Nükleik asitler, tüm canlı hücrelerde ve virüslerde bulunan, nükleotid birimlerden oluşmuş polimerlerdir. En yaygın nükleik asitler deoksiri...
Nükleik asitler, tüm canlı hücrelerde ve virüslerde bulunan, nükleotid birimlerden oluşmuş polimerlerdir. En yaygın nükleik asitler deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA)'dır. İnsan kromozomlarını oluşturan DNA milyonlarca nükleotitten oluşur. Nükleik asitlerin başlıca işlevi genetik bilgi aktarımını sağlamaktır, sadece bazı RNA türleri insan olarak da işlev görürler.
RNA'yı oluşturan kimyasal gruplar. P, fosfat; Z, riboz şeker; A, C, G, U, sırasıyla adenin, sitozin, guanin ve urasil. Zincirin doğrultusu şekerlerin 5' ve 3' karbonlarının sırası tarafınca belirlenir.Nükleik asitler başlıca hücre çekirdeğinde bulunmalarından dolayı keşfedildiklerinde bu şekilde adlandırılmışlardır. Bu polimerleri oluşturan nükleotid birimlerin her biri üç bölümden oluşur: 1) Azotlu heterosiklik bir baz, 2) beş karbonlu (pentoz) bir şeker ve 3) bir fosfat grubu. RNA'da bulunan şeker riboz, DNA'da ise deoksiribozdur. DNA ve RNA içerdikleri azotlu bazlarda da farklılık gösterirler: adenin, guanin ve sitozin her ikisinde, timin yalnızca DNA'da, urasil ise yalnızca RNA'da bulunur.
RNA molekülleri ilk sentezlendiklerinde bu dört temel bazdan oluşmalarına karşın bazı RNA türleri sonradan enzimler tarafınca modifikasyona uğrarlar ve başka tür bazlar da içerebilirler. RNA moleküllerinde bulunan, değişime uğramış (modifiye) baz türlerinin sayısı yüze yakındır.
Nükleik asitlerin dizinleri onları oluşturan nükleotitler bir harflik kısaltmalarla yazılırlar. Adenin, sitozin, guanin, timin ve urasilin kısaltmaları sırasıyla, A, C, G, T ve U'dur. Dizinin yazılış yönü şekerlerin 5' ve 3' karbonlarının zincir üstündeki sırasına göredir, bilimsel konvansiyonda dizinler şekerlerin 5'-3' karbonlarının doğrultusunda okunurlar.
Nükleik asit zincirindeki şeker ve fosfat grupları değişimli olarak birbirine bağlıdır, oksijen atomlarının paylaşılmasıyla oluşan bu bağlara fosfodiester grubu denir. Fosfat grupları şeker molekülünün 3' ve 5' karbon atomlarına bağlıdır. Azotlu bazlar pentoz halkasının 1' karbonuna bağlıdır.
Çift sarmallı nükleik asitlerde şeker-fosfatlı zincirler silindirik yapının haricinde yer alır, azotlu bazlar ise bu yapının ortasına doğru uzanarak birbirleriyle hidrojen bağları oluştururlar. Hidrojen bağları kurmuş her bir baz çiftindeki bazlardan biri pürin sınıfından, öbürü pirimidin sınıfındandır, bunların toplam uzunluğu sabittir. Genel anlamda çift sarmalın genişliği onu oluşturan baz dizininden bağımsız ve sabittir. DNA'da adeninin devamlı timin ile, guanin de devamlı sitozin ile eşlidir. Bu baz çiftlerine tümleyici bazlar denir.
Bu eşlenmenin gerçekleşmesi için iki zincir birbirlerine nazaran ters yönde akarlar. Şu demek oluyor ki iki sarmalın dizini iki satır olarak yazıldıklarında bir satırdaki dizin 5'-3' yönünde, diğer satırdaki ise 3'-5' yönündedir. Bu iki dizinden biri öbürünün tümleyici dizinidir.
Baz eşlenmesinin bir öteki sonucu da iki zincirin birbirlerine sarılarak spiral merdiven benzer biçimde bir yapı oluşturmalarıdır. Bu çift sarmal genel anlamda sağ el kuralına nazaran döner, bir dönmesinde 10 baz çifti vardır. James Watson ve Francis Crick DNA'nın bu üç boyutlu yapısını keşfedip 1962'de Nobel Tıp ya da Fizyoloji ödülünü kazandılar.
Nükleik asitlerin hücrede, bilgi depolama ve aktarımında mühim bir rol oynarlar. Dört temel taştan uzun polimerler oluşturabilmeleri, ek olarak bazların birbiriyle hidrojen bağları kurma özelliği, DNA'nın kendini ikilemesi, DNA'daki bilginin RNA'ya kopyalanması (transkripsiyon) ve öteki mühim hücresel süreçlerde kullanılır.
Bilgi aktarımı
Baz eşlenmesinin genetikte bilginin kopyalanması ve korunumunda çok mühim bir rol oynar. Hidrojen bağları, eşlenmiş bazları bir arada tutacak kadar kuvvetli, sadece iki nükleik asit zinciri ona tesir eden çeşitli enzimler tarafınca birbirinden kolaylıkla ayrılabilecek kadar zayıftır. Mesela, DNA polimeraz enzimi tarafınca katalizlenen DNA'nın kopyalanmasında iki zincir birbinden ayrılır, ve her bir bazın karşısına onu tamamlayıcı bazı içeren nükleotid doldurularak yeni bir zincir oluşturulur. DNA'daki bilginin RNA'ya kopyalanması da benzer bir mekanizmayla gerçekleşir.
Baz eşlenmesinin hücreye sağlamış olduğu bir öteki yarar, çift sarmalda bilginin iki kopya olarak saklı olmasıdır. DNA kopyalamasında meydana gelebilen hatalar bu sayede hücredeki hata denetim mekanizmaları tarafınca algılanıp onarım edilir.
Yapısı
RNA'nın kendi kendisiyle baz eşleşmesi
Taşıcıyı RNA'nın üç boyutlu yapısıDNA molekülünün çift sarmal yapısının aksine RNA, tek zincirli olmasından dolayı çok çeşitli şekiller alabilir. Bu tarz şeyleri belirleyen, nükleotitlerinin diziliş sıralaması, kısaca dizinidir. Molekülün değişik bölgeleri tümleyici dizinlere sahipseler oralardaki bazlar birbirleriyle hidrojen bağları oluşturabilirler. Bu bölgeledeki nükleotitler yapısal bir vazife görürler, molekülün öteki kısımlarının ilmik ya da saç firketesi benzer biçimde şekillere girmelerini sağlarlar. Karmaşık üç boyutlu şekiller oluşturabilmek RNA'nın başka moleküllerle etkileşiminde ve katalitik işlevlerinde önemlidir.
Bazı RNA molekülleri bir iskelet görevine haizdir, çok sayıda proteinden oluşmuş komplekslerin biraraya gelmesi ve birlikte kalmalarını sağlar. Bir örnek, protein sentezinde vazife alan taşıyıcı RNA (tRNA) molekülleridir, bunların kendilerine özgü şekilleri hem ribozomdaki enzimler ve rRNA tarafınca tanınmalarını sağlar hem de taşıdıkları aminoasitin ribozom üstünde doğru noktaya yanaşmasını sağlarlar.
Katalitik
RNA molekülleri enzim benzer biçimde çalışabilirler. Bu moleküllerin üç boyutlu yapıları öyledir ki içerdikleri bazların reaktif grupları bir kimyasal reaksiyonu katalizleyebilecek bir konumdadır. Bazı mRNA molekülleri bu şekilde kendi kendilerini kesme özelliğine sahiptirler. Ribozomlardaki ribozomal RNA (rRNA) molekülü de aminotransferaz reaksiyonunu katalizleyerek protein sentezinin gerçekleşmesini sağlar.
Gen ifadesinin denetimi
DNA ve RNA'nın ihtiva ettiği bazı dizinler DNA ve RNA'yı okuyan enzimlerin işleyişine tesir edebilirler. Bu dizinleri tanıyan bir protein direkt oraya bağlanabilir. Bunun gen ifadesine tesiri duruma nazaran pozitif ya da negatif olabilir. Mesajcı RNA (mRNA) durumunda, kendisiyle baz eşleşmesi yaparak oluşabilen çift sarmallı bir yapı ya bir proteinin ona bağlanmasına niçin olabilir, ya da, aksine, üstünde ilerlemekte olan bir ribozomun ondan ayrışmasına niçin olabilir. MikroRNA (miRNA) isminde olan kısa RNA'lar ise mRNA ile eşleşerek çift sarmallı bir yapı oluşturur, bu da o mRNA'nın proteine çevirisini engeller.
Kaynakça
NCBI Books üstünden Biochemistry, 5th ed. Berg, Jeremy M.; Tymoczko, John L.; and Stryer, Lubert nükleik asitlerle ilgili bölümler.
YORUMLAR