Back to chapter

6.7:

DNA Helikazları ve Tek-iplik DNA Bağlanma Proteinleri

JoVE Core
Molecular Biology
A subscription to JoVE is required to view this content.  Sign in or start your free trial.
JoVE Core Molecular Biology
DNA Helicases

Languages

Share

DNA replikasyonunda yer alan helikazlar, replikatif helikazlar olarak bilinir. Tek zincirli DNA’nın geçmesine izin verecek kadar geniş bir merkezi gözeneği çevreleyen altı alt birim içerirler. Helikaz, ATP hidrolizinden gelen enerjiyi kullanarak DNA boyunca hareket etmek için konformasyonel bir değişiklik geçirir.Helikazın altı alt biriminin her biri, içinde ATPaz aktivitesi bulunan bir ATP bağlanma yerine sahiptir. Helikaz ATP’ye parçalanırken, alt birimler birbirine göre hareket ederek DNA translokasyonuna neden olur. DNA sarımının açılmasını başlatmak için helikaz, replikasyon başlangıç noktasında tek bir DNA zincirine bağlanır ve seçilen bu DNA zinciri boyunca kayar.Helikaz DNA’yı çözdükten sonra, ortaya çıkan ayrılmış tek zincirli DNA molekülleri, zincir içi eşleşme yoluyla saç tokası ilmekleri veya zincirler arası eşleşme ile çift zincirli DNA oluşturabilir. Bu zincirler ayrıca, DNA’yı parçalayabilen nükleazların saldırısına karşı savunmasızdır. Bu parçalamayı önlemek için, tek zincirli DNA bağlanma proteinleri, tek zincirli DNA’ya sıralı bir şekilde bağlanır;burada gelen SSB mevcut SSB’ye bitişik olarak bağlanır.SSB proteininin bu ortaklaşa bağlanması, ana DNA zincirini düzleştirir ve korur, saç tokası ilmeklerinin oluşumunu veya DNA’nın çift zincirli yapısına geri sarılmasını önler. SSB proteinleri, DNA’nın şeker-fosfat omurgasına sıkıca bağlanır ve azotlu bazları, tamamlayıcı nükleotit bağlanması için boşta bırakarak yavru zincirin oluşumuna olanak sağlar.

6.7:

DNA Helikazları ve Tek-iplik DNA Bağlanma Proteinleri

DNA çözme enzimi helikazlar bir tür motor proteindir. Motor proteinler, ATP hidrolizinden üretilen enerjiyi kullanarak filamentler veya polimerler boyunca translokasyon yapabilir. Helikazlar, DNA replikasyonu, onarımı, rekombinasyonu ve transkripsiyonu gibi DNA'nın çözülmesinin gerekli olduğu tüm önemli hücresel süreçlerde yer alır. Tüm canlı organizmalarda bulunurlar, ancak yapılarına, fonksiyonlarına ve eylem mekanizmalarına göre değişir. Örneğin, prokaryotlarda, DnaB helikaz, gecikmeli iplikçik şablonu boyunca 5' ila 3' yönünde bağlanır ve translokasyon yapar. Ökaryotlarda, minikromozom bakım (MCM) protein kompleksi, önde gelen iplikçik şablonu boyunca 3' ila 5' yönünde bağlanan ve translokasyon yapan bir DNA helikazdır.

Terapötik Hedefler Olarak Helikazlar

DNA replikasyon mekanizmasının vazgeçilmez bir bileşeni olan helikaz, bakteriyel ve viral enfeksiyonlara karşı ilaçların geliştirilmesi ve kanser tedavisi için yeni bir hedef olarak ortaya çıkmaktadır. Kanser hücreleri, yüksek bir DNA replikasyon hızı ve mcm helikaz üretiminde karşılık gelen bir artış gerektiren hızlı proliferasyon ile karakterizedir. Bu nedenle, MCM helikazın doğru ilaçlarla inhibisyonu veya tükenmesi, kanser hücrelerinin hızlı büyümesini baskılayabilir.

Tek iplikli DNA bağlayıcı (SSB) Proteinler – Stabilizatör ve Tek Telli DNA Koruyucu (ssDNA)

Başarılı DNA replikasyonu için, çift iplikli DNA'nın gevşemesine, DNA'nın ayrılmış tek iplikçiklerinin stabilizasyonu ve korunması eşlik etmelidir. Bu önemli görev, tek iplikli DNA bağlayıcı (SSB) proteinler tarafından gerçekleştirilir. DNA'ya diziden bağımsız bir şekilde bağlanırlar, bu da DNA'nın azotlu bazlarının SSB proteinlerinin bağlanması için belirli bir sırada mevcut olmaması gerektiği anlamına gelir. SSB proteinlerinin bağlanması, tek iplikli DNA'yı (ssDNA) düzeltir ve sertleştirir. Bunun DNA polimerazının bazları doğru seçme yeteneğini artırdığına ve böylece DNA replikasyonunun doğruluğunu artırdığına inanılmaktadır.

İlaca dirençli mikroorganizmaların sürekli artan tehdidi, yeni hedeflerle antibiyotiklerin geliştirilmesini gerektirir. DNA replikasyonu, rekombinasyon ve onarıma katılımları nedeniyle, SSB proteinleri bu amaçla araştırılmaktadır.

Suggested Reading

  1. Tuteja, Narendra, and Renu Tuteja. "Prokaryotic and eukaryotic DNA helicases: essential molecular motor proteins for cellular machinery." European Journal of Biochemistry 271, no. 10 (2004): 1835-1848. https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1111/j.1432-1033.2004.04093.x
  2. Seo, Yeon-Soo, and Young-Hoon Kang. "The human replicative helicase, the CMG complex, as a target for anti-cancer therapy." Frontiers in Molecular Biosciences 5 (2018): 26. https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmolb.2018.00026/full