Replikasyon Sırasında RNA Primerini Hangi Enzim Kaldırır?

Hangi enzim replikasyon sırasında RNA primerini uzaklaştırır? DNA polimeraz, Okazaki fragmanları ve Primaz hakkında bilgimiz var. Ancak topoizomerazların ve DNA ligazların nasıl çalıştığını biliyor musunuz? Bu makalede öğrenin! Hayatınızı çok kolaylaştıracak! Ve unutmayın: DNA hakkında ne kadar çok şey bilirseniz, sorularını yanıtlamakta o kadar iyi olursunuz! İşte cevap vermenize yardımcı olacak bazı ipuçları.

DNA replikasyonunun

başlatılması DNA replikasyonunun başlangıcında, primaz adı verilen bir protein, bir DNA primerinin sentezini katalize eder. Tek sarmallı DNA’dan oluşan bu primer, daha sonra bir DNA primer giderici enzim olan 5′ ila 3′ eksonükleaz tarafından uzaklaştırılır. Primer çıkarıldıktan sonra, sarmal DNA ile doldurulur.

DNA replikasyonundaki aşağıdaki adımlar sarmal uzantısı için gereklidir: helikaz replikasyon çatallarını açar, tek sarmallı bağlayıcı proteinler DNA’yı replikasyon çatalının çevresine kaplar ve topoizomeraz çatalın önündeki bölgeye bağlanır. Daha sonra, DNA polimeraz, ekzonükleaz tarafından yer değiştiren RNA primeri ile DNA sarmalını mevcut diziye ekleyerek uzatır. Son olarak, DNA pol I, fosfodiester bağlarının oluşturulmasına yardımcı olur.

Sentezden sonra, şablon üzerinde DnaG veya DnaB türevli primerler sentezlendi. Bu reaksiyon, milyonda bir milyon parça NaCl, 1 M fosfat ve Ni-NTA agaroz boncuklarının eklenmesiyle sonlandırılır. Boncuklar, herhangi bir proteini çıkarmak için oda sıcaklığında 5 dakika süreyle inkübe edildi. Ardından, şablon ikinci çoğaltma turu için hazırdır.

Özelleştirilmiş bir RNA polimeraz

DNA replikasyonu sırasında, primaz adı verilen özel bir RNA polimerazın yeni bir zincirin sentezini başlatması gerekir. Şablon DNA’yı tamamlayan kısa bir RNA polinükleotid zincirini sentezleyerek replikasyonu başlatır. RNA primeri adı verilen bu primer, daha sonra DNA nükleotitleri ile değiştirilir. Primer veya RNA, DNA polimeraz için serbest bir 3′-OH ucu olan bir şablon iplik sağlar.

DNA polimeraz enzimi, nükleotitleri yalnızca bir yönde ekleyebilir. Bu nedenle, DNA polimeraz kromozom uçlarını uzatmadan önce RNA primerinin çıkarılması gereklidir. Bu, kromozom ucunun kaybını önler. Bu iplik ebeveyn DNA’sından daha kısadır. Gereksiz olmalarına ek olarak, telomerler replikasyon hatalarından kaynaklanan hasarlara karşı bir bariyer görevi görür.

DNA replikasyonu çok karmaşıktır

DNA replikasyonu sırasında RNA primerini çıkarma işlemi çok karmaşıktır. DNA polimeraz I ve RNaz H adı verilen enzimlerin yardımını gerektirir. Bu enzimler, primerleri genellikle 5′ sarmal olan replikasyon çatalının yönünün tersine uzatır. Bu, genetik materyalin doğru bir şekilde çoğaltılmasını sağlar. RNA primeri, DNA sarmalının tepesine yerleştirilir.

DNA replikasyonu sırasında, gecikmeli sarmal biraz zordur. Adını fenomeni keşfeden Japon bir bilim adamının adıyla anılan Okazaki parçalarından oluşur. Gecikmeli sarmal, DNA polimerazın RNA primerini ortadan kaldırmasının sonucudur. Geride kalan sarmal, ökaryotik kromozomların uçlarında ilmekler oluşturan sarkan DNA’yı içerir.

Bu işlem ayrıca DNA polimerazların yeni sentezlenen DNA’ya yerleştirmek için uygun bazı seçmesine yardımcı olur. DNA polimerazlar, yalnızca primeri tamamlıyorlarsa, şablon sarmalına nükleotidler ekleyebilirler. Bu, DNA sentezini başlatan 5-10 nükleotit uzunluğunda bir primer gerektirir. Bunun tam mekanizması tam olarak anlaşılamamakla birlikte, sonuç olarak DNA polimerazın replikasyon doğruluğunu 100 kat arttırmasıdır. DNA polimerazlar beklenen hata oranlarını 10-4’ten 10-6’ya düşürür.

DNA polimeraz 5′ ila 3′ yönünde uzanır ve bir sarmalı sentezlerken diğer sarmal replikasyon çatalından uzağa uzanır. Bu süreç Okazaki fragmanı olarak bilinir ve senteze başlamak için bir primer gerektirir. Gecikmeli zincir şablonunun replikasyon çatalındaki ilmek olduğu düşünülmektedir. Önde gelen zincir sentezi en verimli olanıdır.

Okazaki fragmanları

Memeli hücrelerinde, ‘Okazaki fragmanı’ süreci, replikasyon sırasında başlatıcı RNA’lar çıkarıldığında gerçekleşir. Hücresel enzimler tarafından RNA primerlerinin uzaklaştırılmasıyla önlenen şeker-fosfat omurgasındaki çentiklerin bağlanması gerekir. Nükleotit bağlayıcı protein ailesinin bir parçası olan RNase HI, bir primer şablonunun 5′ ucunu ayırır. Daha sonra tavlama bölgesine kayar ve bir bölünme gerçekleştirir, böylece astarı çıkarır.

RNA primerlerinin çıkarılması, RNA’nın fen1 ve Dna2 ribonükleaz enzimleri tarafından bölünmesiyle kolaylaştırılır. Dna2 helikazı, RNA hazırlama iplikçikleri ile yakından ilişkilidir ve akış aşağı Okazaki fragmanının 5′ kanatlı yapısını ayırır. Daha sonra RNase H enzimini kullanarak RNA primerinin geri kalanını bozar.

DNA molekülleri tamamlayıcı DNA sarmalına tavlandığında, replikasyon işlemi sırasında ribonükleotit primerleri çıkarılır. İki sarmal tavlandığında, RNA-DNA hibritleri tam dubleksler oluşturur. Benzer şekilde, tavlanmış primerler tamamlayıcı DNA’ya bağlandığında RNA-DNA hibritleri yalancı Y substratları oluşturur.

RNase H(35)

‘in aktivitesi, çeşitli dinamik koşullar sırasında RNA primerinin çıkarılmasını taklit eden dokuz RNA/DNA hibrid substratı oluşturularak belirlendi. Substratlar, 5′ ve 3’ uçlarında T4 polinükleotit kinaz ile etiketlendi. Benzer şekilde, T4 polinükleotit kinaz ve bir terminal transferaz substratları etiketler.

Kromozom replikasyonu sırasında RNA primerini çıkarma mekanizması belirsizliğini koruyor. Yine de, RNase H(35)’e bağımlı hücrelerin rekombinasyon fenotipi, replikasyon sırasında Okazaki fragmanlarının çıkarılmasındaki bir kusurun olası bir sonucudur. Bu hücreler, hiperrekombinasyon adı verilen bir anormallik gösterir. Peki hayat bu sorunu onarmak için ne yapabilir?

Topoizomerazlar katalize eder

DNA replikasyonu sırasında topoizomerazlar, DNA ile tirozil-fosfat bağları oluşturarak DNA topolojisindeki değişiklikleri katalize eder. Bu reaksiyon, DNA’nın bozulmamış sarmal etrafında değişken hızlarda dönmesine neden olur ve kalan DNA sarmalı kırık bölgeden geçer. Topolojideki bu değişiklikler, replikasyon işlemi sırasında uçtan uca hatalı bir DNA dizisini önler.

DNA polimeraz b, kinetoplastların antipodal bölgelerinde lokalizedir ve topoizomeraz II ve SSE1 ile kollokalize olur. Bu enzimlerin her ikisi de kinetoplast diskindeki antipodal bölgelerdedir ve hücre döngüsünün geri kalanında saptanamazlar. Öte yandan, Topoizomeraz II herhangi bir zamanda mevcuttur ve iki protein kompleksine, HA3 ve SSE1’e lokalize olur.

DNA replikasyonu sırasında RNA primeri DNA replikasyonu

sırasında RNA primerinin çıkarılmasından sorumlu topoizomerazlar, tip I ve tip II olarak sınıflandırılır. Geçici çift sarmallı kırılmaları içeren reaksiyonları katalize ederler. Bu reaksiyonlar molekül içi veya moleküller arası olabilir ve süper sargı ve sargı açmada değişikliklere izin verir. Giraz aynı zamanda bir tip II topoizomerazdır ve DNA replikasyonu sırasında negatif süper sarmallar ortaya çıkarır.

Telomer sonu sorunu, kromozomların üç kaynaktan kopyalanmasının yaygın bir sonucudur. İlk kaynak ebeveyn DNA’sı, ikincisi ise yeni sentezlenmiş mavi sarmaldır. İkincisi, ebeveyn DNA’sından daha kısadır. Bu nedenle, RNA primerleri, DNA replikasyonu sırasında çıkarılacaktır. Telomer ucu sorunu, telomer ucu olarak adlandırılan bu süreçten kaynaklanır.

DNA replikasyonu tamamlandıktan sonra, RNA primerleri şablon DNA’dan nükleotitlerle değiştirilir. DNA ligaz daha sonra RNA primerini çıkararak kalan çentikleri kapatır. DNA ligaz daha sonra fosfodiester bağları oluşturarak iki parçayı birleştirir. Bu tamamlandığında, DNA iplikçikleri yeniden yapılandırılır.

RNA primerlerinin replikasyonu

RNA replikasyonu sırasında, adımlardan biri “RNA primerinin çıkarılması” olarak adlandırılır. Bu işlem, kromozomal DNA’nın 3′ ucunu yapılandırılmamış bırakarak ökaryotik kromozomların uçlarında ilmekler oluşturur. Bu enzimin rolünü anlamak için mekanizmasını incelememiz gerekiyor. İki tür primer çıkarma vardır: kısa flep yolu ve uzun flep yolu. Kısa flep yolu, primerin 5′ ucuna yakın RNA primerlerini bozan RNase H2’yi içerir. Uzun kanat yolunda, FEN-1 adı verilen başka bir enzim, RNA primerlerinin kanatçıklarını ayırır. Uzun flep yolu, 5′ ila 3′ helikaz da dahil olmak üzere birkaç enzimi içerir.

DNA replikasyonu sırasında, DNA polimeraz adı verilen bir enzim, RNA primerlerinin yerini alacaktır. Bu enzim, tipik bir bakteride RNA primerlerini uygun nükleotitlerle değiştirir. DNA replikasyonu sırasında RNA primerlerini uzaklaştıran enzimler, DNA polimeraz ile birlikte çalışır. DNA primerleri hem canlı hem de laboratuvar tekniklerinde kullanılır. DNA primerleri yüksek sıcaklıklarda daha kararlıdır ve spesifik reaksiyonlar için uygundur. DNA primerleri belirli bir reaksiyon için tasarlanabilir, ancak PCR primerleri tasarlanırken tavlama ve erime sıcaklıkları dikkate alınmalıdır.

Başka bir primer türü dejenere olup, farklı türlerin primerlerinin bir karışımıdır, ancak birbirinin aynısıdır. Bu, farklı genetik dizilere sahip iki organizmada tek bir gen bulunduğunda yararlıdır. Bu durumda, dejenere primerler, hedef sekans ile tamamen hibritleşmeyecektir. Ayrıca, PCR amplifikasyonunda çok spesifik olmayacaklardır.