mutations

1. MUTASYONLAR
VE
TAMİR MEKANİZMALARI
1

2. • DNA ‘da gerek replikasyon sırasında gerekse de
çevresel kaynaklı olaylar sonucunda hasarlar
meydana gelebilir.
• Ancak DNAnın taşıdığı genetik bilginin değişmeden
kalıp yeni hücrelere aktarılması gerekir diğer
taraftan, DNA hücre içindeki moleküller içerisinde
çevresel etkenlere karşı en hassas olandır.
• Örneğin DNA iyonize radyasyona maruz kalırsa DNA
molekülünün omurgası kırılır.
• Diğer taraftan hücre içinde üretilen bazı maddelerde DNA
molekülünün yapısını değiştirebilir. Ör; Serbest oksijen
radikalleri.
2

3. Mutasyon
• Mutasyon bir genomun kısa bir bölgesinin nükleotid
dizisindeki bir değişikliktir.
• Mutasyon sonucu oluşan ürün mutant olarak
adlandırılır
• Mutant terimi bir gen, bir hücre veya bir birey için
kullanılabilir.
• Mutasyon terimi ilk kez 1890 yılında de Vires
tarafından kullanılmıştır.
• Genomlar mutasyonların neden olduğu küçük
ölçekli dizi değişikliklerinin biriken etkileri
sonucunda zaman içinde değişen dinamik
oluşumlardır.
3

4. Mutasyon
• Mutasyonlar şu özellikleri gösterirler:
• Kalıtsal maddedeki nükleotitlerin çeşit, sayı veya
sırasında devamlı olan değişikliklerdir yani kalıtsaldır.
• Daha önceden şifrelenmemiş ya da programlanmamış
değişikliklerdir.
• Oldukça ender meydana gelen değişikliklerdir. Çünkü
kalıtsal madde şifrelenmemiş ender değişimlerin
oluşumuna karşı çift sarmal yapısı ve proteinlere
bağlanması ile kendini koruma eğilimindedir.
• Replikasyonun doğruluğu ve onarım sisteminin
etkinliği ile hata oluşumu en aza indirilmektedir.
4

5. Mutasyon
5
• Mutasyonlar genellikle tek bir nükleotidin değişimi ile oluşan
nokta mutasyonları şeklinde ortaya çıkarlar.
• Basit mutasyonlar ya da tek-bölge mutasyonları olarak da
isimlendirilirler.
• Replikasyon sırasında birden fazla nükleotidin değişim ile
insersiyon ya da delesyon adı verilen mutasyon tipleri de
görülmektedir. Bu tip mutasyonlar çerçeve kayması
mutasyonları olarak ifade edilmektedir.

6. Mutasyon tipleri
• Mutasyon kapsamına giren değişmeler iki grup altında
toplanabilir:
1.Kromozom Yapı veya Sayısını Değiştiren
Mutasyonlar
• a- Kromozom Sayı Değişimleri (Genom Mutasyonları)
• Mayoz bölünmenin ilk evrelerinde krossing-overle kromozomlardan kopan parçalar yer
değiştirip tekrar kromozomlara bağlanabilirler. Krossing-over, homolog kromatitler
arasındaki alışılagelmiş parça değişimidir; ancak genlerin rekombinasyonlarına neden
olur; fakat kromozomlarda yapı değişikliklerine neden olmaz. Bazen kromatitler, krossing-
over olmadan parça değişimine, yitirilmesine ya da kazanılmasına neden olur. Kromozom
takımları sayısında tam katlar halinde artma (poliploidi) veya azalmalarla (monoploidi)
takımdaki kromozomlardan bazılarının sayısındaki artma veya azalmaları (anöploidi)
kapsar.
• b- Kromozom Yapı Değişmeleri (Kromozom Mutasyonları)
• Kromozomlarda kırılmalar sonucu oluşan parça kayıpları (delesyon) veya artışlarını
(duplikasyon), parça yerleşim düzenlerindeki değişimleri (inversiyon) ve kromozomlar
arası parça değiş tokuşlarını (translokasyon) kapsar.
Bu tip mutasyonlar kromozomların sayısını veya
kromozomlardaki geniş bölgeleri ilgilendiren büyük
değişimlerdir. Bu tür değişimlerle genlerin ya sayısı ya da
yerleşim düzenleri değişir bunun sonucunda da bireyin
fenotipinde kalıcı değişimler ortaya çıkar 6

7. Yapısal Kromozom Anomalileri
7
1- Translokasyon;
Bir kromozomdan kopan parçanın, diğer kromozomun kırılan
parçasının yerine yapışmasıdır.
-Birden fazla kromozomlararası parça alışverişi
-Kromozomlar homolog ya da non-homolog olabilir
-Transloke olunan parça kromozomun kısa ya da uzun kolu
düzeyinde olabileceği gibi bant, altbant düzeyinde de olabilir.
1. Resiprokal translokasyon (Karşılıklı)
2. Non-resiprokal translokasyon
3. Sentrik füzyon translokasyon
2 Delesyon (Eksilme);
- Birden fazla kromozomda meydana gelebilir
- Kromozomdan bir ya da birden fazla gen bölgesinin kaybına
denir
- Kromozomda en az iki kırılma bölgesinin olması gerekir

8. Yapısal Kromozom Anomalileri
8
3 İnversiyon (Ters dönme);Bir kromozoma iki
darbenin gelmesi sonucunda kopan parçaların
kaybolmadan yani delesyona uğramadan kendi
ekseni çevresinde 180o dönerek yine eski yerine
yapışmasına denir.
- Perisentrik :sentromeri içeriyorsa
- Parasentrik: sentromeri içermiyorsa
4 Dublikasyon (Artma);
5 İzokromozom; Tam metasentrik yapıda
kromozom: Sentromerin enlemesine bölünmesi
sonucu ortaya çıkan kromozomlara denir.
6 Ring (Halka=Yüzük) kromozom: Bir kromozomun
iki ucunda olan kırılma sonucunda bu kırık uçlara
başka bir parça birleşmeden iki uç kaynaşırsa halka
şeklinde bir kromozom ortaya çıkar.

9. eri
Mutasyon tipl
Kromozom Yapı
Değişimleri
9

10. Mutasyon tipleri
10
2. Gen Mutasyonları: Genlerin yerinde değişme
olmaksızın yapılarında meydana gelen değişmelerdir.
Moleküler düzeydeki tanımıyla gen mutasyonu; genin
yapısını oluşturan nukleotidlerin
•
•
•
sayısında,
oranında,
sıralamasında
meydana gelen değişimlerdir.

11. Nokta mutasyonları
11
• Transisyon (geçiş tipi):
• Bir pürinin yerini başka bir pürinin bir primidinin yerini başka bir
primidinin alması
• Transversiyon (Çapraz tip):
• Bir pürinin yerini bir primidinin bir primidinin yerini bir pürinin alması
• Bazın kimyasal yapısındaki değişme ile
replikasyon sırasında değişik bir bazla eşleşmesi
(yanlış eşleşme)
• Baz çifti değişimi (AT ⇔ GC)

12. Transisyon (geçiş tipi)
12

13. Çerçeve (Kodon) Kayması (Frame
Shift) Mutasyonları
13
Genin ürününü belirleyen sınırlar (okunma
çerçevesi) içinde kodonların kayması ve
bunun sonucunda da genin ürününe ait
bilginin değişmesi.

14. Çerçeve Kayması Mutasyonları
• Bir baz çiftinin aradan çıkması (delesyon)
Genin bir bazlık çiftlik parçasının
kaybolması o noktadan itibaren tüm
kodonlar değişir
14

15. • Yeni bir baz çiftinin yapıya girmesi (insersiyon,
adisyon)
Gene tek bir baz çifti eklenmesi sonucu o noktadan
itibaren tüm kodonların değişmesidir.
Çerçeve Kayması Mutasyonları
15

16. Çerçeve Kayması Mutasyonları
16
• Mutasyonun meydana geldiği noktadan itibaren
gendeki tüm okunma çerçevesi değişeceği için
genin ürünündeki değişiklik çok fazla olacaktır.
• Genin ürünü olan polipeptidde çok sayıda amino
asitlerin dizisinin değişmesi genellikle protein
molekülünün yapı ve işlevinin tamamen
değişmesine neden olur.

17. • Çerçeve kayması mutasyonlarının fenotipte ortaya çıkma
şansı nokta mutasyonu değişimlerindekinden çok daha
yüksektir.
• İnsanlarda üçlü nükleotid tekrar sayısı artışlarına bağlı
hastalıklardan sorumludurlar.
17

18. Mutasyonların Nedenleri
18
Mutasyonlar iki şekilde oluşurlar:
1. Spontan-kendiliğinden oluşan mutasyonlar
2. Bir mutajenin neden olduğu İndüklenen mutasyonlar

19. • Mutasyonların kendiliğinden meydana gelme olasılığı çok
düşüktür.
• Genelde, tek bir gende kendiliğinden mutasyon olasılığı
her replikasyon sırasında her baz çifti başına ~10-8 -10-11
dir.
• Bazı mutasyonlar replikasyon çatalında yeni DNA zincirini
sentezleyen DNA polimerazın hata okuma fonksiyonundan
kaçan replikasyondaki spontan hatalar nedeniyle
meydana gelirler.
• Bu mutasyonlar yeni DNA dizisinde yanlış eşleşmelere
neden olurlar
• Eğer yeni sentezlenen DNA zincirindeki yanlış eşleşen baz
düzeltilmez ise bir sonraki replikasyon döngüsünde
üretilen ikinci nesil yavru moleküllerden birisi
mutasyonun çift iplikli, ve kalıcı bir versiyonunu
taşıyacaktır.
Mutasyonların Nedenleri
1. Kendiliğinden oluşan (Spontan) Mutasyonlar
19

20. …GACTTAGAA…
…CTGAATCTT…
A
T
ASAL MOLEKÜL
REPLİKASYON
HATASI
…GACCTAGAA…
…CTGAATCTT…
…GACTTAGAA…
…CTGAATCTT…
…GACTTAGAA…
…CTGAATCTT…
…GACTTAGAA…
…CTGAATCTT…
…GACTTAGAA…
…CTGAATCTT…
YAVRU MOLEKÜLLER
İKİNCİ NESİL
YAVRU MOLEKÜLLER20
…GACCTAGAA… MUTANT
…CTGGATCTT… MOLEKÜL
REPLİKASYONDAKİ BİR HA
T
A SONUCU OLUŞAN MUT
ASYON

21. DNA replikasyonu sırasındaki hatalar spontan
mutasyonlara neden olabilir
• DNA polimeraz
kontrol (hata) okuma
3’-5’ yönünde
ekzonükleaz
aktivitesi mutasyon
oranını azaltır
21

22. Replikasyon sırasında oluşan hata
kaynakları
22
• DNA polimerazların sorumlu oldukları hatalar
• E. coli’de her 107 nükleotid eklenmesinde sadece 1 hata
oranıyla DNA sentezlenebilir.
• Ancak hatalar yeni senetzlenen DNA ipliklerinde eşit oranda
bulunmaz.
• Kesintili iplik replikasyonunun ürünü kesintisiz iplik replikasyon
ürününden yaklaşık 20 kat daha fazla hataya eğilimlidir.
• Bu asimetrinin sebebi, okazaki parçacıklarında görev alan DNA
polimeraz I enziminin DNA polimeraz III e kıyasla daha az etkili
baz seçimi ve hata okuma yeteneğine sahip olması ile
açıklanmaktadır

23. Replikasyon sırasında oluşan hata
kaynakları
23
• Tautomerik değişimler
• Replikasyon sırasında eşleşme doğrudur ancak, DNA molekülüne ait ipliklerden birindeki
bazlarda geçici bir tautomerik değişiklik meydana gelmesi ile yavru DNA molekülleri bir
veya fazla sayıda değişik tautomerik biçimde baz içerecektir.
• DNA’nın (pürin ve pirimidin halkalarındaki 1. ve 6. pozisyondaki H atomlarının yeni ve
stabil olmayan pozisyona geçmesi o bazlardaki tautomerik değişmeye neden olur ve
sonuçta bu bazların eşleşme özellikleri de değişir)
• Her nükleotid bazı dinamik eşlitlikteki yapısal izomerleri olan iki alternatif tautomerik
formda bulunur. Sözgelimi, T bazının enol ve ketol formlar adı verilen iki alternatif
tautomerik çeşidi bulunur. Genellikle eğilim ketol yönündedir. Ancak bazı durumlarda,
enol formu oluşur. Bu «hata»ya yol açar çünkü enol-timin A yerine G ile baz eşleşmesi
yapar.
• Benzer şekilde, A bazının nadir imino formu C ile eşleşmeyi tercih eder. Ve enol-guanin
Timin ile eşleşir.
• Replikasyon sonucunda nadir olan tautomer daha baskın olacak ve yavru ikili sarmalda
yanlış eşleşmeye yol açacaktır.

24. Tautomerik
değişimler
24

25. • Amino (-NH2) ve
keto (-C=O)
gruplarının
kimyasal değişim
sonucunda imino
(-NH) ve enol (-
COH) forma
dönüşmesi
elektriksel yük
dengelerini
değiştirir. Bu
değişiklikler
sonucunda DNA
replikasyonu
sırasında baz
çifleşmelerinde
hatalar
oluşacaktır
25

26. Tautomerik değişimler
T
automerik değişim
amino formuna
geri döner
T
automerik
geçiş yok
imino formuna
Tautomerik geçiş
Anormal
C-A baz
çifti oluşur
Tautomer
Anormal
C-A baz
çifti oluşur
Mutasyon yok
Transisyon
mutasyon
Yarı korunumlu
replikasyon

27. Mutasyonların Nedenleri
2. Bir mutajenin neden olduğu İndüklenmiş
mutasyonlar
• Diğer mutasyonlar bir mutajenin atasal DNA ile etkileşerek
değiştirilmiş nükleotidin baz-eşleşme kabiliyetini etkileyen
yapısal bir değişikliğine neden olması sonucunda meydana
gelirler.
• Genellikle değişiklik atasal DNA nın sadece bir ipliğini
etkilediğinden oluşan yeni DNA moleküllerinden sadece biri
mutasyonu taşır, ancak, ikinci replikasyon sonrasında oluşan 4
yeni DNA çift sarmalından ikisi de mutasyonu taşıyacaktır.
27

28. …GACTT
AGAA…
…CTGAXTCTT…
Değişen
nükleotid
A
T
ASAL MOLEKÜL
…GACTCAGAA…
…CTGAXTCTT…
MUTANT MOLEKÜL
…GACTTAGAA…
…CTGAATCTT…
…GACTTAGAA…
…CTGAATCTT…
…GACTTAGAA…
…CTGAATCTT…
…CTGAXTCTT…
YAVRU MOLEKÜLLER
İKİNCİ NESİL
YAVRU MOLEKÜLLER28
…GACTCAGAA… MUT
ANT
…CTGAGTCTT… MOLEKÜL
MUTAJEN ETKİSİ SONUCU OLUŞAN MUTASYON
…GACTCAGAA… MUTANT
MOLEKÜL

29. 2. İndüklenmiş (Uyarılmış)
mutasyonlar
29
• Mutasyona neden olan fiziksel ya da kimyasal
ajan «mutajen» olarak adlandırılır.
• Bazı mutajenler aynı zamanda kanserojen
özellik gösterirler
• Bazı mutajenler ise DNA onmurgasında kırıklara
yol açarak etki gösterirler

30. MUTAJENLER
30
I- Fiziksel Mutajenler
a- Isı
b-pH
c. Işınlar
1 İyonize ışınlar (X ve gamma)
2Non-iyonize (UV, 260 nm dalga boyu ışınlar)
3-Mor ötesi ışınlar

31. MUTAJENLER
II.Kimyasal Mutajenler
a. Baz Analogları (5-Bromodeoksiuridin-BrdU, 6-thioguanin, 2-
aminopürinler en yaygınları)
b.Deaminasyon ajanları: DNA yapısında amino gruplarının
kaybına neden olan ajanlar (Nitröz asidi, hidroksil aminler)
c. Alkilleyici ajanlar: DNA yapısına alkil grubu takan ajanlar
(Kükürt, Nitrojen mustard, Etilenoksitler)
d.İnterkalasyon (araya giren) ajanlar :Akridinlerin hepsi bu
özelliktedir (Proflawin, akrilflavin ve akridin oranj)
e. Demetilasyon yapan ajanlar: DNA’nın hipo ya da de
metilasyonuna neden olan ajanlar (5-azasitidin, 5 aza-2-
deoksisitidin)
f. Çeşitli insersiyonlara neden olan ajanlar (Bu grup ajanlar
DNA replikasyonu esnasında-süresince pürin ve primidin bazları
yerine DNA yapısına katılan çoğunlukla çerçeve kayması
mutasyonlara neden olan ajanlardır (ethidium bromür-EtBr). 31

32. Mutasyonun genomlardaki etkileri
32
• Kodlama bölgelerindeki mutasyonlar çok önemli değişikliklere
yol açmaktadırlar

33. 1. Anlamlı-sessiz (sinonim)
mutasyon
• mRNA üzerindeki kodonun 3. bazında meydana
gelen değişme sonucu oluşur
• Meydana gelen baz değişimi protein yapısında
değişikliğe yol açmaz
33

34. • Mutasyon aminp asit değişimine neden olur. Bu
yeni amino asit eski amino asitten farklı
özelliklere sahiptir.
• Proteinin yeni primer yapısı aktiviteyi ya düşürür
ya da tamamen ortadan kaldırır.
2. Yanlış anlamlı mutasyon
34

35. 3. Anlamsız mutasyon
• Baz değişimi sonucunda (UAG, UAA, UGA)
meydana geldiğinde ise mutasyonun
meydana geldiği noktadan itibaren
protein sentezi durur. Etkisini fenotipte
çıkarma olasılığı oldukça yüksektir.
35

36. Mutasyon Tipleri (ÖZET ŞEMA)
36

37. Mutasyonların organizmalara etkileri
37
• İşlev kaybı mutasyonları (loss of function): Gen ürününün işlevi yok
olur
• İşlev kazancı mutasyonları (gain of function): Gen ürünü yeni veya
aşırı işlev kazanır
• Biyokimyasal etkiler gösteren mutasyonlar: bir vitamini
sentezlemekteki yetersizlik,hemofili, orak hücre anemisi vb…
• Davranış mutasyonları: organizmanın davranış kalıplarını etkiler
• Düzenleyici mutasyonlar: Gen ekspresyonunun kontrolünü etkiler
• Letal mutasyonlar
• Koşullu mutasyonlar, ör; sıcaklığa duyarlı mutantlar

38. DNA hasarının genel sınıfları
38
• Tek baz değişiklikleri (Konversiyon): DNA dizisini
etkiler ancak DNA nın tüm yapısı üzerindeki etkisi
küçüktür.
• Deaminasyon: C nin aminogrubunun oksijenle yer
değiştirmesi C yi U ya dönüştürür. CG UG baz çiftine
dönüşür.
• Alkilasyon: Nitrozamin O6-metil guanin oluşturur, bu baz
sıklıkla T ile yanlış eşleşir GC baz çifti AT baz çiftine
dönüşür
• Oksidasyon, radyasyon: güçlü oksitleyici ajanlar serbest
radikalleri üreten iyonize radyasyon ve kimyasal ajanlar
sayesinde üretilirler. ROS; bir fazla oksijen atomu taşıyan
8-okzoguanin oluşturur. Bu insanda kansere yol açan en
yaygın mutasyon olan GC TAtransversiyonuna neden olur.

39. • Kendiliğinden en sık meydana gelen ve en önemli olan
hidrolitik zarar bazlardaki (özellikle sitozinde) amin grubunun
yok edilmesi (deaminasyon).
• Sitozindeki amin grubunun kendiliğinden yok olması → urasil
(adeninle eşleşme)
• Omurgalı DNAsında C yerine çoğu kez 5-metilsitozin bulunur.
Metillenmiş C spontan mutasyonla GC baz çiftinin AT baz çiftine
değişmesine neden olur
39

40. 40

41. DNA hasarının genel sınıfları
41
• Yapısal bozulma:
• UV ışığı: DNA dizisini etkiler ve komşu iki timinin T
dimeri oluşumuna neden olur. T dimeri DNA sarmal
yapısını bozar. Replikasyon ve transkripsiyonu
engelleyebilir.
• İnterkalasyon ajanları: Etidiyum bromür (EtBr)
polisiklik halkalar içerirler ve DNA bazlarının arasına
girerek çift sarmal yapıyı bozarlar, replikasyon
sırasında insersiyon veya delesyona neden olabilirler.
• Baz analogları: Normal bazların yerine geçebilirler.
5-bromourasil; T bazının anoloğudur. Normal
replikasyon sırasında DNA ya sokulurlar ancak yanlış
baz eşleşmelerine neden olurlar. 5-bromourasil T
yerine G ile eşleşir ve GU baz çifti oluşturur.

42. DNA hasarının genel sınıfları
42
• DNA omurgasının hasarı: Bir nükleotiddeki
azotlu bazın kaybolması sonucu oluşan abazik
bölgeleri ve çift zincir kırıklarını ifade eder.
• Abazik bölgeler: Kararsız baz eklentilerinin oluşması
nedeniyle spontan oluşurlar. Pürinlerde şeker pürin
bağları nispeten kararsızdır
. Suyun etkisiyle
pürindeki N-glikozil bağının hidrolizi, DNA daki
pürinsiz kalan yerde bir OH bırakır.
• Çift zincir kırıkları: İyonize radyasyon ve bazı
kimyasal bileşikler tarafından indüklenirler. İyonize
radyasyon DNA daki deoksiriboz şekere doğrudan
veya ROS aracılığı ile dolaylı olarak saldırır. Çift
zinciri bozduğundan en tehlikrli DNA hasar tipine
neden olur.

43. 43

44. • DNA hasarı, DNA’nın yapısında meydana gelen kimyasal bir değişmedir.
Hücre içinde kendiliğinden olan bu hasarlar aynı zamanda lezyon olarak
da tanımlanmaktadır.
• Baz silinmesi veya eklenmesi, baz yer değiştirmeleri, tek veya çift
zincir kırılmaları ve zincir içinde veya zincirler arası bağların oluşması
şeklinde DNA hasarları görülür.
• Baz silinmesi ,eklenmesi, baz yer değiştirmeleri Açık Okuma Bölgesini
(ORF) değiştirebilir. Bu durum düzeltilmeden kalırsa ve replikasyon
gerçekleşirse yeni nesil hücrelere aktarılır ve mutasyon olarak
adlandırılır.
• DNA hasarı replikasyon sırasında tamir edilemezse mutasyona ve sonuç
olarak genomik kararsızlığa, kanser ve yaşlanmaya neden olur
• Tüm organizmalar (bakteri, maya, drosophila, balıklar ve insanlar
dahil), hücreleri çevresel hasarlara karşı korumak amacıyla DNA onarım
mekanizması içerirler.
• Tamir sistemleri DNA’nın yapısında meydana gelebilecek değişiklikleri
tamir etmek için vardır.
44
DNA Hasarı ve Onarımı

45. DNA ONARIM MEKANİZMALARI
45
• Hasar, DNA zincirlerinin bazen sadece birinde,
bazen de ikisinde birden oluşabilir. Hasarın
nerede ve nasıl ortaya çıktığına bağlı olarak,
farklı türdeki DNA hasarlarına karşı farklı DNA
tamir sistemleri vardır
• Hücreler 3 temel stratejiye sahiptirler.
• Hasarın bypass edilmesi
• Hasarlı bölgenin eski haline döndürülmesi
• Hasarlı DNA bölgesinin çıkarılarak yenisinin
sentezlenmesi

46. DNA ONARIM MEKANİZMALARI
-Lezyon Bypassı-translezyon DNA sentezi
• Daha yüksek bir mutasyon riskine rağmen
replikasyonun engellenmesi ile ölümcül olabilecek
bir durumu ortadan kaldıran ve hücrenin hayatta
kalmasını mümkün kılan bir sistemdir.
• DNA lezyonu yüksek doğruluklu polimerazlar yerine
özelleşmiş düşük doğruluklu polimerazlar tarafından
replike edilir. Bu polimerazlar
kısa süreliğine yüksek doğruluklu olanların yerini
alır.
• E. coli de DNA pol IV ve V; insanlarda pol , , , , 
• E. coli’de normal şartlarda DNA pol IV ve V bulunmaz,
translezyon sentezinde SOS yanıtının verilmesi için , yani
sadece DNA hasarı oluştuğunda sentezlenirler
• İstisna olarak hataya meyilli pol  DNA zincirindeki T-T
dimerini tanır ve oraya iki A ekler böylelikle T-T dimerini
hatasız bir şekilde bypass eder
46

47. • T-T dimerlerinin fotoliyazla tamiri
(fotoreaktivasyon)
• Işık tamiridir
• DNA daki pirimidin dimerlerinin oluşumuna yol açan
UV hasarını düzeltir.
• DNA fotoliyaz enzimi pirimidin dimerini birarada
tutan kovalent bağı kırmak için ışık spektrumu
enerjisini kullanır
• Fotoliyaz iki kofaktöre sahiptir:
• FADH-
• Mavi/yakın UV ışınlarını absorplayan pigment
47
DNA ONARIM MEKANİZMALARI
-Hasarlı Bölgenin doğrudan geriye döndürülmesi

48.  T-Tdimerlerinin fotoliyazla tamiri (fotoreaktivasyon)
Fotoliyaz T-T dimerine bağlanır
T T lerin birbirinden ayrılması
ışıkla uyarılmış FADH- den transfer edilen e- ile
başlar
T-T dimeri ayrılır
48

49. • DNA metiltransferazla hasarın tamiri
• Metillenmiş O6-metilguanin bazının tamiridir.
• O-6-Metil-guanin DNA metiltransferaz enzimi hasalı
guaninden metil grubunun uzaklaştırılmasını
katalizler
• Metiltransferazlar oldukça seçicidirler ve DNA çift
sarmalının küçük oluğuna bağlanarak küçük oluğu
genişletir. Hasarlı baz enzimin aktif bölgesine doğru
döner ve metil grubu uzaklaştırılır.
• Metil grubunu alan metiltransferaz tekrar
kullanılamaz, pahalı bir DNA hasar onarım tipidir.
49
DNA ONARIM MEKANİZMALARI
-Hasarlı Bölgenin doğrudan geriye döndürülmesi

50. • Tek baz değişimleri (baz eksizyon ve yanlış
eşleşme) tamiri
• Yapısal bozuklukların (nükleotit ekzisyon) tamiri
• Çift-zincirli DNA hasarlarının tamiri
50
DNA ONARIM MEKANİZMALARI
-Hasarlı Bölgenin çıkarılması ve yeni sentez

51. Baz eksizyon onarımı (BER)
• Yanlış yerleştirilen ve hasarlı bazları
uzaklaştırmak için kullanılan onarım
mekanizmasıdır.
• DNA glikozilaz enzimi görev alır
• DNA glikozilaz deoksiriboz şekerinin N-glikozil
bağını keserek hasarlı bazı DNA zincirinden
uzaklaştırır (ekzisyon) ve DNA üzerinde abazik
(AP) bir bölge oluştururlar
• Hasarlı bir bazın uzaklaştırılmasını, oluşan AP
bölgesinin etrafındaki kısa bir polinükleotid
parçasının kesilip çıkarılmasını ve DNA
polimeraz ile yeniden sentezini kapsar.
51

52. BER DNA yı urasil,
hidroksimetilurasil, metilsitozin,
hipoksantin, G-T yanlış eşleşmeleri,
3-metil adenin, 7-metil guanin,
formamidoprimidin, 8-
hidroksiguanidin, 5,6-hidrat timin,
ve primidin dimerleri gibi çeşitli
lezyonlardan korumak için oldukça
önemlidir. Bunlardan her biri spesifik
bir DNA glikozilaz tarafından tanınır.
52

53. Hatalı Eşleşme Onarımı (Mismatch
Repair)
53
• Bu onarım mekanizması, DNA replikasyonu esnasında meydana
gelen ve çift sarmalda anormal boyutlara neden olan, normal
bazların hatalı eşleşmesi şeklindeki hataları düzeltir.
• E. coli’de hatalı eşleşme 7 proteinden oluşan bir sistem tarafından
belirlenir: mutS, mutL, mutH, uvrD, ekzonükleaz I, SSB ve DNA
polimeraz III
• E. coli DNA’sında, (5')GATC dizisindeki adeninler özel bir metilaz
olan “Dam Metilaz” tarafından metillenmiştir. Replikasyon
esnasında kalıp zincir metillenmiş durumdadır. Ancak, yeni
sentezlenen zincir birkaç dakikalık bir gecikme ile metillenir. Bu
zaman sürecinde yeni zincirdeki hatalı eşleşen bazlar mutS
tarafından tanınır. Sırayla mutL ve mutH bir kompleks oluşturmak
üzere sisteme katılırlar ve DNA boyunca çift yönlü olarak
metilenmemiş bir GATC buluncaya kadar hareket ederler.
MutH’deki endonükleaz fonksiyonu metil grubunun karşısında
metillenmemiş zincire bir çentik atmak üzere aktive olur.
Metillenmemiş zincir, ekzonükleaz I, SSB ve uvrD helikaz’ın birlikte
uzaklaştırılır. DNA polimeraz III doğru DNA zincirini tekrar oluşturur
ve ligasyon ile onarım sona erer.

54. MMR sistemi
54

55. Nükleotit eksizyon onarımı (NER)
55
• DNA bazları üzerinde büyük eklentiler oluşturan birçok çeşit hasarı
tanıyabilen bir onarım mekanizmasıdır.
• Mikoplazmadan memelilere kadar geniş bir yelpazedeki
organizmalar tarafından kullanıldığı belirlenmiştir.
• Birçok DNA hasarının özellikle de heliks distorsiyonuna neden
olanların onarımında etkindir.
• İnsanlarda güneşten gelen UV ışığının karsinojenik
etkilerine(dimerler) ve sisplatin, 4-nitrokuinolin oksit gibi
etkenlerle reaksiyon sonucu oluşan büyük eklentili hasarlara karşı
önemli bir savunma mekanizmasıdır. NER mekanizmasının anahtarı;
• Hasarın tanınması
• Protein kompleksinin hasarlı bölgeye bağlanması
• ~24-32 nükleotid uzunluğunda bir fragment içinde bırakacak
şekilde lezyonun her iki tarafından hasarlı zincirin kesilmesi
(incision)
• Degradasyon (hasarı içeren oligonükleotidin uzaklaştırılması)
• DNA sarmalı üzerinde meydana gelen boşluğun DNA polimeraz
tarafından doldurulması (polimerizasyon)
• Ligasyon

56. Nükleotit
eksizyon
onarımı (NER)
UvrA
56
UvrB
UvrC

57. UvrA
57
UvrB
UvrC

58. DNA çift-zincir kırığı onarımı
58
• DNA çift zincir kırığının kaynakları:
• İyonize radyasyon,
• topoizomeraz inhibitörleri (etoposide, adriamycin),
• V(D)J rekombinasyonu.
• DNA çift zincir kırıkları (DSBs), DNA hasarının en yıkıcı şeklidir.
• Onarılmazsa kromozomların kırılmasına ve hücre ölümüne varan
sonuçlar doğurabilir.
• Yanlış onarılırsa kromozom translokasyonuna ve kansere sebep olur.
• DSBs’ye neden olan en önemli eksojen ajan iyonize radyasyondur.
Ayrıca radon bozunumu ve antikanser ilaçlar da etkilidir. Oksidatif
serbest radikaller oluşturan Bleomisin, Adriyamisin, Etoposit
topoizomeraz II yi inhibe ederek protein köprülü DSBs’ler meydana
getirirler. DSBs oluşturan endojen ajanlar ise serbest radikaller

59. • Homolog rekombinasyon
• Homolog olmayan rekombinasyon
• yollarıyla tamir edilir.
59
DNA çift-zincir kırığı onarımı

60. Homolog rekombinasyon
60
• Prokaryotlarda ve tek hücreli ökaryotlarda çift
zincir kırıklarında önemli rol oynar
• Çok hücreli ökaryotlarda bu açıdan daha az
öneme sahiptir
• Kırılmış bir zincir bölgeleri zarar
görmemiş homolog kromozomda bulunan
zincir kullanılarak tamir edilebilir.

61. 61

62. (A) İki zincir lezyonlu bir DNA
molekülü (küçük kareler) ve
bir homolog kromozom
(B) İki dizi homolog bölgelerinde
zincir değiş tokuşu ile iki zincir
lezyonunu bir çift tek zincir
lezyonuna dönüştürür.
(C) Birleşme rezolusyonu (panel B
deki zincirler kesilir) ile
kromozomlar birbirlerinden
ayrılır.
(D)Ekzisyon onarımı tekzincir
lezyonlarını uzaklaştırır ve tüm
replikasyon reaksiyonunu
tamamalar. Eğer siyah ve beeyaz
“parental” DNA lar özdeş değilse
oluşan kromozomlar
“rekombinant” olurlar.
Kuzminov, A. (1999) Microbiology and Molecular
Biology Reviews, 63, 751–813.
Rekombinasyon onarımı
62

63. Homolog olmayan rekombinasyon-
homolog olmayan uç birleştirme
(NHEJ)
63
Bu tip onarım
mekanizmasında
aynı kromozoma sahip
olup
olmadığına bakılmaksızın
iki kırık uç tamir
mekanizması tarafından
yapıştırılabilir ve bu
homolog olmayan uç
birleştirme kırık
bölgesinde genellikle
insersiyon veya
delesyonla sonuçlanır.
Bu hayatta kalmaya karşı
ödenen bir bedeldir.
DNA zincirlerinin
değiştokuşuna ihtiyaç
duymaz.

64. (NHEJ)
Memeli Y
olağı
Ku: Ku70 ve Ku80 dimeri
DNA-PKcs: DNA-bağımlı protein kinaz katalitik altbirimi
ATM ve ATR içeren protein kinaz ailesi üyeleri
Sinapsis mikrohomoloji ile sağlanır.
Uçlarla ilgili süreçte etkin olan faktörller?
MRN bir Mre11/Rad50/Nbs1 kompleksidir.
Xrcc4/DNA ligaz IV son ligasyon basamağında gereklidir.
Hata-eğilimli (Error-prone);
Küçük insersiyon ve delesyonlar.
Major
pathway of DSB repair in mammals, minor pathway
in yeastF.urther reading: Lees-Miller & Meek,
Biochimie 85, 1161 (2003)
64

65. Sabit genomik hatalar
• Her gün normal vücut ısısı olan 37°C de DNA nın fosfat iskeleti ile baz
arasındaki hidroliz ile 18,000 purine kaybedeilir.
• Sitozinin urasile dönüşümü deaminasyonla gerçekleşir (memeli hücrelerinde
günde 300-500 defa)
• Oksijen serbest radikalleri (metabolik reaksiyon ürünü) DNA ile reaksiyona
girer ve kodlama bilgisini değiştirir
• SAM (S-adenosylmethionine) insanda günde 1200 kez adenini metiller
• DNA replikasyonu düzeltilmediği takdirde öldürücü olabilecek yanlış baz
eşleşmelerini içerir
• UV ışınları yanyana olan primidin bazlarını birleştirir ve toksik, mutant
lezyonlara neden olur
• Dünyadan radyasyon ve kozmik ışınlar DNA iskeletini kırabilir zincir
kırılmaları veya nitrojen baz değişimleri olabilir
• İnsan yapımı kimyasallara mesleki maruz kalmalar DNA yapısını değiştirebilir
• Tütün kullanımı akciğer epitelindeki hücrelerin DNA sının zarar görmesine yol
açabilir 65

66. DNA
DAMAGE
Cell-cycle
checkpoint
activation
Repair
Apoptosis
Baz hasarının geri dönüşümü
Hasar gören bazı çıkarılması
Yanlış eşleşme onarımı
Zincir kırılması onarımı
Damage
T
olerance
Replikasyon bypass
•Hatasız
•Hata eğilimli (MuTAGENEZ)
Transcrip-
tional
activation
Farklı tepkili Çoklu genler
STRES CEVABI
Friedberg, EC AJP September 2000, Vol. 157, No. 3
DNA hasarına biyolojik tepki
66
Hücre döngüsü durdurulur, onarım ya da
hasar toleransı için gereken zaman sağlanır.
Doğrudan ya da dolaylı olarak onarım
veya hasar toleransına katılan bazı
genlerin transkripsiyonel ve post-
transkripsiyonel upregülasyonu (aktivasyonu)
Programlı hücre ölümü ;
büyük mutasyon zararı
görmüş veya büyük çaplı
genom kararsızlığına maruz
kalmış çok hücreli
organizmaları temizleyebilir.

67. KAYNAKLAR
67
• Genomlar3 T
.A. BROWN. 3. baskıdan çeviri, Çeviri editörleri:
Fevzi BARDAKÇI-Celal ÜLGER, NOBEL
• Modern Moleküler Biyoloji Prof. Dr. Nihat DİLSİZ, Palme
Yayıncılık, 2017
• Moleküler Hücre Biyolojisi, Prof. Dr. Hasan Veysi GÜNEŞ , 2014,
istanbul Tıp Kitabevi
• Moleküler Hücre Biyolojisi, 6. baskıdan çeviri, 2011, Palme
Yayıncılık,Çeviri editörleri: Prof. Dr. Hikmet Geçkil, Prof. Dr.
Murat Özmen,Prof. Dr. Özfer Yeşilada
• Temel Moleküler Biyoloji, 2. baskıdan çeviri, Çeviri Editörü:
Prof. Dr
. Ali Osman Beldüz, 2014