DNA’n›nBaz DizilifliNas›lBulunuyor?DNA diziliflinin belirlenmesi, 46 insan

kromozomundaki DNA’n›n yap›s›nda bulunan

üç milyar baz çiftinin DNA üzerindeki

s›ralan›fl›n› bulmak anlam›na gelir. ‹nsan

genomunun çözümlenmesi, bunun

baflar›lmas›na ba¤l›d›r. ‹nsan genomu

çözümlendi¤inde, genlerin DNA üzerindeki

yerleri de belirlenecektir. Sonuç olarak

bulunacak olan DNA haritas›, 21. yüzy›lda

bilim adamlar›n›n insan biyolojisi alan›nda yeni

araflt›rmalar yapmalar›n› sa¤layacak.

3 9 3 . S A Y I N I N E K İ D İ R

TÜB‹TAK

Kesme46 kromozom üzerindekitoplam 3 milyar baz çiftini artarda dizebilmek, uzunluklar›aç›s›ndan olanaks›zd›r. Bununiçin öncelikle "kimyasalmakaslar" (özel enzimler)yard›m›yla DNA molekülünü50 000-200 000 nükleotiteay›rmak gerekir. Herkromozom ayr› ayr› kesilir.Ayn› kifliye ait birçokkromozom ayn› ifllemdengeçer; ancak, bunlar farkl›uzunluklarda kesilir.

KlonlamaDNA üzerindeincelemeyap›labilmesi için,kesilerek birbirindenayr›lm›fl çok say›daDNA parçac›¤›nagereksinim vard›r.Bu parçac›klar›n herbiri, bir bakterininiçine yerlefltirilir.Her bakteri ayn›DNA parçac›¤›n›içerdi¤inden,bakterilerinço¤almas› klonlar›nelde edilmesinisa¤lar.

HaritalamaHaritalama, her kromozomun DNA parçac›klar›n›n yeniden birlefltirilmesini sa¤lar. Birlefltirmeifllemi, k›sa DNA parçalar›n›n s›raya konmas›yla gerçeklefltirilir. Daha önceden kesilmifl olanDNA parçac›klar›n›n yeniden birlefltirilebilmesini, DNA’n›n ayn› kifliden al›n›p farkl› uzunluktakesilmifl olmas› sa¤lar. Klonlama ve haritalama, en az 3000 baz elde edilene dek, her parçatamamlan›ncaya kadar sürdürülür.

Bu k›sa DNA iplikçi¤indenbafllayarak, polimeraz, ayr›lm›fl

nükleotitlerin yard›m›ylaiplikçi¤in kopyas›n› yapmayabafllar. Ancak, iflin içine baz

dizilifllerinin sonundakinükleotitler girince bu ifllemkesintiye u¤rar. Bu durumda

kopyalama, floresan boyalarlaboyanm›fl bir nükleotittaraf›ndan tamamlan›r.

Çok say›da kopyalama ifllemi gerçekleflirken, rasgele kesintiler olur.Kopyalar›n uygun kesimleri al›narak ifllem sonuçland›r›l›r. Daha sonra bukopyalar elektroforezden geçirilir. Elektroforeze al›nan kopyalar, gözenekli

bir jelle dolu olan k›lcal bir borunungirifline yerlefltirilir. Elektrik ak›m›uygulanan kopyalar, boylar›yla orant›l›h›zlarla jelin bir ucundan öteki ucunagöç ederler. Böylece, tek bir nükleotitifarkl› olan kopyalar birbirinden ayr›labilir.

Küçük parçalar›ndiziliflleri, yenidenbirlefltirilmek amac›yla,bilgisayarda karfl›laflt›r›l›r.Böylece büyük parçalar›nve dolay›s›yla herkromozomun DNA’s›n›ndizilifli tamamlanm›fl olur.

Göç s›ras›nda biroptik sistem, floresan

boyalarla boyanm›flolmalar› nedeniyle,dizilifl sonlar›ndaki

nükleotitlerin herbirini tan›mlar.

Bunlar›n art ardas›ralan›fl› da,

çözümlenmiflparçac›klar›n

dizilifllerini gösterir.Protein

Gen

Kromozom

‹nsan DNA’s›

Bakteri DNA’s›

Hücre

Enzimler

Bakteri

DNA

Trilyonlarca hücreninher birinde46 kromozom var

2 metre DNA

3 milyar baz çifti (A, T, C, G)

Hücrenin canl›l›kifllevlerini yerine getirmesiiçin gereken proteinlerinflifrelerini tafl›yan genler

DNA iplikçikleri birbirindenayr›l›r. Diziliflin kullan›labilecekhale gelmesi için, bazlar›neflleflme özelliklerindenyararlan›l›r. Adenin timine, guaninise sitozine karfl›l›k gelir.

DiziliflDizilifl için befl ö¤e gerekir. Bunlar, ikiye ayr›lm›fl DNA iplikçi¤i, ayr›lm›fl nükleotitler, floresanboyalar›yla boyanm›fl nükleotitler, polimeraz adl› enzim ve DNA iplikçi¤inin k›sa bir bölümüdür.

poster-ağustos/pro 8/4/02 14:55 Page 1 (1,1)

3 9 3 . S A Y I N I N E K İ D İ R

TÜB‹TAK

‹nsan vücudunda gerçekleflen olaylar, ço¤u zaman hücreler aras›ndaki iletiflimin ve

etkileflimin bir sonucudur. ‹flte kal›tsal yap›m›z›n temel ö¤esi olan genlerle, proteinler

aras›nda da bu tip bir etkileflim söz konusudur. Genlerin iflleyiflini harekete geçiren çok

çeflitli durumlar vard›r. Kimi zaman hücreye d›flar›dan gelen bir protein, genin harekete

geçmesini sa¤lar. Geni oluflturan baz dizilifli, özelleflmifl RNA moleküllerinin de yard›m›yla

kal›tsal bilginin ribozomlara aktar›lmas›n› sa¤lar. Bu kal›tsal bilginin belirledi¤i s›n›rlar

içinde ribozomlarda protein sentezi gerçekleflir. Sentezlenen protein, hücre zar›na gider

ve hücreye d›flar›dan gelen proteinin giriflini sa¤lar. Bu etkileflim, hücrelerin ya da

vücudun gereksinimlerine göre, farkl› zamanlarda, farkl› biçimlerde gerçekleflebilir.

1) KopyalamaBir geni oluflturan DNAparças›, RNA’ya kopyalan›r.

2) EklemeRNA, kodlanmam›fl,kullan›lmayanparçalardan kurtulur.

3) TranslasyonmRNA (elçi RNA) ribozom taraf›ndan proteinsentezi için kullan›l›r. tRNA’lar (tafl›y›c›),ribozomun RNA nükleotitlerinin diziliflinegöre, bir araya getirdi¤i aminoasitleri tafl›r.Protein zincirinin yap›m›, retikulum içindegerçekleflir.

4) Tafl›maProteinler, bir arayagelerek hücre zar›nayönelirler. Bununnedeni, hücre zar›ndabir almaç oluflturmakt›r.

5) ‹letiflimReseptör gereken iflareti ald›¤›nda,hücre zar›nda bir kanal aç›l›r.

6) DüzenlemeYabanc› bir protein, aç›lankanaldan geçerek, etkinlikgösterece¤i yer olan çekirde¤edo¤ru yönelir ya da bir baflkageni harekete geçirir. Bu sistem,hücrelerin içinde bulunduklar›ortamla etkileflimde bulunarakharekete geçmesini sa¤lar.

PROMOTER’AK‹L‹TLEN‹R

Durdurma YöntemiDuyars›z moleküller, RNAparçac›klar›na ba¤lanarak proteinoluflumunu durdururlar

Yabanc›protein

Hücre zar›

Kanal›n aç›l›fl›

Aminoasitler

Protein sentezi

Proteinzinciri

Hücre çekirde¤i

Protein zincirininyap›m›

Gözenekler

RetikulumRibozom

Nükleotitler

tRNA (tafl›y›c› RNA)

mRNA (elçi RNA)

RNA

DNA

Kopyalaman›nbafllang›c›

Kromozom

DNARNA

Mitokondriler

Yeni bir proteininsentezi

1 Normal SüreçBir gen, proteinleri üretmekamac›yla bir transkripsiyon(kopyalama) etkenini, kal›tsalflifresini mRNA’ya kopyalamakiçin b›rak›r.

Yararl› Bir Gen Nas›l Kullan›l›r?Araflt›rmac›lar, genlerdeki bilgilerden yararlanarak tedaviler gelifltirmeye çal›fl›yorlar. Bunun için, ya yararl› genleriya da kültürde özel olarak üretilmifl proteinleri do¤rudan vücuda vermeyi deniyorlar.

1 Bilim adamlar› sa¤l›kl›bir insan genini, kendiDNA’s›n› ç›kard›klar› birvirüse yüklerler.

2 Vücuda verilen virüs,hücrelerin içine girer vesa¤l›kl› gen normal birbiçimde ifllevinigerçeklefltirir.

Hücre

Proteinler

1 Gereksinimduyulan bir geniiçeren DNA,ço¤alabilecek olanbakteri hücrelerininiçine yerlefltirilir.

2 Böylece kal›tsalyap›lar› de¤ifltirilmifl olanhücreler, tedavi proteininiüretirler.

3 Protein, ilaçolarak kullan›labilir.

‹laç OlarakProteinler

Gen Tedavisi

Genden ProteineProteinden Gene

Zararl› Bir Genin Etkisi Nas›l Bast›r›l›r?Bilim adamlar›, zararl› genlerin etkisini yok etmek için gelifltirmeye çal›flt›klar› yöntemlerin birk›sm›nda, genin protein üretimini ya da proteinlerin ifllevini durduruyorlar. (Promoter: Bafllat›c›: DNAsarmal› üzerinde geni oluflturan bölgenin bafllang›c›)

3 Normal SüreçBüyüme etkenlerinihücrelerin emmesinisa¤layan bir protein, birtümörün büyümesinih›zland›rabilir

Büyümeetkeni

PROTE‹N BÜYÜMEETKEN‹N‹ EMEMEZ

Durdurma YöntemiYapay antikorlar, proteinlerekilitlenerek büyüme etkenlerininhücreye giriflini engellerler

PROTE‹N BÜYÜMEETKEN‹N‹ EMEMEZ

2 Normal SüreçRNA molekülleri, protein

birliklerinin oluflmas›n›sa¤lamak için kal›p

görevi yaparlar

Protein

mRNADNA D‹Z‹S‹N‹N

KOPYASI Aminoasitler

DUYARSIZMOLEKÜLLERRNA’YA K‹L‹TLEN‹R

Durdurma YöntemiSahte promoter’lar tuzak gibidavranarak transkripsiyonetkenlerini baflka tarafa çekerler.Bu, süreci en bafl›nda durdurur.

TUZAK PROMOTER’AK‹L‹TLEN‹R

Tuzakpromoter’lar

Promotergeninbafllang›c›n›iflaret eder

Transkripsiyonetkeni

KopyalamaTranskripsiyon etkeni,bir RNA izi b›rakarakgen boyunca ilerler

���� ���� ���� ���� ����

poster-ağustos/pro 8/4/02 14:55 Page 2 (1,1)