DNA Yaps ve Analizi CSHL Yrd Do Dr

DNA Yapısı ve Analizi CSHL Yrd. Doç. Dr. M. Alper ARSLAN

DNA yapısı A. Çift zincir B. Komplementer baz eşleşmesi C. Kalıptan sentez

Genetik materyal Kendini eşleme Bilgi depolama Bilgiyi ifade etme Mutasyonla çeşitlenme 1944’e kadar genetik materyalin proteinler olduğu sanılıyordu.

DNA’nın genetik materyal olduğu yönündeki kanıtlar Griffith’in transformasyon deneyi Avery O. , Mac. Leod C. ve Mc. Carty M. ’nin bakterilerde ‘transformasyon prensibi’ makalesi genetik materyalin DNA olduğunun ilk göstergelerini oluşturmuştur Mc. Carty transformasyon deneyi

1. Fred Griffith’in bakteride transformasyon deneyleri (1920’ler) R suşu (türü): Kapsül yok, hastalık yapmaz S suşu (türü): Öldürücü Kapsül var, hastalık yapar

SONUÇ 1: R suşu Hastalık yapmaz fare yaşıyor SONUÇ 3: Isı ile ölen S suşu hastalık yapmaz fare yaşıyor Isı ile öldürülen S suşu Öldürücü S suşu SONUÇ 2: S suşu öldürücü fare öldü R suşu + isı ile öldürülen S suşu fare öldü SONUÇ 4: Canlı R suşundan bir şey ölü S suşuna geçti (transforme oldu) ve onu öldürücü yaptı.

2. Oswald Avery, Colin Mac. Leod, & Maclyn Mc. Carty deneyleri (1940's): DNA genetik materyal olmalı. Isı ile öldürülen S suşu Protein YOK R suşu ekle Transformasyon VAR RNA yok R suşu ekle DNA yok R suşu ekle Transformasyon YOK

Alfred Hershey & Martha Chase's enfeksiyon deneyleri 1952 Bakteriofaj deneyleri

Bakteriofaj yaşam döngüsü

Genetik materyal DNA’dır.

DNA’nın ökaryotlarda genetik materyal olduğu yönündeki dolaylı kanıtlar Dolaylı kanıtlar ◦ DNA’nın dağılımı Haploid ve diploit kromozom sayısıyla DNA miktarı arasındaki bağlantı ◦ Mutagenez UV ışığı 260 nm’de en mutajenik. DNA ve RNA 260 nm’de UV emer. Proteinler ise 280 nm’de emer. Bu dalga boyunda önemli bir mutajenik etki görülmez

Çift zincir İki polipeptit zinciri Anti-paralel (5´ > 3´ and 3´ > 5´) Sağ el formu (B-form) Zincirleri bir arada tutan kuvvetler: ◦ Baz eşleşmesi (Hidrojen bağları) ◦ Stacking interactions (üst üste binme etkileşimleri)

DNA’nın Moleküler Yapısının Araştırılması 1951—Rosalind Franklin—X-ışını kristallografisi Chargaff—Chargaff’ ın kuralları. DNA bazlarının oranları. Bazların komplementer oluşu. Watson & Crick--1953

Rosalind Franklin

Chargaff Kuralları Herhangi bir türde ◦ A miktarı T miktarına eşittir. ◦ G miktarı C miktarına eşittir. Pürinlerin toplamı (A+G) pirimidinlerin (C+T) toplamına eşittir. G+C yüzdesi, A+T yüzdesine eşit olması gerekmez.

Chargaff

Erwin Chargaff deneyinde elde edilen sonuçlar Watson-Crick tarafından kullanıldı. DNA’da bulunan herbir nükleotidin miktarını çeşitli organizmalarda belirledi. Toplam primidin miktarı toplam purin miktarına eşittir. (T+C=A+G) T miktarı herzaman A miktarına eşittir C de G’ye eşittir. Ancak A+T miktarı G+C miktarına herzaman eşit olmayabilir. Bu oran çeşitli organizmalarda farklılıklar gösterir ama aynı organizmanın farklı dokularında eşittir.

Proteinlerden gelen bilgi… 1951’de Amerikalı biyokimyacı Linus Pauling proteinlerin temel yapısal birimi olan alfa-α-heliksi bulmuştu. Peptit bağında alt ve üst aminoasitlerle hidrojen bağı oluşturur.

İki uzun polipeptit zincir, bir merkez eksen tarafında kıvrılarak, sağ el ikili sarmal yapısını oluşturur İki zincir birbirine antiparalel Azotlu bazlar hidrojen bağları ile birbirine bağlanır Watson & Crick, 1953

1962 Tıp NOBEL ödülü: DNA’nın yapısının keşfi Francis Harry Compton Crick James Dewey Watson Maurice Hugh Frederick Wilkins 1/3 of the prize United Kingdom USA United Kingdom and New Zealand MRC Laboratory of Molecular Biology Cambridge, United Kingdom Harvard University Cambridge, MA, USA London University London, United Kingdom b. 1928 b. 1916 (in Pongaroa, New Zealand) d. 2004 b. 1916 d. 2004 Rosalind Franklin

DNA’nın ilk doğrudan görüntüsü (Elektron mikroskobu - 2012)

DNA’nın Watson & Crick Modeli Nükleotidler Pürinler—Adenin & Şeker— Guanin Pirimidinler— Sitozin & Timin 5’ uç—Fosfatlı taraf 3’ uç—Hidroksil tarafı Deoksiriboz Fosfat Grubu Azotlu Bazlar Adenin & Timin birbilerine komplementer. Sitozin ve Guanin birbirleriyle komplementer

Nükleotid Nükleosit

Nükleik asitlerin yapısı Şekerler Pürin ve pirimidin bazları Nükleozitler Nükleotitler Polinükleotitler (nükleik asitler)

Pentozlar 2/27/2021 2: 57 AM 29

RNA ile DNA arasındaki farklar Neden RNA’da U? ?

4. 3 boyutlu yapı: RNA’nın yapısı her RNA için kendine özgüdür. DNA ise her zaman çifte sarmal. t. RNA

Fosfodiester bağı N –glikozit bağ 5’ 3’ yönü nereden geliyor? 2/27/2021 33

Nükleotit = Nükleosit monofosfat

DNA yönü ve Hidrojen Bağları

Komplementer baz eşleşmesi T (veya U), A G, C A , T (veya U) C, G

DNA formları A formu: Yüksek tuz konsantrasyonu baskın olan yapı. Sıkı bir sağ el sarmal yapısı. RNA’da yaygın. B formu: Düşük tuz konsantrasyonlu, biyolojik açıdan önemli Z formu: Sol el konfugurasyonu. Bazı DNA sekanslarında mümkün. Metile sitozinler gibi.

A B Rezüdüler/dönüş 11 10 Saat yönünde dönüş Z 12 Saatin aksi yönünde dönüş

Her iki zincirin bazları düzlemsel yapıdadır ve düzlemleri eksene diktir; bazlar aralarında 3. 4 A° (0. 34 nm) mesafe olacak şekilde birbiri ardına istiflenir ve sarmalın içinde yer alır Sarmalın bir tam dönüşü 34 A° (3. 4 nm); her dönüşte 10 baz yer alır Sarmalın çapı 20 A° (2 nm)

Molekülün ekseni üzerinde sıra ile daha geniş büyük (major) oluklar ve daha dar (minör) oluklar yer alır

Çift-zincirli (DS) DNA bilgileri (B -form) 1. 2. 3. 4. Sarmal sağ el parmakları yönünde dönmektedir 10 baz çifti/dönüş 3. 4 nm (34 angstroms)/dönüş Sarmal büyük ve küçük oluklara sahip

DNA stabilitesinde etken olan faktörler: 1. Bazlar arasında oluşan hidrojen bağları Pürin ve pirimidin baz çiftleri aynı büyüklükteler

2. DNA zincirlerinin kararlılığında bazların üste gelmeleri etkin rol oynar (stacking interactions): Komşu baz çiftleri arasındaki Van der Waals etkileşimleri Kanıt: Üre ve formamid gibi H-bağlarını bozan bileşikler kendi başlarına DNA zincirlerini ayıramazlar. Bunun için hala ısı gerekir 3. Çift zincir sarmal yapısında fosfatların dışta yer alarak su molekülleri ve K+, Mg 2+, v. b. iyonlar ile etkileşmeleri sarmalın kararlılığına katkı yapar

Hibridizasyon Her üç olasılık içinde çalışır: • DNA - DNA • DNA - RNA • RNA - RNA Moleküler biyolojinin bir çok tekniği için temel oluşturur.

Ergime Eğrileri ile Sarmal Kararlılığı Çalışması Streptococcus DNA’sının ergime eğrisi. DNA ergidiğinde 2 zincir ayrışır ve DNA’nın UV bölgesindeki absorbansı artar. Tm= DNA’nın %50’sinin ergidiği sıcaklık

Ergime ısısını G-C içeriği belirler: organizmadan organizmaya değişir

DNA paketlenmesi

Nükleozom: histonlar + DNA Bağlayıcı DNA

Kromozomlar Prokaryotik Halkasal Çok küçük Hücre başına 1 kromozom Bazı protein ve enzimler DNA ile ilişkilidir Nükleus gibi bir organelde değildir. Ökaryotik Lineer /doğrusal Oldukça uzun Hücre başına bir çok kromozom. Histon proteinleri DNA ile nükleozomları oluşturur Çekirdek/Nükleus içinde yer alırlar. Nükleozom—DNA sekizli histon kümesi etrafında 2 dönüş yapar.

TEŞEKKÜRLER! Haftaya Görüşmek Üzere!