İçeriğe atla

Restriksiyon modifikasyon sistemi

Restriksiyon modifikasyon sistemi (RM sistemi) bakterilerin kendilerini yabancı DNA'dan korumak için kullandığı bir sistemdir. RM sistemleri iki unsurdan oluşur: 1) yabancı DNA'yı belli noktalarında kesen restriksiyon enzimleri ve 2) konak hücrenin DNAsının kesilmemesi için ona metil grupları ekleyen metilaz enzimlerinden oluşur. Bir RM sistemindeki restriksiyon enzimi ve metilaz aynı DNA dizi motifini tanır, eğer o dizi metillenmişse DNA kesilmez. RM sistemlerinin tanıdığı DNA dizisi bakteri türleri arasında farklılık gösterdiği için, yabancı DNA eğer başka türden bir bakteriden kayanklanıyorsa muhtemelen farklı bir metilasyon gösterir ve yabancı olarak algılanır. Hücreye dışarıdan (örneğin bir bakteriyofaj yoluyla) gelen DNA eğer uygun yerlerde metil grupları taşımıyorsa hücreye zarar veremeden parçalanır. Bilinen bakterilerin yaklaşık yarısının RM sistemi vardır ve bunların yarısında birden fazla RM sistemi bulunur.

Tarih

Bakterilerin kendilerini yabancı DNA moleküllerden koruaybilme yetenği ilk 1950'lerde fark edildi. Bazı bakteriler başka suşlarda büyütülmüş virüslerin büyümesini engelemekte (kısıtlamaktaydı). Bu etkinin diziye spesifik restriksiyon enzimlerinden kaynaklandığı bulundu.

Restriksiyon enzimleri (veya restriksiyon endonükleazları) çift iplikli DNA'ları belli noktalarda keserler, meydana gelen DNA parçaları ardından başka endonükleazlar tarafından parçalanır. Restriksiyon enzimi DNA'yı 4-6 baz uzunluğunda spesifik dizilerde keser, bunlar genelde palindromik dizilerdir. Bu tanıma dizileri kısa olduğu için bakteri kromozomunda da bu dizilerden pek çok sayıda bulunur. Restriksiyon enziminin bakterinin kendi DNA'sını kesmemesi için bakteri aynı diziye spesifik bir metilaz enzimi ile kendi DNA'sına metil grupları ekler. Bu metil grupları DNA'nın baz eşleşmesini ve transkripsiyonunu engellemez ama restriksiyon enziminin DNA'yı o noktada tanıyıp kesmesine engeller.

Restriksiyon modifikasyon sistemlerinin tipleri

Üç tip restriksiyon modifikasyon sistemi vardır, bunlar tip I, tip II ve tip III olarak adlandırılırlar. Her birinde restriksiyon enzimi ve metilaz aktivitesi bulunur. bu adlandırma keşfediliş sırasına göredir ama Tip II sistemler en yaygındır.

Tip I sistemler en karmaşıktır, üç proteinden oluşurlar: R (restriksiyon), M (modifikasyon) ve S (spesifisite). Meydana gelen kompleks DNAyı hem keser hem metiller. Her iki reaksiyon ATP gerektirir, kesim noktası tanıma yerinden oldukça uzakta olur. S altbirimi hem restriksiylon hem metilazın spesifisitesini belirler. Kesim noktası uzakta olduğu için jel elektroforezi ile kesilen DNA parçaları ayrıştırıldığı zaman ayrık bantlar görülmez.

Tip II sistemler daha basittir ve çok yaygındır. Bir kompleks olarak çalışmak yerine metiltransferaz ve endonükleaz ayrı proteinler olarak kodlanır ve birbirlerinden bağımsız olarak etkirler. Bir spesifisite proteini yoktur. Her iki protein aynı tanıma yerini tanır ve dolayısıyla kendi etkinlikleri için birbirleriyle yarışırlar. Metiltransferaz monomer olarak etkir, bir defada DNA'nın bir ipliğini metiller. Endonükleaz bir homodimer olarak etkir ve iki ipliğin birlikte kesişmesini sağlar. Kesim, tanıma dizisinin içinde veya ona yakın bir yerde olur, bunun sonucu meydana gelen DNA parçaları jel elektroforezinde ayrık bantlar olarak görünür. Bu nedenle, Tip II sistemler laboratuvarda gen klonlaması ve DNA analizi için kullanılır.

Tip III sistemlerde R ve M proteinleri birlikte bir kompleks oluştururlar. Ancak, metilaz proteini kendi başına da çalışabilir. Diğer mekanizmalardan farklı olarak metilasyon sadece bir iplik üzerinde meydana gelir. R ve M proteinlerinden meydana gelen kompleks aynı yeri metilleyip keserek kendi kendisiyle yarışır. Bu yüzden DNA'nın sindirimi kısmî olur.[1][2]

Kullanım

RM sistemleri plazmitlere klonlanabilir ve metilasyon enziminin sağladığı dirençten yararlanılarak seçilebilir. Plazmit ikilenmeye başlayınca metilaz enzimi üretilir ve plazmit DNA'sını metiller, böylece onu spesifik restriksiyon enziminden korur.

Bazı virüsler restriksiyon modifikasyon sistemlerinin etkisinden korunacak şekilde evrimleşmişlerdir. Bu virüsler kendi DNA'larına metil veya glikosil grupları ekleyerek onu modifiye ederler, böylece restriksiyon enzimini bloke ederler. Başka virüsler ise, T3 ve T7 bakteriyofajları gibi, restriksiyon enzimlerini inhibe eden proteinler kodlarlar.

Bu virüslere karşı gelebilmek için bazı bakteriler modifiye olmuş DNA'yı tanıyıp kesen restriksiyon enzimleri evrimleştirmişlerdir, bu enzimler konak hücrenin modifiye olmamış DNA'sını kesmezler. Bazı prokaryotlar birden çok restriksiyon modifikasyon sistemine sahiptir.

Ayrıca bakınız

Kaynakça

  1. ^ Wilson, G., "Organization of Restriction-Modification Systems 16 Eylül 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.,"Nucleic Acids Research (1991), Vol 19, pg2539-2566.
  2. ^ Wilson, G., "Restriction and Modification Systems 16 Eylül 2019 tarihinde Wayback Machine sitesinde arşivlendi.," Annual Review of Genetics (1991), 25:585-627.

İlgili Araştırma Makaleleri

<span class="mw-page-title-main">DNA</span> Canlıların genetik bilgilerini barındıran molekül

Deoksiriboz nükleik asit veya kısaca DNA, tüm organizmaların ve bazı virüslerin canlılık işlevleri ve biyolojik gelişmeleri için gerekli olan genetik talimatları taşıyan bir nükleik asittir. DNA'nın başlıca rolü bilgiyi uzun süre saklamasıdır. Protein ve RNA gibi hücrenin diğer bileşenlerinin inşası için gerekli olan bilgileri içermesinden dolayı DNA; bir kalıp, şablon veya reçeteye benzetilir. Bu genetik bilgileri içeren DNA parçaları gen olarak adlandırılır. Bazı DNA dizilerinin yapısal işlevleri vardır, diğerleri ise bu genetik bilginin ne şekilde kullanılacağının düzenlenmesine yararlar.

<span class="mw-page-title-main">Biyoteknoloji</span> Yararlı ürünler geliştirmek veya yapmak için canlı sistemlerin ve organizmaların kullanılması

Biyoteknoloji; hücre ve doku biyolojisi kültürü, moleküler biyoloji, mikrobiyoloji, genetik, fizyoloji ve biyokimya gibi doğa bilimlerinin yanı sıra makine mühendisliği, elektrik-elektronik mühendisliği ve bilgisayar mühendisliği gibi mühendislik dallarından yararlanarak, DNA teknolojisiyle bitki, hayvan ve mikroorganizmaları geliştirmek, özel bir kullanıma yönelik ürünleri oluşturmak ya da dönüştürmek için biyolojik sistemleri, canlı organizmaları ya da türevlerini kullanan uygulamaların tümüne verilen addır.

Restriksiyon enzimi veya restriksiyon endonükleazı, çift zincirli DNA moleküllerindeki belli nükleotit dizilerini tanıyan ve her iki zinciri birlikte kesen bir enzim türüdür. Bu özel enzimler, bakteri ve arkelerde bulunurlar ve virüslere karşı bir savunma mekanizmasına aittirler. Konak bakteri hücresinde restriksiyon enzimleri seçici olarak yabancı DNA'ları keserler; konak DNA'yı restriksiyon enziminin etkinliğinden korunmak için bir değiştirme (modifikasyon) enzimi tarafından metillenir. Bu iki süreç toplu olarak restriksiyon modifikasyon sistemi olarak adlandırılır. Bir restriksiyon enzimi DNA'yı kesmek için DNA çift sarmalının her şeker-fosfat omurgasından birer kere olmak üzere iki kesme yapar.

<span class="mw-page-title-main">Virüs</span> canlı ve ya cansız arası mikroskobik enfeksiyon etkeni

Virüs, sadece canlı hücreleri enfekte edebilen ve böylece replike olabilen mikroskobik enfeksiyon etkenleri. Virüsler; hayvanlardan ve bitkilerden, bakterilerin ve arkelerin de içinde bulunduğu mikroorganizmalara kadar her türlü canlı şekillerine bulaşabilirler.

<span class="mw-page-title-main">Ti plazmit</span>

Ti plazmit Agrobacterium tumefaciens bakterisinin genetik materyalini bitki hücrelerini enfekte edip bir tümör oluşturmasını ve genetik materyalini bitki hücrelerine aktarmasını sağlayan dairesel bir plazmittir.

RNA polimerazlar, bir DNA veya RNA molekülündeki bilgiyi RNA molekülü olarak kopyalayan bir enzimler ailesidir. Bir gende yer alan bilginin RNA molekülü olarak kopyalanma işlemi transkripsiyon olarak adlandırılır. Hücrelerde RNAP genlerin RNA zincirleri halinde okunmasını sağlar. RNA polimeraz enzimleri, tüm canlılarda ve çoğu virüste bulunur. Kimyasal bir deyişle, RNAP, bir nükleotidil transferaz enzimidir, bir RNA molekülünün üç ucunda ribonükleotitlerin polimerleşmesini sağlar.

DNA Yanlış Eşleşme Tamiri,, DNA tamir mekanizmalarından birisidir.

<span class="mw-page-title-main">Doğuştan gelen bağışıklık sistemi</span> omurgalılarda bulunan iki ana bağışıklık stratejisinden biri

Doğuştan gelen bağışıklık sistemi ya da doğal bağışıklık diğer organizmaların enfeksiyonlarına karşı spesifik olmayan yolla koruma yapan ev sahibinin savunmasındaki hücreleri ve mekanizmaları kapsayan bir bağışıklık sistemi çeşididir.

DNA metilasyonu DNA'nın bir kimyasal değişimdir, kalıtsal olup sonradan ilk dizi geri gelecek şekilde çıkartılabilir. Bu özelliği nedeniyle epigenetik koda aittir ve en iyi karakterize edilmiş epigenetik mekanizmadır. Metilasyon tüm virüslerde görülen, öz ile öz-başka ayrımına yarayan bir yetenek olduğu için epigenetik kodun, kadim viral enfeksiyon olaylarından kalma bir mekanizma olabileceği öne sürülmüştür.

Moleküler biyolojide transformasyon, bir hücrenin içine dışarıdan bir DNA parçasının girmesi ve hücrenin genomuyla bütünleşmesi sonucu hücrede gerçekleşen genetik değişikliğe denir. Hücre dışında bulunan serbest DNA parçaları ancak uygun haldeki bakteri, mantar, alg, maya ya da bitki hücrelerine girebilir. Doku kültüründeki ökaryotik hayvan hücrelerinde gerçekleşen transformasyona ise özel olarak transfeksiyon denir. Sıfat hali olarak, yani "transformasyona uğramış" anlamında, 'transforme' kelimesi kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Nükleaz</span>

Nükleaz, nükleik asitleri kısmen veya tamamen parçalayan bir enzim tipidir. Bu enzimler gerek sindirim sisteminde, gerek de hücre içinde, örneğin hata tamiri, gen regülasyonu, viral savunma gibi önemli işlevlerin gerçekleşmesinde rol oynarlar. Nükleazlar, tiplerine bağlı olarak, DNA ve RNA zincirlerini çeşitli biçimlerde kesebilirler. Gen mühendisliğinde farklı nükleazlar DNA moleküllerinin arzu edilen biçime sokulmasında, ayrıca DNA ve RNA moleküllerinin yapılarının anlaşılmasında birer araç olarak kullanılır.

Moleküler biyolojide anlam, DNA ve RNA gibi nükleik asit moleküllerinde bulunan bilginin yönünün (polaritesinin) başka nükleik asitlerle karşılaştırılmasında kullanılan bir kavramdır. Hangi bağlamda kullanıldığına bağlı olarak "anlam" terimi farklı manalara gelebilir. Bir manasıyla "anlam", bir nükleik asidin protein kodlama özelliğidir. Bir diğer manasıyla "anlam", tek iplikli RNA virüslerinde, viriondan çıkan genomik RNA'nın doğrudan protein kodlayabilme özelliğidir. "Antianlamlı" nükleik asitlerden söz edilince, anlamlı bir mRNA'nın ifadesini engelleyen, komplemanter dizili bir nükleik asit kastedilir.

<span class="mw-page-title-main">Ters transkriptaz</span> RNA şablonundan DNA üreten bir enzim

Biyokimyada bir ters transkriptaz veya RNA'ya bağımlı DNA polimeraz, tek iplikli bir RNA molekülü okuyup tek iplikli DNA üreten bir DNA polimeraz enzimidir. Bu enzim, ayrıca, RNA tek iplikli cDNA şeklinde okunduktan sonra çift iplikli DNA oluşmasında da görev alır. Normal transkripsiyon DNA'dan RNA sentezidir; dolayısıyla ters transkripsiyon bu sürecin tersidir.

Kimyada metilasyon veya metillenme, bir kimyasal bileşiğe bir metil grubunun bağlanması veya sübstitüsyonudur. Bu terim kimyada, biyokimyada, toprak bilimlerinde ve hayat bilimlerinde yaygınca kullanılır.

<span class="mw-page-title-main">Gen ifadesinin düzenlenmesi</span>

Gen ifadesinin düzenlenmesi ya da gen ifadesinin denetimi, hücrelerin ve virüslerin genlerindeki bilgiyi gen ürünlerine çevirmesini kapsayan süreçler için kullanılan bir terimdir. İşlevsel bir genin ürünleri RNA veya protein olabilir; bilinen mekanizmaların en temeli protein kodlayan genlerin düzenlenmesidir. Gen ifadesinin, DNA-RNA transkripsiyonundan, proteinin translasyon sonrası değişimlerine kadar olan herhangi bir adımı değiştirilip, ayarlanabilmektedir.

Endonükleazlar bir polinükleotit zincirindeki fosfodiester bağını kesen enzimlerdir. Buna karşın eksonükleazlar polinükleotit zincirinin sadece en ucundaki fosfodiester bağını keser. Doğada endonükleazlar çeşitli hücresel işlevlere sahiptir. Bu enzimlerin bazıları moleküler biyoloji laboratuvarlarında birer araç olarak da kullanılır.

Viral vektör, moleküler biyologlar tarafından hücre içine genetik malzeme ulaştırmak için kullanılan bir araçtır. Bu işlem canlı organizmanın içinde veya hücre kültüründe yapılabilir. Virüsler, enfekte ettikleri hücrelerin içine genomlarını verimli şekilde taşımak için özelleşmiş moleküler mekanizmalar evrimleştirmiştir. Bir virüs tarafından genlerin aktarımı transdüksiyon olarak adlandırılır, bu yolla enfekte olmuş hücrelerin de transdüklenmiş olduğu söylenir. Moleküler biyologlar bu mekanizmayı ilk defa 1970'lerde kontrol altına almayı becermiştir. Paul Berg bakteriyofaj lambda DNA'sı içeren değiştirilmiş bir SV40 virüsü kullanarak kültürlenmiş maymun böbrek hücrelerini enfekte etmiştir.

<span class="mw-page-title-main">EcoRV</span>

Escherichia coli' den elde edilen bir kısıtlama enzimi olan EcoRV, en iyi karakterize edilen endonükleazlardan biri olup palindromik (simetrik) dna dizilerini tanıyan ve genellikle homodimerler veya homotetramerler gibi davranan Tip IIP alt sınıfındadır.

<span class="mw-page-title-main">DNA adenin metilaz</span>

DNA adenin metilaz, (Dam metilaz) yeni sentezlenen DNA'da 5'-GATC-3 'dizisinin adeninine bir adet metil grubu ekleyen bir enzimdir. DNA sentezinden hemen sonra, yeni oluşan iplik kısa bir süre boyunca metillenmemiş olarak kalır. Bir kısıtlama modifikasyon sisteminin parçası olmayan ve gen ekspresyonunu düzenleyen yetim bir metiltransferazdır. Dam metilaz, prokaryotlara ve bakteriyofajlara özgüdür.

Ribonükleaz, RNA'nın daha küçük bileşenlere parçalanmasını katalize eden bir nükleaz türüdür. Ribonükleazlar, endoribonükleazlar ve ekzoribonükleazlar adlı iki gruba ayrılabilir ve EC 2.7 ve 3.1 enzim sınıfları dahilinde çeşitli alt sınıfları içerir.


Bu sayfa, bu Vikipedi makalesine dayanmaktadır.
Metin, CC BY-SA 4.0 lisansı altında mevcuttur; ek koşullar uygulanabilir.
Görseller, videolar ve sesler kendi lisansları altında mevcuttur.