Moleküler Biyoloji ve Genetik
DNA Çoğalması İlk Kez Çekildi : Sonuçlar Beklediğimiz Gibi Değildi !
İşte bilim dünyasında ne kadar ilerlediğimizin kanıtı, araştırmacılar kendi kendini kopyalayan tek bir DNA molekülünü yakından takip ettiler ve sürecin nasıl yürütüldüğü hakkında bir sürü soru oluştu. Gerçek zamanlı çekimler, hayatın bu temel bölümünün beklenmedik miktarda “rasgelelik” içerdiğini ortaya koydu ve bizleri genetik çoğalmanın mutasyonlar olmadan nasıl gerçekleştiğini yeniden düşünmeye itti.
Davis Üniversitesi'nden Stephen Kowalczykowski’nin ekibi: "Bu gerçek bir paradigma kayması ve ders kitaplarında anlatılanların çoğunu baltalıyor" diyor. "Bu durum, yeni soruları gündeme getiren replikasyon hakkında farklı bir düşünme biçimidir."
DNA çift helezonu, Guanin, Timin, Sitozin ve Adenin (G, T, C ve A) olmak üzere dört farklı bazdan oluşan, iki iç içe geçmiş genetik materyalden oluşur. Çoğaltma, helikaz adı verilen bir enzimi gevşetince ortaya çıkar ve çift sarmalını iki tek sarmalın içine açar. Primaz adı verilen ikinci bir enzim, çözülmüş bu ipliklerin her birine 'bir iplik' ekler ve DNA polimeraz adı verilen üçüncü bir enzimle bu astar üzerine bağlanır ve yepyeni bir çift sarmal oluşturmak için ilave bazlar ekler. İki helezonun zıt yönlerde uzanan iki duraktan oluşması, bu kollardan birinin başta saran "lider ip", diğeri lideri takip eden "gerideki ip" olarak bilinir. Çoğaltma işlemi sırasında her birine eklenen yeni genetik materyal, orijinal ortağıyla aynıdır. En önde gelen iplikçikler ayrılırken, enzimler orijinali geride bırakılanlarla aynı olan bazları ekler ve gerideki iplikçik ayrılırken, orijinali önde gelen iplikçikle aynı olan malzemeyi alırız.
Bilim adamları uzun zamandır önde gelen ve gerideki iplikçiklerdeki DNA polimerazlarının çoğaltma işlemi boyunca birbirleriyle koordinasyon kurduğunu ve çözülme sürecinde bir diğerinin önüne geçip mutasyona neden olmadığını varsayıyorlar.
Fakat bu yeni görüntü, burada hiçbir koordinasyonun bulunmadığını ortaya koyuyor, her şekilde, her tel her birinden bağımsız olarak hareket ediyor ve her seferinde mükemmel bir eşleşmeye neden oluyor.
Ekip, E. coli bakterilerinden tekli DNA moleküllerini çıkardı ve bir cam slayt üzerinde izledi. Daha sonra tamamlanmış bir çift sarmal yapacak bir boya uyguladılar, ancak tek bir sarmal değil, iki yeni sarmal oluşturduğu için bir çift sarmalın ilerlemesini takip edebilecekleri anlamına geliyordu. Bakteriyel DNA ve insan DNA'sı farklı olmakla birlikte, ikisi de aynı çoğalma işlemini kullanır, bu nedenle görüntüler kendi bedenlerimizde olanlarla ilgili birçok şeyi açığa çıkarabilir.
Ekip, ortalama olarak, iki iplikçiğin çoğalma hızının neredeyse eşit olduğunu keşfetti; ancak sürecin devamında şaşırtıcı olaylar baş gösterdi, kendi zaman çizelgelerinde iki ayrı varlık gibi davranmaya başladılar. Bazen gecikmeli teller sentezlemeyi bıraktı, ancak önde gelen teller büyümeye devam etti. Bazense, bir tel örgü, sebepsiz yere normal hızının 10 katı hızında çoğaldı. Kowalczykowski: "İplikler arasında koordinasyon olmadığını gösterdik, tamamen özerkler" dedi.
Araştırmacılar ayrıca, koordinasyon eksikliği nedeniyle DNA çift sarmalının, polimerazı yakalayabilmesi için helikazın daha da açılmasını durduracak olan bir güvenlik sistemi durumunu dâhil etmek zorunda kaldığını keşfettiler.
Soru şu ki, eğer bu iki tel "bağımsız olarak” işlev gördüyse, çözülmekte olan çift sarmal, olayları nasıl takip edeceğini, frenlere basarak mutasyonları en aza indirmeyi ya da doğru zamanda hızlanmayı biliyor mu?
Araştırma Cell'de yayınlandı.
