DNA veya deoksiribonükleik asit, neredeyse tüm canlıların kalıtsal malzemesi olan yapıdır. Bir nükleik asit çeşidi olan DNA'nın yapısında deoksiriboz şekeri, fosfat iyonları ve dört çeşit baz (adenin, guanin, timin, sitozin) bulunmaktadır. DNA molekülleri, prokaryot canlılar dışındaki canlılarda (ökaryotlar) çift zincirli (dsDNA - double stranded DNA)* ve sarmal bir yapı halinde hücre çekirdeğinde saklanırken, prokaryotlarda yine çift zincirli sarmal olmakla birlikte bu kez halka şeklinde -uçlarından kendi üzerine kapanmış- ve sitoplazmalarında serbest halde bulunur.



Bunun temel sebebi ise prokaryot canlıların hücre içinde, çekirdek gibi zarlı organelleri bulundurmamasıdır. Ökaryotlarda DNA'nın bulunduğu yerlere, mitokondri de eklenmektedir.** Mitokondriyal DNA veya mtDNA olarak bilinen bu DNA molekülleri, mitokondri organelinin anneye ait olan yumurtadan gelmesi dolayısıyla (spermden zigota mitokondri aktarılamaz) direkt olarak anneden yavrulara aktarılmaktadır. Aynı sebepten dolayı popülasyon genetiği çalışmalarında ve hatta toplulukların dillerine dair yapılan çalışmalarda anadilin takibi için mitokondriyal DNA'dan yararlanılmakta ve anne üzerinden soy takip edilmektedir.

DNA'nın Keşfi

DNA ilk kez, yapısı bilinmemekle birlikte, Tübingen Üniversitesi'nden Friedrich Miescher tarafından 1869 yılında ayrıştırıldı ve 'nüklein' adı konularak ayrı bir yapı olduğu tespit edildi. Ancak DNA'nın bir tekil molekül olarak çift zincirli yapısının çözümlenmesi 1953 yılında, James Watson ve Francis Crick (Watson ve Crick) ikilisinin Cambridge Üniversitesi'nde ve Rosalind Franklin ile Maurice Wilkins'in topladıkları veriler üzerinde gerçekleştirdikleri çalışmalar sonucunda oldu.

1962 yılında Francis Harry Compton Crick, James Dewey Watson ve Maurice Hugh Frederick Wilkins; keşiflerinden dolayı Fizyoloji veya Tıp Dalında Nobel Ödülü'ne layık görüldü.

Bulgularını Nature dergisinde 25 Nisan 1953'te 'A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid' başlığı ile ve devamını 30 Mayıs'ta 'Genetical Implications of the structure of Deoxyribonucleic Acid' başlığı ile yayımlayan ikilinin çalışmaları dolayısıyla, yine 25 Nisan 2003'te İnsan Genom Projesi'nin (HGP) tamamlandığının*** duyurulmasından sonra Amerika'da 25 Nisan 2003'te ilk kez olmak üzere çok yaygın olmamakla birlikte 2003'ten beri her yıl bu gün DNA Günü veya Dünya DNA Günü olarak kabul görmekte ve kutlanmaktadır.

DNA'nın Yapısı

DNA, çift zincirli bir yapıya sahiptir. İki zincir arasında hidrojen bağları kurulmuş olup, bu bağlar ihtiyaç duyulduğunda tıpkı bir fermuar gibi açılabilmektedir. Burada bu analojiye bozuk fermuar durumunu da eklemek gerekebilir. Çünkü DNA'dan protein sentezi yapılacağı zaman, yalnızca ilgili genin olduğu kısmın açılması sağlanabilmektedir. (İki ucu kapalı olmasına rağmen, orta kısımları kapatılamamış olan bir fermuar düşünülebilir.)

İki zincir arasındaki hidrojen bağları, farklı zincir teki üzerinde bulunan bahsi geçen dört baz arasında - birbirleri ile eşleşen Adenin ve Timin arasında 2, Guanin ve Sitozin arasında 3- kurulmaktadır.

Her insanı birbirinden ayırt edebilmemizin, kalabalıklar içinde bir insanı tespit edebilmemizin kaynağı DNA'dır. Yine de, 3 milyar bazdan oluşan insan DNA'sının yüzde 99'undan fazlası tüm insanlarda aynıdır. DNA ile, ekmeğinizin yoğurdunuzun oluşmasını sağlayan mikroorganizmalardan, bir file kadar tüm canlıları kodlara indirgenebilmekte ve oluşturulabilmektedir.

Çok yönlü bir şair ve hekim olan Erasmus Darwin, 1794'te şu soruyu sormuştu: "Hayvanlar var olmadan çok önce karalar ve okyanuslar muhtemelen bitki topluluklarıyla dolu olduğuna göre ve bu hayvan soylarından da çok önce başka hayvan soyları yaşamış olduğuna göre, tek ve aynı tür canlı ipliğin, tüm organik hayatın nedeni olduğunu ve olmaya devam ettiğini varsayabilir miyiz?"

Bu düşünceyi içinde bulunduğu zaman açısından böylesine şaşırtıcı yapan, torunu Charles'ın aynı konuya değinmesinden 65 yıl önce tüm organik hayatın aynı kökenden geldiğine ilişkin cesur bir çıkış olmakla kalmayıp, aynı zamanda kullandığı bizzat "iplik" sözcüğüdür. Yaşamın sırrı aslında bu ipliktir.

– Matt Ridley (Genom – ISBN: 9786054238811)

İşlevi ve Kendi Kendini Eşleyebilme

Tüm yaşamsal aktivitemizi içine alan enzim ve hormonların sentezi ve salınımının uyarılmasından tutun, vücudumuzun yapısal parçaları olan proteinlerin de DNA'daki kodlara göre sentezlendiği düşünülürse, döllenme anından bireyin ölümüne kadar tüm hücrelerdeki DNA'nın korunmasının önemi daha iyi anlaşılacaktır. Bu bağlamda DNA molekülleri, histon adı verilen proteinlerle sarılıp sarmalanmakta ve çevresel, zarar verici dış etmenlerden olabildiğince korunmaktadır.

Basitçe düşünmek gerekirse, histon proteinleri ile kaplanmış DNA'lara kromozom diyoruz. Örnek olarak insanı ele alacak olursak, her hücrede toplamda 3 milyar baz içeren ve koruyucu proteinlerle kaplanmış olan 46 ayrı DNA parçası bulunmaktadır. Bu sayıdan çok daha fazla kromozom içeren hücrelere sahip canlılar mevcut olmakla birlikte, her bir kromozom (ve hepsi beraber), gerçekleşen her sağlıklı hücre bölünmesinde kendisini eşleyebilmektedir.



DNA molekülü A, B ve Z süperkoilleri olarak bilinen 3 farklı konformasyona sahip olabilmektedir. Biyolojik olarak en çok bulunan formu sağ el kıvrılma yönüne sahip olan B-DNA'dır. A-DNA da sağ el dönüşlü spiral bir yapıda ve daha basık iken Z-DNA sol el dönüş yönündedir ve tam bir spiral tur uzunluğu daha fazladır.

Soldaki görselde, soldan sağa doğru B, A ve Z DNA konformasyonları görülüyor. Sırasıyla bu türlerin her birinin tam bir spiral turunda 10, 11 ve 12 baz çifti üst üste bulunuyor. Aynı sıra ile her bir sarmalın yarıçapı; 19, 23 ve 18 Angströmdür. (metrenin 10 milyarda biri)

İlginç Gerçekler

• Vücudumuzda sentezlediğimiz tüm proteinler, aminoasit sırasında göre DNA'da 3lü baz gruplarından oluşan 'kod'larla şifrelenmiştir.


• İnsan genomu yani 3 milyar baz çifti, veriye döküldüğünde 3 gigabyte alan kaplamaktadır.


• Tek bir hücremizde bulunan DNA, kromozomdan ayrıştırılır ve uç uca eklenirse 1 metre 82 santimetre boya ulaşır.


• Eğer vücudumuzdaki tüm DNA'lar çıkartılır uç uca eklenirse, Güneş'e tam 600 kez gidip gelebilir.


• Tamamı DNA'mızın içinde bulunan genlerimizin uzunluğu 10000 ila 15.000 baz çifti arasında değişmektedir.


• İnsan DNA'sında 18.000 ila 25.000 gen bulunduğu biliniyor.


• Dakikada 60 kelime yazan bir insan, günde 8 saat boyunca yazarak, bir insan DNA'sındaki nükleotitlerin tamamını ancak 50 yılda yazabilir.


• DNA'nın %97-98'i genlerin dışında kalan 'junk DNA'dır. (çöp DNA)


• Junk DNA'nın büyük bir kısmının genlerden protein sentezi işleminde düzenleyici ve kontrol edici rol oynadığı anlaşılmıştır.


• Bir ebeveyn ve bir çocuğun (eğer mayoz, döllenme ve çocuk gelişimi sırasında bir anomalite yok ise) DNA'larının %50'si ortaktır.


• Aynı şartlarda tek yumurta ikizlerinin DNA'ları %100 benzemektedir

 

* ssDNA (single-stranded DNA) olarak bilinen tek zincirli DNA yapıları da mevcuttur, ancak bu yapılar, erime sıcaklığı geçildiği zaman çift zincirin birbirinden sıcaklık dolayısıyla ayrılmasından sonra ortaya çıkmaktadır.

**Bitkilerdeki kloroplast organelleri de (ki mitokondrilerle aynı kökten geldikleri düşünülür), kendilerine has bir DNA molekülünü bulundurmaktadır.

*** 25 Nisan 2003'te İGP'nin tamamlandığı değil, aslında kalan kısmının tamamlanmasının çok pahalıya mal olacağından dolayı, yapılması mümkün olan kısmının tamamlandığı duyurulmuştur.