DNA ya da Deoksiribonükleik Asit, bilinen tüm canlı organizmaların gelişimi, işleyişi, büyümesi ve üremesi için genetik talimatları taşıyan moleküldür. Ekseriyetle timin ile adenin ve sitozin ile guanin baz çiftlerinden oluşan ‘basamakları’ ile bükülmüş bir merdivene yahut çift sarmal bir yapıya benzetilir. Peki DNA’nın resen parçalanıp genetik mutasyonlar oluşturmasına neden olan nedir? Daima birlikte bunun nedenini inceleyelim.
Hücrelerimiz, hücre bölünmesi sürecinin bir modülü olarak DNA’larını çoğaltarak genetik bilginin bir sonraki kuşak hücrelere aktarılmasını sağlar.
DNA replikasyonunun bu karmaşık süreci ekseriyetle inanılmaz derecede doğrudur, fakat bazen yanılgılar yahut ‘mutasyonlar’ meydana gelir. DNA hasarı, UV ışığına maruz kalma, iyonlaştırıcı radyasyon, birtakım kimyasallar ve hatta DNA replikasyonundaki kusurlar üzere çeşitli kaynaklar yoluyla meydana gelebilir. Bazen DNA bizatihi de parçalanır, bu da bizi bu resen parçalanmaya neyin sebep olduğu sorusuna getirir.
DNA hasarı onarılmadığı takdirde mutasyonlara yol açabilir. Bu mutasyonlar bazen yararlı olabilir ve evrimi tetikleyebilir, lakin çoklukla ziyanlıdır ve kanser üzere hastalıklara yol açar.
Yukarıda da bahsettiğimiz üzere DNA parçalanması süreci, DNA molekülünün kendisi tabiatı gereği kararsız olduğunda meydana gelir. Bu, görünürde rastgele bir dış faktör yahut tetikleyici olmadan gerçekleşebilir, bu da onu ‘kendiliğinden’ yapar.
DNA hasarının meydana gelmesinin birkaç nedeni vardır:
-
DNA’nın Kimyasal Kararsızlığı: DNA, özünde kimyasal bir bileşiktir. Genel olarak kararlı olmasına karşın, spontane kimyasal tepkilere karşı büsbütün dirençli değildir. Örneğin, spontane hidroliz (su içeren bir reaksiyon) tek tek bazların kaybına yol açabilir yahut hatta DNA ipliğinin kırılmasına neden olabilir.
-
Termal Dalgalanmalar: Isı, moleküllerin daha fazla hareket etmesine neden olabilir ve bu rastgele termal dalgalanmalar DNA hasarına yol açabilir. DNA molekülü vakit zaman termal dalgalanmalar nedeniyle alışılmadık bir form alabilir ve bir DNA replikasyon yahut tamirat proteini bu durumdaki DNA ile karşılaşırsa mutasyonlara yol açabilir.
-
Reaktif Metabolitler: Olağan metabolik süreçler sırasında bedenimiz DNA ile etkileşime girebilen ve DNA’ya ziyan verebilen reaktif bileşikler üretir. Yaygın bir hasar çeşidi, DNA’daki dört bazdan biri olan guaninin metilasyonudur (bir -CH3 kümesinin eklenmesi).
DNA hasarı çeşitli hallerde genetik mutasyonlara neden olabilir.
Hasar bir bazın yapısını değiştirirse, DNA replikasyonu sırasında yanlış baz ile yanlış eşleşebilir. Alternatif olarak, spontane hidroliz nedeniyle eksik bir baz bir delesyon mutasyonuna yol açabilir. Ayrıyeten, DNA tamir düzeneği hasarı onarmaya çalışır fakat yanılgı yaparsa, bu bir ekleme yahut ikame mutasyonuna yol açabilir.
DNA tamir düzenekleri, hücrelerimizin genetik bilgilerimizi kodlayan DNA moleküllerindeki hasarı tespit etmek ve düzeltmek için kullandıkları biyolojik süreçlerdir.
Genetik materyalimizin bütünlüğünü sağlayarak hücrelerin DNA’larını sadakatle çoğaltmasına ve aktarmasına imkan tanırlar. Her biri belli DNA hasarı çeşitlerini düzeltme konusunda uzmanlaşmış çeşitli DNA tamirat düzenekleri vardır. İşte birkaç örnek:
Doğrudan Bilakis Çevirme:
Bu sistem, alkilasyon (bir alkil kümesinin eklenmesi) yahut fotodimerler (UV ışığının neden olduğu) üzere makul hasar tiplerini onarır. Bu çeşit tamiratta yer alan enzimler spesifik hasarı tanır ve değişikliği direkt bilakis çevirir.
Baz Eksizyon Tamiri:
Bu düzenek, bazların metilasyonu yahut oksidasyonu üzere küçük, sarmal bozucu olmayan baz lezyonlarını düzeltir. Hasarlı baz bir DNA glikozilaz enzimi tarafından tanınır ve çıkarılır, böylelikle abazik bölge olarak bilinen boş bir bölge oluşur. Öteki enzimler (DNA polimeraz ve DNA ligaz gibi) boşluğu doldurur ve DNA ipliğini mühürler.
Nükleotid Eksizyon Tamiri:
UV ışığının neden olduğu timin dimerleri üzere daha büyük, sarmal bozucu lezyonları amaç alır. Lezyonu içeren DNA ipliğinin bir modülü çıkarılır ve hasarsız ipliği şablon olarak kullanarak hakikat nükleotidlerle değiştirilir.
Yanlış Eşleşme Tamiri:
Bu düzenek, DNA replikasyonu sırasında DNA polimeraz redaksiyon aktivitesi tarafından düzeltilemeyen yanlışları (yanlış eşleştirilmiş bazlar yahut küçük eklemeler/silinmeler) düzeltir.
Çift İplik Kırılması Tamiri:
ift iplik kopması tamiratı için iki ana yol vardır: Homolog Olmayan Uç Birleştirme (NHEJ) ve Homolog Rekombinasyon (HR). Bu düzenekler, bilhassa tehlikeli hasar tipleri olan çift iplikçik kırılmalarını onarmak için hayati değer taşır.
DNA tamirat sistemleri epey tesirlidir, lakin harika değildir.
Onarım süreci sırasında yanlışlar meydana gelebilir ve bu da mutasyonların ortaya çıkmasına neden olabilir. Ayrıyeten, DNA hasarı oranı çok yüksek olduğunda yahut tamirat düzeneğinin kendisi hasarlı yahut kusurlu olduğunda, DNA hasarı devam edebilir.
Doğru bir formda onarılmayan kalıcı DNA hasarı, kanser gelişimi için bilinen bir risk faktörü olan genomik kararsızlığa yol açabilir.
Özetle, DNA tamirat düzenekleri genetik bilgimizin bütünlüğünün korunmasında, mutasyonların önlenmesinde ve kanser de dahil olmak üzere birçok hastalık riskinin azaltılmasında kıymetli bir rol oynamaktadır. Bununla birlikte, bu sistemler başarısız olduğunda yahut bunaldığında, sonuçlar önemli olabilir.
Tıp bilimi daima olarak DNA hasarını ve mutasyonları daha âlâ anlamaya çalışmaktadır.
DNA’mız bir biyoloji mükemmelidir ve yapısını, fonksiyonlarını ve karşılaştığı zorlukları anlamak, ömrün kendisini anlamak için çok kıymetlidir. İstikrarlı beslenme, nizamlı idman ve ziyanlı hususlara maruz kalmaktan kaçınmayı içeren sağlıklı bir hayat biçimi, DNA hasarını azaltmaya ve genetik materyalimizin sıhhatini müdafaaya yardımcı olabilir.
