsinin de belirli bir anda aktif olmaları gerekmez. Bir gen, mRNA transkripsiyonu gerçekleştiğinde (ve proteine çevrildiğinde) “ifade olmuş” demektir. Genlerin ifadesini denetleyen birçok hücre yöntemi vardır. Mesela proteinler yalnızca hücre ihtiyaç duyduğunda üretilirler. Transkripsiyon faktörleri genin transkripsiyonunu ya teşvik etmek ya da engellemek suretiyle düzenleyen proteinlerdir. Örneğin, Escherichia coli bakterisinin genomunda triptofan amino asitinin sentezi için gerekli bir seri gen vardır; fakat triptofanın hücrede kullanıma hazır hale gelmesinden sonra, bu genlere artık ihtiyaç kalmaz. Triptofanın varlığı genlerin faaliyetini doğrudan etkiler; triptofan molekülleri “triptofan represörü”ne (bir transkripsiyon faktörü) bağlanırlar, bağlanınca represörlerin yapısını öyle değiştirir ki, represörler genlere bağlanır. Triptofan represörü genlerin transkripsiyonu ve ifadesini durdurur, ve dolayısıyla, triptofan sentezi sürecinin “olumsuz geri beslemeli” (negative feedback) düzenlemesini sağlamış olur. Gen ifadesindeki farklılıklar, özellikle "çok hücreli organizmalar"da belirgindir, bu tip canlılarda hücrelerin hepsi aynı genomu içermelerine karşın, farklı gen kümelerinin "ifadesi"nden kaynaklanan çok farklı yapı ve davranışlara sahiptirler. Çok hücreli bir organizmadaki tüm hücreler, tek bir hücreden türerler. Bu tek hücrenin farklı hücre tiplerine farklılaştığı süreç sırasında, dış ve hücreler arası sinyallere tepki verir, aşamalı olarak farklı gen ifade şekilleri kurarak farklı davranış tipleri oluşturur. Çok hücreli organizmalarda yapıların gelişiminden tek bir gen sorumlu değildir; bu farklı davranış tipleri birçok hücre arasındaki karmaşık etkileşimlerden doğar. Ökaryotlarda kromatinde yapısal özellikler genlerin transkripsiyonunu etkiler. Bu özellikler “epigenetik”tir (üst-kalıtsal) ; çünkü etkileri DNA dizisinin üzerinde yer alır ve bir hücre kuşağından diğerine aktarılan kalıta haizdir. Epigenetik özelliklerden olayı, aynı ortamda oluşan farklı hücre tipleri çok farklı özelliklere sahip olabilirler.   Kaynak: http://tr.wikipedia.org

http://www.biyologlar.com/genetik-kod-nedir--1

Nokta mutasyon nedir ? Nokta mutasyon çeşitleri nelerdir ?

Nokta ya da gen mutasyonları, DNA nükleotit dizisinde oluşan ve gelecek nesile aktarılabilen değişiklikler olarak adlandırılırlar.Nokta mutasyonlar, genellikle bir veya birkaç nükleottitte meydana gelen mutasyonlardır. DNA'da baz çifti yer değiştirmeleri sonucunda ya da bir baz çiftinin girmesi ve çıkması (mikroinsersiyon-mikrodelesyon) sonucunda oluşurlar. Tüm mutasyon durumlarında olduğu gibi nokta mutasyonlar sonucu meydana gelen fenotipik değişimler de, nokta mutasyonun neresinde gerçekleştiğine bağlıdır.Üreme hücrelerinde oluşan nokta mutasyonları döllere aktarılır. Örneğin, orak hücre anemisinde hemoglobinin bir polipeptit zincirini sentezleyen geninde bir nokta mutasyonu oluşmuştur. Bu ise tek bir nükleotitte değişme (kalıp DNA zincirinde), anormal bir proteinin üretilmesine neden olur. Timin yerine adenin girmesi, mRNA’da adenin yerine urasilin gelmesine ve bu da translasyonda valin adlı amino asitin yanlışlıkla proteinin yapısına girmesi bu hastalığın temelini oluşturur.ÇeşitleriÇeşitli nokta mutasyon tipleri vardır. DNA’ya baz ilavesi (insersiyon) ya da çıkarılması (delesyon) en zararlı iki mutasyon tipidir. Kodonların kayma sonucu yanlış okunmasına çerçeve kayması mutasyonu (frameshift) denir. Baz çifti eklenmesinde, eğer üçüncü bazda bir değişme meydana gelirse çoğunlukla bir değişme olmaz. Örneğin, GGC yerine GGU olursa gene glisin aminoasiti polipeptite eklenmiş olur. Diğer yer değiştirmeler ise değişik biçimlerde sonuçlanabilir. Baz eklenmesi ya da çıkması ise değişik amino asitlerin eklenmesini sağladığı gibi, durma kodlarının okunmasına da sebep olabilir.Karşılıklı olan bir pürin-pirimidin (örn. A-T) çiftiyle başka bir pürin-pirimidin (örn. G-C) çiftinin yer değiştirmesiyle oluşabileceği gibi, bir pirimidin-pürin (örn. C-G) ile bir pürin-pirimidin (örn. G-C) bazının çaprazlama olarak yer değiştirmesiyle de oluşabilir. Bu tür mutasyonlar kendiliğinden oluşabileceği gibi, bazı bazların benzerleriyle yer değiştirmesiyle de ortaya çıkabilir.Nokta mutasyonları genellikle tek bir kodonu etkilediğinden çok büyük değişimlere yol açmaz.Örneğin, mutasyona uğramış kodon aynı aminoasidi kodlamaya devam eder ya da proteinin işlevini değiştirmeyen başka bir aminoasit kodlanabilir. Ama bazı durumlarda, DNA molekülündeki tek bir nükleotidin değişmesi bile çok önemli sonuçlar doğurabilir. Örnek olarak orak hücreli kansızlık verilebilir. Bu hastalık kalıtsaldır. Eğer bu hastalık böyle bir nokta mutasyonu nedeniyle meydana geliyorsa ve eğer çocuk mutasyona uğramış geni iki ebeveyninden de alıyorsa bunun sonuçları kötü olabilir.Bir aminoasidi kodlayan bir kodonu hiçbir a.a’yı kodlamayan bir kodona, örneğin bir sonlama kodonuna (stop kodonu) dönüştüren mutasyonlara “Anlamsız Mutasyon” denir. Bu tür mutasyonlar, protein sentezinin normalden önce sonlanmasına, dolayısıyla genin biyolojik işlevini görememesine yol açar. Bir aminoasidi kodlayan kodonun, başka bir aminoasidi kodlayan kodona dönüşmesine ise “Yanlış Anlamlı Mutasyon” denir.Eksilme ya da eklenme mutasyonları, nokta mutasyonlarından çok daha önemli değişikliklerin sorumlusudur. DNA zincirinde bir ya da birden fazla bazın eksilmesi ya da eklenmesi, genellikle eklenme ya da eksilmenin olduğu noktadan başlayarak kod okuma çerçevesinin kaymasına yol açar. Bu yüzden gen yapısında önemli değişiklikler meydana getirir. Örneğin:TAG GGC ATA ACG ATT dizisinde, ilk kodonda oluşan bir mutasyonla bir A bazının eklendiği varsayılırsa, bu yeni dizi TAA GGG CAT AAC GAT T şeklinde okunmaya başlanacak ve bu farklı dizi, okuma çerçevesindeki kayma nedeniyle bambaşka bir aminoasidi kodlayacaktır. Birden fazla kodonda ortaya çıkan bu tür değişikliklerin daha önemli ve ciddi sonuçlar doğurması doğaldır. Mutasyona uğramış DNA dizileri de tıpkı normal DNA dizileri gibi eşlenir,çoğalır ve dölden döle normal diziler gibi aktarılır. Mutasyon geçirmiş kalıtsal bilgi ancak yeni bir mutasyonla eski durumuna dönebilir. Geri dönüşlü mutasyon denen ikinci mutasyon özgün genin yapısını onarır ve yeniden normal işlevini kazandırabilir; bazen de, ilk mutasyonun oluştuğu bölgeden başka bir bölgede ortaya çıkan baskılayıcı mutasyon denen ikinci bir mutasyonun ilk mutasyonun etkisini tamamen ya da bir ölçüde yok edebilir. Eşeyli olarak üreyen insanda ve diğer tüm üstün yapılı canlılarda mutasyonlar, oluştukları hücreleri cinsinden iki grupta incelenebilir. Eşey hücrelerinde oluşan mutasyonlara “Tohumsal Mutasyon”, bunların dışındaki tüm diğer hücrelerdeki mutasyonlara ise “Somatik Mutasyon” denir.Somatik mutasyonların en çarpıcı örneği mavi gözlü insanlarda gözlenebilir. Mavi göz, bir pigmentin eksikliğinden ileri gelen çekinik(resesif) bir karakterdir. Ortaya çıkabilmesi için hem anneden hem de babadan çekinik karakter genini (b) alması gerekir. Baskın karakter geninden (B) bir tane bile alan insanlar kahverengi gözlü (Bb) olurlar. Bazen ender olarak, mavi gözlü insanların -genelde bir- gözünde kahverengi bir bölge görülür. Bu özellik büyük olasılıkla, göz hücrelerinde oluşan ve b genini B’ye değiştiren bir somatik mutasyonla oluşur. Ancak bu tür mutasyonlar eşey hücrelerini etkilemediğinden kuşaklara aktarılamaz. Ama mavi gözlü iki insanın kahverengi gözlü çocuklarının olması ancak eşey hücrelerindeki bir mutasyon sonucunda ortaya çıkar. Özellikle tohumsal mutasyonlar, kalıtımın incelenmesinde ve insan evriminin gelecekteki yönünü belirleyen ipuçları olarak da incelenmeye değer olgulardır.SebepleriUltraviyole ışınları, X ışınları gibi iyonize radyasyon, kozmik ışınlar, radyoaktif materyallerin emisyonları gibi yüksek enerjili radyasyon, mutasyonlara neden olur. İyonize radyasyon, basit tek baz değişimlerine sebep olabilir. Bazı mutajenik kimyasallar, etkilerini doğrudan bir bazı başka bir baza değiştirerek yaparlar. Örneğin, nitroz asidi sitozindeki amino grubunu deamine ederek Urasil oluşturur. SonuçlarıYeni oluşan mutasyonların çoğu doğal dengeyi bozduğu için zararlı, hatta kalıtsal hastalıkların birçoğunda olduğu gibi ölümcüldür. Bu zararlı genlerin toplumda yayılmasını önleyebilmek, ancak mutasyona uğramış kalıtsal bilgiyi taşıyan canlının üreme yeteneğinin azalmasına ya da yok olmasına bağlıdır.Bir dış etkinin mutasyona yol açabilmesi (mutajen olması) için hücre içine girip etkinliğini gösterebilmesi gerekir. Örneğin Güneş’in morötesi ışınları, girim gücü düşük olduğu için yalnızca deri hücrelerinde somatik mutasyona yol açabilirken, girim gücü yüksek olan X ışınları ya da atom bombası ışımaları tohumsal mutasyona yol açabilen çok güçlü etkenlerdir. Bu tür mutasyonların birçok örneği yakın zamanda Çernobil patlaması sonucunda çevredeki birçok canlı türünde gözlenmiştir. Günümüzde bile bu patlama sonrası etrafa saçılan radyoaktif maddelerin neden olduğu somatik mutasyonların görünür sonuçları vardır. Halen Rusya ve Karadeniz Bölgesi’ndeki kanser oranları çok yüksektir.Mutasyonun diğer bir sonucu da hücre bölünmesindeki kontrol mekanizmasını ortadan kaldırabilmesidir. Bunun bilinen en tehlikeli sonucu ise hücrenin kontrolsüz bölünmesi yani kanserdir.

http://www.biyologlar.com/nokta-mutasyon-nedir-nokta-mutasyon-cesitleri-nelerdir-

CANLILARIN ÇEŞİTLİLİĞİ VE SINIFLANDIRILMASI İLE İLGİLİ SORULAR

A) Aşağıda Verilen Bilgileri Doğru (D) veya Yanlış (Y) Olarak İşaretleyiniz. ( ) 1-Sınıflandırma basamaklarında ‘’tür’’ den ‘’alem’’e doğru basamaklarda bulunan birey sayısında ve çeşidinde azalma olur. ( )2-İki canlı karşılaştırıldığında homolog yapı benzerliği çoksa bu iki canlı birbiriyle uzak akrabadır. ( ) 3-Mantarlar sınıflandırmada bitkiler ile aynı alem içerisinde yer almaz. ( ) 4-Tek hücreli canlıların tamamı aynı alem içersinde yer almaz. ( ) 5-Omurgalı hayvanlarda kapalı dolaşım sistemi görülür. ( ) 6-Memeli hayvanlar sıcakkanlı canlılardır. ( ) 7-Solucanlar yassı, yuvarlak ve halkalı olmak üzere üç gruba ayrılırlar. ( ) 8-Hayvanlar alemindeki canlıların tamamı hazır besin alarak beslenen çok hücreli organizmalardır. ( ) 9-Bitkiler fotosentez ile organik bileşikleri sentezleyip depolayarak insan ve hayvanların temel besin kaynağınıoluşturur. ( )10-Mantarlar, çok hücreli klorofil bulunduran kendi besinlerini üretebilen canlılardır. B ) Aşağıda Verilen Cümlelerdeki Boşluklara Uygun Sözcükler Yerleştiriniz. 1- Hücrenin temel kısımları ……………., …………….. ve …………….olarak incelenir. 2- Mitokondrilerin kendilerine özgü ………bulunur. Bu yüzden kendilerini eşleyebilir. 3- Kapalı tohumlu bitkiler tohumdaki ……………. sayısına göre, tek çenekli ve çift çenekli olarak ikiye ayrılır. 4-Çam, ardıç, ladin, köknar, sedir ve servi gibi kozalaklı bitkiler ………………………. dur. 5-Kurbağalar, suda ve karada yaşamaya uyumlu oldukları için, ………….. olarak adlandırılır. 6- ………..……….. kabuklular, örümcekler, çok ayaklılar ve böcekler olmak üzere dört gruba ayrılır. 7- Kuşların ön üyeleri bir çift ………… şeklinde farklılaşmış olup tüylerle örtülüdür. 8- Halkalı solucanlar, solucanların en gelişmiş grubu olup, ……………. dolaşım sistemine sahiptir. 9- …………….özelleşmiş bir koloni örneğidir. 10- Öglena …………. bulundurduğu için ……………. yaparak kendi besinini üretebilir. 11- Bazı hayvanlarda kalp 4 odacıklıdır. Kirli ve temiz kan birbirine karışmaz. Bu tür hayvanlara ……..……………………………………………………… denir. 12- Damarsız tohumsuz bitkilere örnek ………………………………………………………………. dır. 13- Öglena bazı bilim adamları tarafından hayvan sayılır. Bunun nedeni yapısında bulunan …………….……………………………………….. dır. 14- :…………………………………………………. Arkeler çöplerde ve çiftlik gübresinde yaşarlar. 15- Bakterilerin hücre duvarı …………………………………………………………… denilen polisakkaritten yapılmıştır. 16- Ampirik sınıflandırma (tanımlayınız) :…………………………………………………………………..………………………………………………………………………………………………………………………17- Çekirdekte bulunan DNA, proteinlerle birlikte ………………………………………………….. yapıyıOluşturur. 18- Hücre şeklinin oluşmasında, organellerin yer değiştirmesinde hücre iskeleti yapısından ……………….………………………………………………………. görev alır. 19- Tüm hücrelerde bulunan zarsız organel …………………………………………………………… dır. 20- Büyük moleküllü sıvı maddelerin hücre içerisine alınması olayına ………………………………….………… denir. C)Aşağıdaki Sorularda Doğru Seçeneği İşaretleyiniz. 1) Aşağıdaki canlılardan hangisi diğerlerinden farklı şubede incelenir? A) Böcek B ) Kene C) Kelebek D) Örümcek E) Balık 2) Aşağıdaki bitkilerden hangisi damarlıdır? A) Kara yosunları B ) Eğrelti otları C) Likenler D) Ciğer otları E) Su yosunları3) Aşağıda eşleştirilmiş canlılardan hangileri aynı alemde bulunur? A) Paramesyum-Süngerler B ) Süngerler- Algler C) Şapkalı mantarlar-Küf mantarlarıD) Hidra- Algler E) Planarya- Ciğer otları4) Quercus alba’nın en yakın akrabası aşağıdakilerden hangisi olabilir? A) Papaver somniferum B ) Viola odarato C) Quercus suber D)Geranium robertianum E)Acer rubrum 5. Aşağıdaki bitkilerden hangisi farklı gruptandır? A) Patlıcan B ) Patates C) Tütün D) Ayçiçeği E) Eğrelti otu 6. Aşağıdaki hayvanlardan hangisi omurgalıdır? A) Midye B ) İstiridye C) Salyangoz D) Kaplumbağa E) İstakoz 7)Aralarında ortak özellikler en fazla olan canlılar, aşağıdaki doğal sınıflandırma basamaklarından hangisinde bulunur? A) Tür B ) Cins C)Familya D) Takım E)Sınıf 8) Aşağıdakilerden hangisi mantarların özeliklerinden değildir? A)Tamamı üreticidir B ) Çok hücreli ve tek hücreli olanları vardır C) Saprofit ( çürükçül ) ve parazit beslenenleri vardır. D)Gerçek kökleri yoktur E) Glikojen bulundurur 9) I. Kaplumbağa II. Kurbağa III. Sazan balığı IV. Kartal V. Geyik Yukarıda verilen omurgalı hayvan örneklerinin en basit yapılı canlıdan karmaşığa doğru sıralanması aşağıdaki seçeneklerden hangisinde doğru biçimde yer alır? A) I, II, III, IV ve V B ) II, III, I, IV ve V. C) III, I, II, IV ve V. D) III, II, I, IV ve V E)V, IV,III, I ve II 10) Bakteriler, aşağıda belirtilen özelliklerden hangisine göre sınıflandırılmaz? A) Gram boyasıyla boyanmalarına göre B ) Beslenme şekillerine göre C) Metabolizma sonucu artık ürünlerine göre D) Şekillerine göre E) Oksijen ihtiyaçlarına göre 11) Bazı bakteriler, inorganik maddeleri oksitleyerek başka maddelere dönüştürürler ve bu sırada kimyasal enerji elde ederler. Bu enerji yardımıyla organik besin sentezlerler.Bu olay aşağıdakilerden hangisidir? A) Fotosentez B ) Kemosentez C) Çürütme D) Fermantasyon E) Hidroliz 12) Hayvan türlerinde embriyonun ilk oluşum evrelerinde, aşağıdaki sınıflandırma basamaklarından hangisinin özellikleri ilk olarak ortaya çıkar? A) Şube B ) Cins C)Familya D) Takım E)Sınıf 13) Canlıların iki adla adlandırılması (binomial sistem) hangi sistematik birimdeki canlılar için geçerlidir? A) Sınıf B ) Cins C)Familya D) Takım E) Tür 14) Endosimbiyotik hipotez, ökaryotlardaki mitokondri ve kloroplast organellerinin, prokaryotlardan köken aldığını savunur. Buna göre, aşağıdakilerden hangisi ‘’Endosimbiyotik Hipotezi’’ desteklemek amacıyla kullanılmaz? A)Mitokondri ve kloroplastların halkasal DNA’ya sahip oluşB ) Çoğalma şeklinin bakterilerle benzerlik göstermesi C) Prokaryotlarla ökaryotların protein sentezinde aynı aminoasitleri kullanmalarıD) Ribozomlarının prokaryotlarınınkine benzemesi E) Ökaryot canlılarda simbiyotik yaşayan prokaryotların oluşması15) Aşağıdakilerden hangileri bakteri hücresinin hayvan hücresinden farkını belirtir? A) Hücre duvarı B ) Ribozom C)Hücre zarıD) Sitoplazma E) DNA ve RNA 16) Aşağıdaki canlı çiftlerinden hangisi ototrof olabilir? A) Amip-Virüs B ) Mantar- Mavi yeşil alg C) Öglena-Bakteri D) Kene-Kuş E)Bakteri-Virüs 17) Aşağıdaki canlılardan hangisinde spor oluşumu canlı sayısının artışına neden olmaz? A)Mantar B )Bakteri C)Pazmodyum D)Eğrelti otu E)Küf 18) Aşağıdakilerden hangisi bitkisel ve hayvansal hücrelerin her ikisinde de bulunur? A)Klorofil B )Hücre zarı C)Büyük koful D) Hücre duvarı E)Plastid 19) Aşağıdaki yapılardan hangisi hücre çekirdeğinde bulunmaz? A)Çekirdekçik B )Kromatin C)DNA D)RNA E)Mitokondri 20) Aşağıdaki maddelerden hangisi protein değildir? A)Hemoglobin B)Enzim C)Kolesterol D)Antikor E)İnsülin

http://www.biyologlar.com/canlilarin-cesitliligi-ve-siniflandirilmasi-ile-ilgili-sorular

Bakterilerden Genomik Kaset

Bakterilerden Genomik Kaset

MIT (Massachussets Teknoloji Enstitüsü) mühendisleri E.Coli bakterisindeki genomu uzun vadeli depolama aygıtına çevirdi. Mühendisler biyoloji tabanlı bu depolama işleminin silinebilir ve kolay işlenebilir olmasını umut ediyor. Bununla birlikte çevre ve tıbbi izleme sensörleri gibi uygulamalar içinde bir umut var.Elektrik mühendisliği profesörü, bilgisayar uzmanı ve biyoloji mühendisi Timothy Lu, “Bilgiyi bu yolla çok uzun vadeli olarak saklayabilirsiniz” diyor. Bir an bu bakterilerin çevrenizde hatta bağırsaklarınızda yaşadığını düşünün. Bu bakterileri günlerce hatta aylarca dışarıya koyup sonra geri getirip nicel olarak ne olduğunu görebilirsiniz.Araştırmanın sahibi Lu, Science dergisinde 13 Kasım’da açıklanan yeni stratejiye göre, depolama için bellek sınırlarının bu mevcut yöntemle üstesinden gelineceğini açıkladı. Bu yeni yöntemle çok sayıda genomik düzenleyici elemanları sınırsız miktarda bilgi saklayabilir. Lu ve yüksek lisans öğrencisi Fahim Farzadfard, araştırma için analog hafızaya depolama için yeni bir sistem kurdular. “Neler ortaya çıkabilir? Ne kadara maruz kalabilir?” ya da “Ne kadar sürer?” gibi verileri elde etmek için bir genomik teyp tasarlayan araştırmacılar herhangi bir bakteriyel DNA dizisine yeni bilgiler yazıyorlar.İstikrarlı Bellek MIT mühendisleri E.Coli bakterisini biyoloji tabanlı bellek şeklinde programlayıp bilgileri burada saklamak için hücrelerde üretilen rekombinaz enzimiyle DNA’ya veya belirli bir dizi arasını hedefleyip buraya ekleyebilirsiniz. Ancak bu DNA sadece aktif varlığı önceden belirlenmiş moleküller ya da ışık başka bir tür etken girişiyle üretilebilir. Sonra DNA üretilir, önceden programlanmış genom DNA içerisine eklenir. Bu genom DNA’nın her yerinde olabilir. Dolayısıyla Genom bant kaydedici izlenir ve nerede olduğunun sinyali yazılır. Bu sürece bir kez maruz kalan bakteri belleğinde bilgileri ömür boyunca saklar ve nesilden nesile aktarılır. Bu saklanan bilgiyi almanın ve silmenin bir kaç farklı yolu vardır. Eğer DNA’ ya işlevsiz bir genom parçası takılırsa, bir hücrede saklanan bir bellek olup olmadığı bu şekilde ortaya çıkarılacaktır. Veya araştırmacılar bir genin hedef dizilerini değiştirirler.Bu araştırmada araştırmacılar hücre tarafından üretilen biyoloji tabanlı sinyal ve molekülleri tespit etmek için ışık, laktoz metabolit olarak adlandırılan IPTG ve bir antibiyotik türevi olan aTc elemanlarını kullandılar. Bilgileri silmek için aynı noktaya farklı bir DNA parçası eklemek şu anda çok verimli, ama üzerinde çalışılıyor. Kaliforniya Üniversitesi, San Diego’ da Yrd. Doç. Shawn Douglas diyor ki, “Bu çalışma çok heyecan verici çünkü bir çok yararlı yeteneği, tek bir sisteme entegre edebiliyorsunuz: uzun ömürlü, analog, paylaştırılmış genomik depolama, ile çeşitli okuma seçenekleri.” diyor. Büyük ölçüde artan toplam bilgi miktarını bütün bir bakteri nüfusu saklayabilir ve bunlardan geri alınabilir.Bakteriyel SensörlerBu aygıt çevre uygulamaları için kullanılabilir. Örneğin; okyanuslardaki karbondioksit seviyeleri, asitlik veya kirleticiler gibi etkenler izlenecektir. Buna ek olarak, bakteriler, birinin sindirim sistemini izleyerek diyet gibi konularda ya da bağırsaktaki bir hastalığı tespit etme gibi konularda bize yardımcı olabilir. Tabi ki bakteriler bu şekilde tasarlanabilirse.Lu, ”Bu bakteriler mühendislikte işimize yarayabilir. Özellikle biyolojik bilgisayarlar olarak. Karmaşık işlemlerin ve çok zor hesaplamaların yapılacağı bir aygıta dönüşebilir.” diyor. “Bir tüpün içine milyarlarca bakteri yerleştirerek belli depolama ve bilgi işlem gibi işlemlere başlayabiliriz. Bu bize büyük bir enerji tasarrufu getirecektir” diyor Lu. “Başka bir olası uygulama ise beyin hücrelerine yerleştirip belirli bir hastalığın olup olmadığını tespit etmek için kullanılabilir. Bu DNA’ da sakladığınız bilgilerin dönüşü olabilir. Yani bir şey hakkında yazıp sonrada bunları ayıklayabilirsiniz.” diyor Lu.Önemli Not: Bu makalenin ilk hali Gerçek Bilim’de yayınlanmıştır.Referanslar ve İleri Okuma•Massachusetts Institute of Technology. (2014, November 13). Bacteria become ‘genomic tape recorders’, recording chemical exposures in their DNA. ScienceDaily. Retrieved June 16, 2015 from www.sciencedaily.com/releases/2014/11/141113142006.htm•http://newsoffice.mit.edu/2014/bacteria-storage-device-memory-1113•Farzadfard, T. K. Lu. Genomically encoded analog memory with precise in vivo DNA writing in living cell populations. Science, 2014; 346 (6211): 1256272 DOI: 10.1126/science.1256272 http://www.biyogaraj.com

http://www.biyologlar.com/bakterilerden-genomik-kaset

 
3WTURK CMS v6.03WTURK CMS v6.0