DNA Hasarı ve Tamiri

1. DNA Hasarı ve Tamiri Moleküler Biyoloji ve Genetik Bölümü

2. DNA HASARI • DNA molekülünün yapısında meydana gelen bir değişiklik şifrelerinde değişikliğe yol açacagından hatalı protein üretilmesine çeşitli mutasyonların, farklı fenotiplerin veya hastalıkların ortaya çıkmasına neden olur.

4. DNA HASARI • DNA molekülünün içerdiği bilginin değişmeden aktarımı-devamlılığı için, replikasyon sırasında veya çevresel faktörler ile DNA da oluşan hatalar bir seri enzim tarafından düzeltilir.

5. DNA HASARI DNA da oluşan hasarlar iki şekilde olabilir • Replikasyon sırasında • Çevresel etkilerle **Fiziksel (UV ışınları veya radyasyon) **Kimyasal ajanlar • Her iki etkiylede ortaya çıkabilecek hatalar DNA nın bazyapısında bir değişim veya yapısında ortaya çıkan bir değişim şeklinde olabilir.

7. Prokaryat ve ökaryatlarda benzer olanbaşlıca 4 tip onarım sistemi vardır 1.  Baz kesip çıkarma onarımı 2.  Nükleotid kesip çıkarma onarımı 3. Yanlış eşleşme onarımı (mismatch onarım) 4.  Direkt onarım

10. Hasar Tipi 1 • DNA molekülü üzerinde Normal olmayan bazlar • Tamiri baz kesip çıkarma

12. Baz değişimi veya kaybıyla ilgili hasarlarındüzeltilmesinde ilk olarak anormal bazlar, glikozilazlar tarafından özel olarak tanınarak deoksiriboz-fosfat iskeletindenN-glikozidik bağını yıkarakhidrolitik olarakuzaklaştırılırlar.

13. pürin veya pirimidini uzaklaştırılmışapürinik/apirimidinik (AP) olarak tanımlanan bir bölge oluşur. AP endonüklezlar, AP bölgesini 5’ tarafından veya 3’ tarafından (AP endonükleazın türüne gore değişir) keserler. AP bölgeyi kapsayan DNA parçası uzaklaştırılıp DNA polimeraz I tarafından boşluk doldurulur. Kırık, DNA ligaz ile bağlanır.

15. HASAR TİPİ 2 • Yapısal değişikliğe neden olan hasarlar örneğin pirimidin dimerleri • Tamiri nükleotid kesip çıkarma

17. Nükleotid Kesip Çıkarma Onarımı Güneş ışınlarının etkisinde kalan bir hücredekomşu primidinlerin, kovalent bağlanmaları ile oluşan timin dimerleriDNA polimerazların çalışmalarını veDNA zincirinin replikasyonunu önler. DNA heliks yapısında bozulmalara yol açan hasarlar genellikle nükleotid kesip çıkarma sistemleri ile tamir edilir

18. Bu mekanizmada yer alan multi-fonksiyonl enzimUvrABC hasar spesifik endonükleaz (veya eksonükleaz) olarak adlandırılır. • Bu enzim UvrA, UvrB ve UvrC proteinlerinde (alt birimlerinden) oluşur • UvrA proteiniATPaz aktivitesi olan bir DNA bağlayıcıproteindir. • UvrB proteininin tek başına ATPaz aktivitesiyoktur.

19. UvrA-UvrB-UvrCkompleksiDNA üzerindehasarlıbölgeyeyakınbir yere bağlanırvehelikazaktivitesigösterir. DNA kıvrımınaçarakilerleyenbu komplekshasarlıbazlarınbulunduğuyeregelinceUvrAproteinikomplekstenayrılır.

20. UvrA proteini ayrılınca UvrC proteini ve UvrB proteini, hasarlı DNA kompleksine bağlanır. • UvrC proteininin komplekse bağlanmasıyla hasarlı bazların 3’ ve 5’ yönlerinde birer kırık oluşur. • Hasarlı kısım helikazla ayrılır. • Boşluk DNA polimeraz I tarafından doldurulur ve • DNA ligazla zincir bağlanır

22. Xeroderma pigmentosum (XP) ; DNA nın UV ışığa aşırı hasasiyetine bağlı olarak gelişen bir genetik temelli deri hastalığıdır. Kişilerde güneşe aşırı hassasiyet, UV den etkilenen bölgelerde çeşitli deri kanserlerinin oluşumuna yatkınlık gözlenir. Moleküler mekanizmasında,UV ile hasarlanan DNA nın onarılamaması , bozuk eksizyon (kesip-çıkarma) enzimi veya bozuk helikaz enzimi olduğu tespit edilmiştir.

24. HASAR TİPİ 3 • Yeni sentezlenen DNA kollarında yanlış eşleşme olması. • Tamiri YANLIŞ EŞLEŞME ONARIMI ile olur.

25. Yanlış eşleşme daima kalıp zincirdeki bilgi baz alınarak tamir edilir DNA sentezi esnasında sentezlenen yeni zincir kısa bir süre için metillenmemiş bir yapıya sahiptir. • Tamir sistemine ait proteinler metillenmeye göre kalıp zincir ve yeni sentez edilen zinciri ayırd edebilir ve yeni zincirdeki yanlış eşleşmeleri düzeltebilir.

26. Onarım sisteminin, eski zincir ile yeni sentezlenen zinciri ayırd edebilmesi gerekir. Ayırım eski zincir üzerinde bulunan fakat yeni sentezlenmiş zincirde henüz bulunmayan metil grupları aracılığı ile olur. Dam metilaz, 5’ GATC dizisindeki adenini N6 pozisyonunda metiller. Replikasyondan hemen sonra yaklaşık ilk bir dakika içinde eski zincir metillenmiş iken, yeni sentezlenen zincir henüz metillenmemiştir Bu kısa geçiş süresi yeni zincirin tanınmasını sağlar.

27. MutS, MutH ve MutL proteinleri anahtar role sahiptirler. Metillenmemiş kolda kıvrım açılır ve 3’5’ yönünde yıkıma uğrar Oluşan boşluk DNA polimeraz I ile doldurulduktan sonra zincir bağlanır Bu işlemler DNA helikaz II, SSB, ekzonükleaz I, DNA polimeraz III ve DNA ligaz gerektirir

28. Yanlış Eşleşme Onarımı

29. HASAR TİPİ 4 • DNA zinciri üzerinde timindimerlerivealkillenmişbazların oluşması. • TamiriDİREKT ONARIM ile olur.

30. Direkt Onarım Direkt onarım mekanizmalarında hasar,zincirikırmadan hasarlı bölge uzaklaştırılmaktadır. Sadece timin dimerleri ve alkillenmiş bazlar direk olarak onarılabilmektedir. Fotoreaktivasyon : Tek ve çift sarmal DNA üzerinde bulunan timin dimerleri 300-600 nm dalga boyundaki ışıkla indüklenen, fotoliyaz tarafından birbirlerinden ayrılır. Bu enzim hem prokaryotlarda hemde ökaryotlarda bulunur.

31. Direkt Onarım Mekanizması

32. DNA alkilasyonununonarımı Alkilleyicimaddelerin,mutajenikvekarsinojeniketkilerinden en fazlasorumluolanhasar O6-metilguanindir (O6-MG). O6-MG, O6-metilguanin DNA metiltransferaz (O6-MGMT) tarfındanonarılır. E.collideAdagenitarafındankodlananvemonomerikbir proteinolan O6-MGMT, guaninin O6konumundakimetilgrubunukendiüzerindekispesifikbirsisteinkalıntısınaaktarırveinaktiveolur. Birintaharenzimiolan O6-MGMT‘nin rejenerasyonuolmaz.İnsan, O6-MGMT geni, 10. kromozomunuzunkolundatelomerikbölgedebulunur.

33. Direkt Onarım Mekanizması

34. DNA tamir genleri • ilk kez mayalarda radyasyona hassasiyet genleri olarak bulunmuş ve RAD genleri olarak isimlendirilmiştir. • İnsanda da DNA tamir genleri olarak bilinen ve hasarlandığı zaman yukarıda verilen sendromlara neden olan genlerden bazıları ve ürünleri şunlardır, Gen Ürün • XPA Hasarı tanıma enzimi • XPB Helikaz • XPC DNA ya bağlanan proteinler • XPD Helikaz • XPF 5’ nukleaz • XPG 3’ nukleaz