DNA sentezi nedir? Kanser oluşumu açısından önemi

DNA sentezi - DNA'nın kopyasının üretilmesi

Vücudu oluşturan en küçük canlı yapı birimi hücredir. Hücrelerin yönetim molekülü olan DNA, ebeveynlerden gelen tüm genetik bilgiyi taşır. DNA, bu bilginin oluşturulması için nükleotitlerden oluşan bir sistem barındırmaktadır. Bu nükleotitler; Adenin (A), Guanin (G), Sitozin (C) veya Timin (T) bazları, 5 karbonlu şeker ve fosfat grubundan meydana gelir. Nükleotitlerin farklı kombinasyonlarda sıralanmasıyla genetik bilgi oluşur. Bu genetik bilgi sayesinde vücudun yaşamsal fonksiyonları için gerekli moleküllerden biri olan proteinler üretilir. Proteinlerin vücutta çok çeşitli görevleri vardır. Bu görevler DNA sentezinden insülin hormonu üretimine kadar farklı çeşitlilikler gösterebilir. Hücrelerin bölünmesi sırasında genetik bilginin korunması gerekmektedir. Hücre bölünmesi; büyüme, yaraların iyileştirilmesi ve yeni kan hücrelerinin üretimi gibi durumlarda gerekmekte olan bir biyolojik süreçtir. Bu bölünme işlemi sırasında, DNA’nın bir kopyasının üretilmesi ve bu kopyaların iki ayrı hücreye aktarılması gerekmektedir. DNA çift zincirden oluşan, zincirlerinde nükleotitler barındıran, sarmal bir yapıdır. Nükleotitler kendi aralarında Guanin-Sitozin ve Adenin-Timin olmak üzere eşleşirler. DNA’nın kopyasının üretilmesi işlemine DNA sentezi adı verilir. DNA sentezi sırasında, bölünen hücrenin genetik bilgisinin birebir kopyalanması gerekmektedir.

DNA sentezi yarı korunmuş bir modeldir. Yani DNA zincirinin yarısı eski diğer yarısı yeni oluşan DNA zincirini içerir.

DNA sentezi helikaz enziminin, DNA’nın çift zincirini ATP kullanarak ayırması için çeşitli proteinler tarafından, sentezlenecek bölgeye yerleştirilmesiyle başlar. Helikaz yerleşip zinciri açmaya başladıktan hemen sonra açılan bölgeye DNA polimeraz enzimi gelmektedir. DNA polimeraz enzimi, yeni DNA zincirini eski DNA zincirini kalıp alarak belli bir yönde uzatır (5’ >> 3’ yönünde). Yeni sentezlenen zincirlerden birinin sentez yönünün 3’ >> 5’ olması sebebiyle DNA polimeraz bu bölgeyi sentezleyemez. Çünkü DNA polimeraz, DNA’yı sadece 5’ >> 3’ yönünde sentezleyebilir. Bu sorunu ortadan kaldırmak amacıyla 3’ uca primaz enzimi belirli aralıklarla RNA primerleri sentezler. Bu RNA primerleri sayesinde polimeraz enzimi bu zincirde de 5’ >> 3’ yönünde de sentezleme yapabilir. Ancak yapılan bu sentezleme sonrasında iki RNA primerinin arasındaki DNA bölgesi DNA polimeraz tarafından birleştirilemez. Bu ayrı duran parçaya Okazaki fragmenti denir. Bu fragmentin birleştirilmesinden de ligaz enzimi sorumludur. DNA’nın sarmal yapısından kaynaklanan sentezlenme bölgesinin önünde oluşan sıkışmayı topoizomeraz enzimi düzeltir. Bu işlem sentez başlama bölgesinden bitiş bölgesine kadar devam eder.

DNA sentezini anlamanın kanser için önemi nedir?

DNA sentezi sırasında, DNA polimeraz enzimi her zaman doğru baz eşleşmesini yapamayabilir. DNA polimerazın hata düzeltme mekanizması vardır. Bu mekanizma olmasına rağmen, normal bir insan hücresinde bu hatanın oranı 10 milyarda birdir (vücudumuzda 37 trilyon insan hücresi olduğu hesaplanmaktadır ve her gün bu hücrelerin 300'de 1'i bölünmektedir). Nükleotitlerde oluşan hatalar mutasyon olarak adlandırılır.

Oluşan mutasyonlar sonucunda ilgili gen bölgesinden üretilen protein değişebilir, üretimi engellenebilir ya da arttırılabilir. Bu bölge proto-onkogen (kanser gelişimine sebebiyet verebilecek bir protein kodluyorsa) ise mutasyon sonucu bu bölge onkogen (kanser gelişimi için aktif) hale gelir. Örneğin, DNA sentez yolaklarından bir tanesinde görev alan Myc proteininin üretimini arttıran bir mutasyon meydana gelirse, bu kanser gelişimini tetikleyebilir. Diğer taraftan oluşan mutasyon aynı yolağın baskılayıcısı Retinoblastoma proteininin inaktif olmasına sebebiyet verirse bu da kanser gelişimini tetikleyebilir. Bu şekilde basit görünen DNA sentezinde oluşabilecek en ufak bir hata uzun süreli biriken mutasyonlarla kansere sebep olabilir. Günümüzde klinikte kullanılan kemoterapilerin çoğu, kanser hücrelerinin DNA sentezini hedef alır.