DNA'yı Yaşam Molekülü Olarak Ortaya Çıkarmak

DNA genetik bilginin taşıyıcısı olarak nasıl keşfedildi? Öğrenmek için okumaya devam edin...

20. yüzyılın ilk yarısı boyunca bilim insanları, kromozomdaki proteinlerin nesilden nesile aktarılmış olan genetik bilginin temelini oluşturduğuna inanmaya devam ettiler. Onlara göre DNA, bu kadar karmaşık bilgiyi taşıyabilecek kadar basit bir molokül olamazdı.

1944'te Oswald Avery, Colin MacLeod ve Maclyn McCarty, pnömoni olan Streptococcus pneumoniae'ye neden olan bakteri ile çalışarak genetik bilginin taşıyıcısı olarak DNA'nın rolünün gösterilmesine yardım etti.

Bununla birlikte, çalışmalarına, Frederick Griffith adlı bir İngiliz bakteriyolog tarafından bir başkanlık başlatıldı ve "dönüştürme prensibi" adı verilen bir şey tespit edildi.

Frederick Griffith "dönüştüren ilkeyi" tanımladı.

Frederick, Streptococcus pneumoniae bakterilerinin iki türünü inceledi. Biri, S türü olarak adlandırıldı, düz duvarlara sahipti ve farelere enjekte edildiğinde ölümcül idi. İkinci tür R'nin pürüzlü duvarları vardı ve farelere enjekte edildiğinde ölümcül değildi. S türü, fare bağışıklık sisteminden korunmasına yardımcı olan şekerlerden yapılmış bir kat nedeniyle düzgündü. Pürüzlü R bakterileri pürüzlü idi çünkü şeker tabanı yoktu ve bu yüzden fare bağışıklık sisteminden korunmadılar.

Frederick, türleri daha da araştırmak için bir dizi deney yaptı.

Önce S bakterilerini ısıyla öldürdü ve farelere enjekte etti. Fareler hayatta kaldı.
Daha sonra yaşayan R bakterileri ile birlikte ısıyla öldürülen S bakterileri enjekte etti. Fareler öldü.
Bu farelerin kanı üzerinde çalıştıktan sonra, bir şekilde pürüzlü R bakterileri pürüzsüz S bakterilerine dönüşmüş olan canlı S bakterileri bulmakta olması şaşırttı.
Sonra bunun sorumlusu bir "dönüştürücü ilke" vardığı sonucuna vardı.

Peki bu tam olarak neydi? Bakterilerdeki proteinler, S bakterileri üzerindeki şeker tablası, fare bağışıklık sistemi veya RNA ve DNA nükleik asitleri miydi?

Test tüplerinde çalışarak, farklı bileşenleri ayırmak için ısı ile öldürülen S hücrelerini parçalamak için deterjanı kullandılar:

Daha sonra hangi bileşeni 'dönüştüren ilke' olarak tanımlamak için bileşenleri birer birer yok ettiler. Ekip, sonuçlarını 1944'te yayınladı.

Önce ısı ile öldürülen S bakterilerini pürüzsüz şeker katını parçalayan bir enzimle birleştirdiler. Daha sonra şeker kaplamasız S bakterilerini R bakterileri ile karıştırdılar ve R bakterilerinin S bakterilerine dönüştüğünü buldular. Dolayısıyla 'şekillendirme ilkesi' şeker tabakasında değildi.
Daha sonra, bakterilerdeki tüm proteinleri yok etmek için protein sindiren enzimler eklediler ve yine R bakterileri ile karıştırıldığında R, S'ye dönüştü. Yani "dönüştürücü ilke" açıkça bir protein değildi.
Daha sonra, alkol kullanarak nükleik asitleri, DNA ve RNA'yı izole ettiler. Ardından RNA'yı RNAaz enzimi kullanarak yok etti, sadece DNA'yı bıraktı. R bakterileri ile karıştırdılar ve R'den S'ye geçiş gerçekleşti. Yani, RNA değildi.
Sonunda DNAaz kullanarak çözeltideki DNA'yı yok ettiler, R bakterileri ile karıştırdılar ve hiçbir dönüşüm gerçekleşmedi, R bakterileri pürüzlü kaldı. Yani, 'dönüştüren ilke' DNA olmalıdır!

Hershey-Chase Deneyleri

1952'de Alfred Hershey ve Martha Chase'in yaptığı deneyler, Avery, Macleod ve McCarty'nin çalışmalarından elde edilen bulguları daha da destekledi. Hershey ve Chase, genetik bilginin DNA veya protein vasıtasıyla geçip geçmediğini araştırmak için T2 adlı bir virüs kullandılar. T2 sadece bir parça DNA ve bir protein parçası içeriyor olmasına rağmen, virüs kendisinin daha fazla kopyasını çıkarmak için bakteri hücrelerini gasp edebilir. Bilim adamları, bu nedenle, yeni virüsler üretmek için verilen talimatların DNA veya protein içerisinde taşınması gerektiğini biliyordu, ama hangisini bilmiyorlardı.

GERÇEK

T2 virüsü bakteri Escherichia coli'yi enfekte eder. Tekrarlı olabilmesinin tek yolu bir hücreyi enfekte etmektir.

Hershey ve Chase, orijinal T2 virüsünün DNA'sına radyoaktif bir etiket eklediklerinde, üretilen virüslerin radyoaktif olduğunu keşfettiler. Bununla birlikte, orijinal virüsün DNA'sından ziyade protein etiketleme deneyi tekrarlandıklarında, üretilen virüslerin radyoaktif olmadığını tespit ettiler.

Hershey ve Chase, DNA'nın sonraki nesillere aktarılan yeni virüsler üretmek için talimatları aldığı sonucuna vardı.

Chargaff ve Onun ‘Kuralları'

Erwin Chargaff, DNA molekülünün üç boyutlu yapısını anlamanın yolunu açtı.

Bir Avusturyalı bilim adamı Erwin Chargaff tarafından yapılan deneylerin sonuçları, DNA molekülünün üç boyutlu yapısını anlamanın yolunu açtı.

Erwin, farklı türlerin DNA'sı arasında önemli farklılıklar olup olmadığını araştırmak için yola çıktı. Bunu takiben, Chargaff'ın kuralları olarak bilinen iki sonuca vardı:

1.DNA'da, hangi organizmadan kaynaklandığına bakılmaksızın, adenin (A) miktarı genellikle timin (T) miktarı ile aynıdır ve guanin (G) miktarı genellikle sitozin (C ) miktarı ile aynıdır.

2. DNA'nın bileşimi, her tabanın miktarı farklı olacak şekilde farklı türler arasında değişir. DNA'nın bileşimindeki bu çeşitlilik, proteinden çok genetik materyal için daha güvenilir bir adaydır.

Erwin Chargaff'ın kuralları DNA'nın yapısını anlamak için çok önemli bir adımdı. 1952'de Cambridge'de James Watson ve Francis Crick ile bir araya geldi ve bulgularını onlarla tartıştı. Karşılaşmaların en samimi olmadığı halde Chargaff'ın kuralları, James'in ve Francis'in DNA'nın üç boyutlu yapısını açıklamasına yardımcı oldu.

Kaynak:http://www.yourgenome.org/stories/revealing-dna-as-the-molecule-of-life

Çeviren ve Derleyen: Batuhan Ünal
Bilkent Üniversitesi Moleküler Biyoloji ve Genetik [email protected]

#dna'yı #yaşam #molekülü #olarak #ortaya #Çıkarmak