Page 20 - BİOMEDYA SAYI 32

20 BİYOTEKNOLOJİ VE YAŞAM BİLİMLERİ GAZETESİ Mayıs - Haziran 2021 www.biomedya.com

AZİZ SANCAR

FOTOLİYAZ ENZİMİ

İLE DNA ONARIMI VE

SİRKADİYEN RİTİM

MEKANİZMASI

Fatma Nur MUTLU

DNA TAMIR MEKANIZMASI derideki hücrelerde saniyede 50-100 Fotoliyaz enzimi iki tane kofaktöre sa- MTHF, enzimin üstüne çatı gibi oturur
timin dimeri oluşur. Fakat bu dimerler hiptir. Fotoliyaz enziminin reaksiyon ve fotonları emerek katalitik reaksiyon
hemen kesilerek onarılır.DNA dimerleri hızını arttırması için yardımcı molekül başlatılır. Fotoliyaz enziminin kofaktörü
DNA, çift ipliğe sahip ve genomik bilgi-
eğer onarılmazsa, rekombinasyona etki öncelikle FAD (Flavin adenin dinükle- olan FADH ile fotoliyaz enzimi Van der
yi üzerinde barındıran bir moleküldür.
ederek mutasyonların birikmesine ve otid)dir diğeri ise metiltetrahidrofo- Walls kuvvetleri ile birbirine bağlıdır.
Canlı organizmalarda bilginin taşındığı
kanserin ortaya çıkmasına neden olur. lat (MTHF) veya 8-hidroksi-7,8-dime- Fotoliyaz ve FADH arasında temel bir
dizilerin korunması büyük ve hayati bir
Deneyler sonucu bu meydana gelen til-5-deaza-riboflavin (8-HDF)’dir. 5 kompleks oluşur. Folat (MTHF) bir foton
öneme sahiptir. Üzerinde yapılan de-
timin dimerlerinin melanin sentezini 7 emer ve bu ışık enerjisini Förster rezo-
ğişiklikler, diğer hücre bileşenleri üze-
kat arttırdığı gözlemlenmiştir. Reaksi- FAD, UV ışınlarından dolayı hasarlanmış nans enerjisi (FRET) ile FADH’a aktarılır.
rinde yapılan değişikliklere göre daha
yonlarda her zaman denge önemlidir. olan DNA’ya spesifik olarak bağlanır 5
büyük sonuçlara sebep olur.
Melanin sentezinin artışı bahsedildiği ve kataliz için temel kofaktör görevine Uyarılmış durumda bulunan FADH,
DNA molekülü üzerinde yapılan deği-
gibi olumsuz sonuçlara sebep olur. 5-6 sahiptir. Enerji farkının görünür CPD’leri onarmak ve dimerleşmeyi
şiklikler bilgilerin işlenme sürecinde
Fotoliyaz enzimi Claud S. Rupert tara- spektrumda olduğu bölgede sınırlayıcı ortadan kaldırmak için siklik redoks
kullanılan şifrenin değişikliğine yol açar
fından keşfedilmiştir. Bu keşiften on- ışık altında MTHF veya 8-HDF dalga reaksiyonunu kullanarak dimerleri
ve protein üretimi gibi süreçler gerçek-
larca yıl önce UV ışınının bakterileri boyu ile bağlı olarak onarımı 10-100 kat birbirinden ayırır. Onarılan pirimidin
leşmez veya aksamaya uğrar. Fiziksel
öldürdüğü bilinmektedir. Fotoliyaz, ışık arttırır. MTHF ve 8-HDF’nin iki adet mavi dimerlerinden enzim kompleksi ayrılır
etkenler (UV ışınları gibi), DNA bozun-
enerjisini kullanır. UV ışınları tarafın- ışık emici orbitali olduğu gösterilmiştir. ve onarım reaksiyonuna devam etmek
masına sebep olur. Eğer tamir edilmez-
dan DNA üzerinde timin dimerleri olu- MTHF güneş paneli gibi enzim üzerine için diğer bölgelere göç eder. (Flavin in-
se hücrede mutasyonlar birikir. Ayrıca
şur ve fotoliyaz oluşan dimerleri onar- oturur ve gelen ışığı emer. Emdiği ışık dirgenmesi 300-650 nm dalga boyların-
replikasyon sırasında polimerazların
mak için mavi ışık fotonlarını kullanır. enerjisini FAD’a aktarır. 5 da gerçekleşir.) 5
hızlı bir şekilde bazları yerleştirmesi
Cold Spring Harbor’dan Kelner, UV ışın-
sonucu bazlar yanlış yerleştirilebilir
ları ile ölen bakteriler üzerinde görünür
ve bu sorunu DNA tamir mekanizması
ışık uygulayarak tekrar yaşamaya baş-
çözer. Bu şekilde genetik materyalin
ladıklarını gözlemlemiştir. 5-6
bütünlüğü bozulur. Bu bütünlüğün bo-
Bu keşifler sonucunda, UV ışınlarının
zulmasına neden olan etmenlere en-
bakterilerin ölmesine neden olduğunu
dojen (spontan) ve eksojen (çevresel)
fakat bakteriler görünür ışıkta mavi ışık
faktörler denir. Bu faktörlerin etkisi ile
kullanan fotoliyaz enziminin aktivite-
meydana gelen ve onarılamayan tüm
si sonucu ortaya çıkan DNA hasarının
değişikliklere “DNA Hasarı” denir. 1-2
onarıldığını sonucuna varılmıştır. Mavi
ışık ölü hücreler üzerinde canlandırıcı
Prof. Dr. Aziz SANCAR, Türk akademis-
etkiye sahiptir.
yen, Biyokimyager, Moleküler Biyolog
ve Bilim insanıdır. DNA onarım meka-
UV ışını timin bazlarını ve iki tane yan
nizmasının birçok parçasının tanımlan-
yana bulunan pirimidini bir siklobütan
masında kullanılan biyokimyasal yakla-
pirimidin dimerine (CPD- Bundan son-
şımlara öncü olması ile tanınıyor. 2015
ra böyle bahsedilecektir.) dönüştürür.
yılında hücrelerin hasar gören DNA’ları
Mavi ışık enerjisi ile aktivite gösteren
nasıl onardığını ve genetik bilgisinin
fotoliyaz enzimi, anormal bağlanma
nasıl korunduğunun haritalanması Şekil-1 (Fotoliyaz Enzim Mekanizması)
gösteren timin dimeri ve CPD’yi onara-
çalışmaları ile Nobel Kimya Ödülü’nü
rak normal hallerini geri kazandırır.
kazanmıştır. Prof. Dr. Aziz SANCAR, Fo-
En büyük sorun E.coli hücrelerinden
toliyaz enzimi ile DNA’nın onarılma me-
sadece 10-20 fotoliyaz molekülü elde UV ışınları hücreye etki ettiğinde DNA G-C bakımından zengin bir sekansta di-
kanizmalarını aydınlatmıştır.
ediliyor olduğundan hücreden fotoliyaz üzerinde hasara neden olur. Işınlar, bi- merlerin iyileştirilmesi A-T bakımından
enzimi saflaştırılamıyor olmasıydı. Aziz tişik halde bulunan pirimidin bağları zengin sekansa göre daha zordur. Bu-
DNA, fiziksel etkenler ile bozulmaya
Sancar’ın geliştirdiği Maxicell yöntemi arasında siklobütan pirimidin dimer- nun nedeni G ve C bazları arasında üçlü
uğrayabilir. Bu fiziksel etken UV ışın-
8
klonlanan hücre kromozomu ile leri (CPD) oluşumunu indükler. CPD’ler bağ olma durumundan dolayı olabilir. 5
ları olabilir. UV ışınları, DNA’nın yapı-
etkileşime giriyor, yalnızca istediğimiz DNA omurgasının bozunmasına neden
sında bulunan Timin bazları arasında
ve klonladığımız protein ürününü elde olur. DNA negatif yüklü iskeleti ile fo- KRIPTOKOM NEDIR? BU GENIN
kovalent bağlanma ile Timin dimerleri
etmemizi sağlıyor. Bu yöntem ile fotoli- toliyaz enziminin pozitif oluğu birleşir MUTASYONU SONUCU HANGI
oluşur. Bu timin dimerlerini plasentalı
yaz enziminin çalışma mekanizmasının ve enzim DNA fosfodiester omurgasını HASTALIKLAR MEYDANA GELIR?
memeliler hariç diğer organizmalar-
aydınlatılması daha da kolaylaşmıştır. kendi enzim çekirdeğine doğru çeker.
da DNA fotoliyazlar ile dimerler kesilir
Böylece fotoliyaz enzimi fazla sayıda Fotoliyaz enzimi, yapıya özgü DNA bağ-
ve DNA üzerinde olan hasar onarılır. Kriptokrom, bitkilerde mavi ışık tepki-
üretilecek ve sonrasında saflaştırma layıcı bir proteindir. Enzim bu işlemi
Normalde güneş ışığına maruz kalan lerini düzenler. Büyüme ve gelişmede
işlemi daha kolay olacaktır. 5-7 ışıktan bağımsız olarak gerçekleştirir.