Hücre Döngüsü ve DNA’nın Replikasyonu
Hücre döngüsü
Hücre döngüsü, bir takım makromoleküler olayların içinde yer aldığı hücre bölünmesini ve sonuçta iki yeni birbirinin aynısı olan hücrelerin oluştuğu olaylar zinciri olarak tarif edilmiştir. Ökaryotik organizmaların normal gelişimi için hücre siklusunun kontrolü kritik önem taşımaktadır (Qu ve ark 2003, Lodish 2004). Hücre döngüsü çok dikkatli kontrol edilmektedir. Normal olarak yetişkin vücudunda hücre ölümü (programlı hücre ölümü veya apoptozis) ile hücre çoğalması (hücre bölünmesi) kararlı durumu korumak için dengelenmiştir. Bu dengenin, hücre döngüsü kontrolünün kaybı ile bozulması tümör oluşumuna sebep olabildiği gibi yüksek derecede organize olmuş ve kontrol edilen hücre döngüsünün hücre bölünmesinden sorumlu olduğu belirtilmiştir. Sıkı kontrol ve zamanlama DNA’nın S fazında (hatasız olarak) bir kez replike olmasını ve homolog kromozomların M fazında eşit olarak dağıtılmasını sağlamaktadır (Sandal 2002). Bu işlemlerin tam olarak yerine getirilmesi için pek çok molekül ve sinyal yollarının işe karıştığı ve hücre döngüsünün kontrol noktaları adını aldığı belirtilmiştir. Hücre döngüsü iki işlemin döngüsel değişimi olup bunların DNA’nın sentezlendiği replikasyon işlemi (S=sentez fazı) ve hücre içeriğinin eşit olarak yeni hücrelere dağıtıldığı bölünme (yarılama) işlemi olduğu (M=mitoz fazı) ve bu iki işlem arasındaki işlemler ise aralık periyodu olarak (G=gap fazı) adlandırılmaktadır. DNA’nın replikasyonu, canlılığın devamı için temel mekanizmalardan birisidir (Sandal 2002, Qu ve ark 2003, Wu ve ark 2005).
Replikasyon mekanizması
Replikasyon DNA zincirinin birbirinin kopyası olan iki zincirin oluşturulması işlemidir. Prokaryot ve ökaryotlarda replikasyonun başlayabilmesi için DNA çift sarmalının birbirinden ayrıldığı özel nükleotid dizileri vardır. DNA replikasyonunun başladığı spesifik noktalara ise replikasyon orijini denilmekte ve replikasyon orijinlerinde replikasyon için iki DNA ipliğinin birbirinden ayrılmasıyla o bölgede bir genişleme olmakta ve bu bölgelere de replikasyon çatalı denilmektedir. DNA çift sarmalında hidrojen bağlarını açan enzimler helikazlardır. Helikaz iki ipliği birbirinden ayırmaktadır. İlerleyen helikazların gerisinde birbirinden ayrılmış olan DNA ipliklerinin tekrar çift sarmal yapması için SSB (Single Strand Binding protein (tek zincire bağlanabilen proteinler)) denen proteinler her bir DNA ipliğine bağlanır (Watson ve ark 2004, Albert 2004).
Replikasyonu katalizleyen esas enzim olan DNA polimerazlar doğrudan replikasyonu başlatmadığı için primazlar RNA primerleri yapar ve DNA polimerazlar senteze başlar. Sentez iki zincirde yapılır. Biri kesintili diğeri ise kesintisiz olarak sentezlenir. Kesintisiz zincirde RNA primerinin replikasyonun başlangıcında bir kez sentezlendiği ve kesintili zincirde ise yeni ipliğin sentezi Okazaki parçacıkları şeklinde kesintili sentezlendiği için her Okazaki parçacığı sentezinin başlayabilmesi için RNA primerine ihtiyaç olur. Her Okazaki parçasının sentezinde ise bir önceki RNA primerine ulaşıldığında durur. RNA primerleri daha sonra DNA polimeraz I enziminin 5’-3’ ekzonükleaz aktivitesiyle uzaklaştırılır. Oluşan boşluk aynı polimerazın 5’-3’ polimeraz aktivitesiyle deoksiribonükleotidlerle doldurulur ve DNA ligaz ise son bağlantıyı yapar (Watson ve ark 2004, Albert 2004). DNA replikasyonunda ve tamirinde görev yapan DNA ligazlar çentiği iki nükleotid arasında fosfodiester bağı kurarak kapatarak gerçekleştirir (Timson ve ark 2000, Cherepanov ve Vries 2002, Öztaş ve ark 2005).
DNA replikasyonunda sentez yapılırken hasarlı DNA’da DNA polimerazın önce lezyonda durakladığı ve sonra yeni sentezlenen zincir boyunca bir boşluk bırakarak onun üzerinden atladığı, tek zincir boşluklarına bir yanıt olarak ise RecA proteini rekombinasyonel bir değiş-tokuş işlemi yürüterek başlangıçta hasarsız komplementer zincirde bulunan bir segmenti (parçayı) bu boşluğa sokup onu tamamladığı, bu işlemin hasarsız komplementer zincirde bir boşluk bıraktığı ve bu boşluğun daha sonra replikasyon ilerlerken onarım sentezince doldurulduğu belirtilmiştir (Gennery ve Jeggo 2001, Wood ve ark 2001, Wu ve ark 2005).
