Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Moleküler biyolojide DNA ligaz iki DNA molekülünü uç uca birleştiren özel bir ligaz (EC 6.5.1.1) tipidir. DNA ligaz DNA tamiri, DNA ikileşmesinde rol oynar. Ayrıca, ökaryotlarda mayoz bölünmedeki krosoverde ve memelilerde, bağışıklık sisteminin çeşitliliğini sağlayan rekombinasyon süreçlerinde rol oynarlar. DNA ligaz enzimi moleküler biyoloji laboratuvarlarında rekombinant DNA uygulamalarında kullanılır.
Ligaz mekanizması
DNA ligazın görevi bir DNA molekülünün 3' hidroksil ucu ile bir diğerinin 5' fosfat ucu arasında bir fosfodiester bağ oluşturmaktır. Katalizledikleri reaksiyon için yüksek enerjili bir kofaktör olarak ATP veya NAD kullanırlar. Ökaryotik DNA ligazlar ATP ile çalışır, bakteri, arke ve virüslerdeki DNA ligazların bazıları ATP bazıları NAD kullanır. Bu kofaktörlerin fosfat bağının kesilmesi ile reaksiyon için gerekli enerji elde edilir. Arta kalan AMP molekülü enzimde bulunan bir lizin kalıntısı tarafından bağlanır. Birleştirilecek DNA molekülünün 5' ucundaki fosfat, lizine bağlı AMP'deki 5' fosfata saldırarak, AMP'yi DNA'ya bağlayan bir bağı oluşturur. Nihayet, kopuk DNA zincirinin 3'-OH grubu, 5' uçtaki pirofosfat grubuna saldırarak AMP'nin serbest bırakılmasına ve DNA zincir uçlarının birleşmesine neden olur.
DNA ligazlar DNA'yı çevreleyerek ona şekil verirler ve birleşmesi gereken zincir uçlarını karşı karşıya getirirler.
Tüm DNA ligazlarda DNA'ya bağlanan bir bölge, bir de nükleotidil transferaz bölgesi vardır. Nükleotidil transferaz bölgesi AMP'yi DNA'ya aktarır. Bu iki bölgeye ek olarak, bazı DNA ligazlarda yardımcı proteinlerle etkileşmeyi sağlayan ek bölgeler bulunur. Diğer DNA ligazlardan farklı olarak DNA ligaz III'te DNA bağlanan iki ayrı bölge vardır, bu sayede küt uçlu iki DNA uçuca gelebilir.
DNA ligazlarda görülen, yukarıda belirtilen üç adımlı mekanizma da mevcuttur. Mesajcı RNA'ya takan enzimler ise bu üç adımın ilk ikisini sadece uygular ve DNA yerine RNA, ATP yerine GTP kullanır. Bu enzimlerin aktif bölgelerinin yapısı da benzerdir. Katalizledikleri reaksiyon adımlarından biri, bir nükleotitin bir nükleik aside eklenmesi olduğu için bu enzim aileleri toplu olarak enzim üst ailesini oluştururlar.
DNA ligaz tipleri
NAD ve ATP kullanan DNA ligazların biyokimyasal mekanizmaları aynı olmasına karşın amino asit dizileri bakımından birbirlerinden çok farklıdır ve iki ayrı grup oluştururlar.
Bakteriyel DNA ligazlar
E. coli DNA ligazı DNA ikileşmesi sırasında oluşan Okazaki parçalarının birleştirilmesi, ayrıca DNA tamiri için gereklidir. Bakteriyofaj T4 ve T7'de bulunan DNA ligazlar da aynı göreve sahiptir ama konak bakteride bulunan DNA ligaz, faj DNA'sının ikileşmesinde işlev görebildiği için onların varlıkları faj çoğalması için zorunlu değildir.
Ökaryotlarda DNA ligazları
İnsanda LIG1, LIG3 ve LIG4 genleri tarafından kodlanan üç DNA ligaz geni vardır. LIG1 ve LIG4 tüm ökaryotlarda bulunmakta, LIG3 ise sadece omurgalı hayvanlarda bulunmaktadır.
- DNA ligaz I, DNA ikileşmesi sırasında Okazaki parçalarını birleştirir. Ayrıca morötesi kaynaklı DNA hasarının tamirinde görev alır ama bu sadece çoğalmakta olan hücrelerde olur. Durağan hücrelerde DNA ligaz III bu işi yapar.
- DNA ligaz II, bölünmeyen hücrelerde görülür, DNA ligaz III'ün (alternatif uçbirleştirme) ürünüdür.
- DNA ligaz III, DNA tamir proteini ile kompleksleşerek baz eksizyon tamirinin son aşamasında fosfodiester bağını onarır. Ayrıca, mayoz bölümedeki rekombinasyonda rol oynar. DNA ligaz III homologları tüm omurgalı hayvanlarda bulunur.
- DNA ligaz IV, adlı yardımcı protein ile kompleksleşir. Çift zincirli DNA tamirinin son adımını katalizler. Ayrıca, bağışıklık sistemi gelişiminde ve çeşitlilik yaratan V(D)J rekombinasyonu için gereklidir. Bu süreçte DNA ligaz IV, reaksiyonunu katalizler.
Sağlık
DNA ligaz enzimlerinde yokluğu veya doğru çalışmaması sonucu genom yapısında bozukluklar meydana gelir. DNA ligaz I mutasyonu taşıyan hastalarda DNA ikileşmesi ve tamiri iyi çalışmamasından dolayı immün bozukluklar, güneş ışığına duyarlılık ve büyüme gecikmesi görülmüştür. Memeli hayvanlarda DNA ligaz I veya IV eksikliği kanser olasılığını artırdığı gösterilmiştir. DNA ligaz IV yokluğu sendromunda V(D)J rekombinasyonu bozukluğundan kaynaklanan görülür. Fare modellerinde ve çoğu insan hastada DNA ligaz IV yokluğu kansere yol açmaktadır.
Uygulama
DNA ligazlar, laboratuvarda rekombinant DNA dizileri oluşturmak için vazgeçilmez birer araç haline gelmişlerdir. Örneğin restriksiyon enzimleri ile elde edilen DNA parçalarının bir plazmit içine yerleştirilebilmesi için DNA ligazlar kullanılır. Uçları birleştirilen DNA moleküllerinin uçları "yapışkan" (sağdaki resimdeki gibi) veya küt olabilir.
Başarılı bir ligasyon (birleştirme) reaksiyonu için en iyi sıcaklığın bulunması gereklidir. Çoğu reaksiyon 'ten elde edilen T4 DNA ligazı ile katalizlenir. Ancak ligasyonun başarılı olması için enzim etkinliği ile DNA uçlarının ergimesi arasında bir denge bulunması gerekir. Eğer reaksiyon sıcaklığı ergime sıcaklığı (buna tavlama sıcaklığı da denir) Tm'den yüksek olursa, yapışkan uçlar arasında baz eşleşmesi olmaz. Yapışkan uçların uzantısı ne kadar kısa olursa Tm de o kadar düşük olur. Bu yüzden kısa uzantılı yapışkan uçların ligasyonu düşük sıcaklıkta (4-8 °C) uzun süre içinde (saatlerce, genelde bir gece boyunca) gerçekleştirilir.
5' ucunda fosfat olmayan DNA'ların ligaz tarafından birleştirilebilmesi için 5' uçlarının fosforile edilmesi gerekir.
Yapışkan uçsuz DNA'ların da ligasyonu mümkündür ama reaksiyon çok daha yavaştır. Reaksiyon ortamında polietilen glikol ve 150-200 mM NaCl bulunması DNA moleküllerinin bitişmesini kolaylaştırır.
Kaynakça
- ^ Lehman, I. R. DNA ligase: structure, mechanism, and function. Science 186, 790−797 (1974)
- ^ a b c d Tom Ellenberger, T., Tomkinson A.E. (2008) Eukaryotic DNA Ligases: Structural and Functional Insights. Ann. Review of Biochemistry 77: 313-338
- ^ C.W. Fuller, B.B. Beauchamp, M.J. Engler, R.L. Lechner, S.W. Matson, S. Tabor, J.H. White, C.C Richardson. Mechanisms for the Initiation of Bacteriophage T7 DNA Replication. Cold Spring Harb Symp Quant Biol 1983. 47: 669-679
- ^ Moser, J.; Kool, H.; Giakzidis, I.; Caldecott, K.; Mullenders, L. H. F.; Fousteri, M. I. : Sealing of chromosomal DNA nicks during nucleotide excision repair requires XRCC1 and DNA ligase III-alpha in a cell-cycle-specific manner. Molec. Cell 27: 311-323, 2007. PubMed ID : 17643379
- ^ Chen, J.; Tomkinson, A. E.; Ramos, W.; Mackey, Z. B.; Danehower, S.; Walter, C. A.; Schultz, R. A.; Besterman, J. M.; Husain, I. : Mammalian DNA ligase III: molecular cloning, chromosomal localization, and expression in spermatocytes undergoing meiotic recombination. Molec. Cell. Biol. 15: 5412-5422, 1995. PubMed ID : 7565692
Dış bağlantılar
- (İngilizce)
- Ligaz reaksiyonunun kimyasal adımları2 Nisan 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde . (İngilizce)
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Molekuler biyolojide DNA ligaz iki DNA molekulunu uc uca birlestiren ozel bir ligaz EC 6 5 1 1 tipidir DNA ligaz DNA tamiri DNA ikilesmesinde rol oynar Ayrica okaryotlarda mayoz bolunmedeki krosoverde ve memelilerde bagisiklik sisteminin cesitliligini saglayan rekombinasyon sureclerinde rol oynarlar DNA ligaz enzimi molekuler biyoloji laboratuvarlarinda rekombinant DNA uygulamalarinda kullanilir Memeli DNA ligaz I in bir zinciri kesik ve kesik kismin 5 ucu adenile olmus bir DNA molekulune bagli yapisi DNA nin kesik yeri kirmizi ona takili adenin de uzay dolduran modelle gosterilmistir proteinin alfa sarmallari kirmizi beta yapraklari mavi renklendirilmistir PDB 1x9n Ligaz mekanizmasiDNA ligazin enzim reaksiyonun adimlari Once bir ATP veya NAD molekulunden elde edilen AMP grubu ligaz Lig enzimindeki bir lizin Lys grubunun amino NH2 ucuna baglanir Bu AMP sonra tamir edilecek DNA zincirinin ucuna aktarilir AMP nin DNA dan kopmasi ile kesik zincir onarilmis olur DNA ligazin gorevi bir DNA molekulunun 3 hidroksil ucu ile bir digerinin 5 fosfat ucu arasinda bir fosfodiester bag olusturmaktir Katalizledikleri reaksiyon icin yuksek enerjili bir kofaktor olarak ATP veya NAD kullanirlar Okaryotik DNA ligazlar ATP ile calisir bakteri arke ve viruslerdeki DNA ligazlarin bazilari ATP bazilari NAD kullanir Bu kofaktorlerin fosfat baginin kesilmesi ile reaksiyon icin gerekli enerji elde edilir Arta kalan AMP molekulu enzimde bulunan bir lizin kalintisi tarafindan baglanir Birlestirilecek DNA molekulunun 5 ucundaki fosfat lizine bagli AMP deki 5 fosfata saldirarak AMP yi DNA ya baglayan bir bagi olusturur Nihayet kopuk DNA zincirinin 3 OH grubu 5 uctaki pirofosfat grubuna saldirarak AMP nin serbest birakilmasina ve DNA zincir uclarinin birlesmesine neden olur DNA ligazlar DNA yi cevreleyerek ona sekil verirler ve birlesmesi gereken zincir uclarini karsi karsiya getirirler Tum DNA ligazlarda DNA ya baglanan bir bolge bir de nukleotidil transferaz bolgesi vardir Nukleotidil transferaz bolgesi AMP yi DNA ya aktarir Bu iki bolgeye ek olarak bazi DNA ligazlarda yardimci proteinlerle etkilesmeyi saglayan ek bolgeler bulunur Diger DNA ligazlardan farkli olarak DNA ligaz III te DNA baglanan iki ayri bolge vardir bu sayede kut uclu iki DNA ucuca gelebilir DNA ligazlarda gorulen yukarida belirtilen uc adimli mekanizma da mevcuttur Mesajci RNA ya takan enzimler ise bu uc adimin ilk ikisini sadece uygular ve DNA yerine RNA ATP yerine GTP kullanir Bu enzimlerin aktif bolgelerinin yapisi da benzerdir Katalizledikleri reaksiyon adimlarindan biri bir nukleotitin bir nukleik aside eklenmesi oldugu icin bu enzim aileleri toplu olarak enzim ust ailesini olustururlar DNA ligaz tipleriNAD ve ATP kullanan DNA ligazlarin biyokimyasal mekanizmalari ayni olmasina karsin amino asit dizileri bakimindan birbirlerinden cok farklidir ve iki ayri grup olustururlar Bakteriyel DNA ligazlar E coli DNA ligazi DNA ikilesmesi sirasinda olusan Okazaki parcalarinin birlestirilmesi ayrica DNA tamiri icin gereklidir Bakteriyofaj T4 ve T7 de bulunan DNA ligazlar da ayni goreve sahiptir ama konak bakteride bulunan DNA ligaz faj DNA sinin ikilesmesinde islev gorebildigi icin onlarin varliklari faj cogalmasi icin zorunlu degildir Okaryotlarda DNA ligazlari Insanda LIG1 LIG3 ve LIG4 genleri tarafindan kodlanan uc DNA ligaz geni vardir LIG1 ve LIG4 tum okaryotlarda bulunmakta LIG3 ise sadece omurgali hayvanlarda bulunmaktadir DNA ligaz I DNA ikilesmesi sirasinda Okazaki parcalarini birlestirir Ayrica morotesi kaynakli DNA hasarinin tamirinde gorev alir ama bu sadece cogalmakta olan hucrelerde olur Duragan hucrelerde DNA ligaz III bu isi yapar DNA ligaz II bolunmeyen hucrelerde gorulur DNA ligaz III un alternatif ucbirlestirme urunudur DNA ligaz III DNA tamir proteini ile kompleksleserek baz eksizyon tamirinin son asamasinda fosfodiester bagini onarir Ayrica mayoz bolumedeki rekombinasyonda rol oynar DNA ligaz III homologlari tum omurgali hayvanlarda bulunur DNA ligaz IV adli yardimci protein ile komplekslesir Cift zincirli DNA tamirinin son adimini katalizler Ayrica bagisiklik sistemi gelisiminde ve cesitlilik yaratan V D J rekombinasyonu icin gereklidir Bu surecte DNA ligaz IV reaksiyonunu katalizler SaglikDNA ligaz enzimlerinde yoklugu veya dogru calismamasi sonucu genom yapisinda bozukluklar meydana gelir DNA ligaz I mutasyonu tasiyan hastalarda DNA ikilesmesi ve tamiri iyi calismamasindan dolayi immun bozukluklar gunes isigina duyarlilik ve buyume gecikmesi gorulmustur Memeli hayvanlarda DNA ligaz I veya IV eksikligi kanser olasiligini artirdigi gosterilmistir DNA ligaz IV yoklugu sendromunda V D J rekombinasyonu bozuklugundan kaynaklanan gorulur Fare modellerinde ve cogu insan hastada DNA ligaz IV yoklugu kansere yol acmaktadir UygulamaDNA ligazlar laboratuvarda rekombinant DNA dizileri olusturmak icin vazgecilmez birer arac haline gelmislerdir Ornegin restriksiyon enzimleri ile elde edilen DNA parcalarinin bir plazmit icine yerlestirilebilmesi icin DNA ligazlar kullanilir Uclari birlestirilen DNA molekullerinin uclari yapiskan sagdaki resimdeki gibi veya kut olabilir Basarili bir ligasyon birlestirme reaksiyonu icin en iyi sicakligin bulunmasi gereklidir Cogu reaksiyon ten elde edilen T4 DNA ligazi ile katalizlenir Ancak ligasyonun basarili olmasi icin enzim etkinligi ile DNA uclarinin ergimesi arasinda bir denge bulunmasi gerekir Eger reaksiyon sicakligi ergime sicakligi buna tavlama sicakligi da denir Tm den yuksek olursa yapiskan uclar arasinda baz eslesmesi olmaz Yapiskan uclarin uzantisi ne kadar kisa olursa Tm de o kadar dusuk olur Bu yuzden kisa uzantili yapiskan uclarin ligasyonu dusuk sicaklikta 4 8 C uzun sure icinde saatlerce genelde bir gece boyunca gerceklestirilir 5 ucunda fosfat olmayan DNA larin ligaz tarafindan birlestirilebilmesi icin 5 uclarinin fosforile edilmesi gerekir Yapiskan ucsuz DNA larin da ligasyonu mumkundur ama reaksiyon cok daha yavastir Reaksiyon ortaminda polietilen glikol ve 150 200 mM NaCl bulunmasi DNA molekullerinin bitismesini kolaylastirir Kaynakca Lehman I R DNA ligase structure mechanism and function Science 186 790 797 1974 a b c d Tom Ellenberger T Tomkinson A E 2008 Eukaryotic DNA Ligases Structural and Functional Insights Ann Review of Biochemistry 77 313 338 C W Fuller B B Beauchamp M J Engler R L Lechner S W Matson S Tabor J H White C C Richardson Mechanisms for the Initiation of Bacteriophage T7 DNA Replication Cold Spring Harb Symp Quant Biol 1983 47 669 679 Moser J Kool H Giakzidis I Caldecott K Mullenders L H F Fousteri M I Sealing of chromosomal DNA nicks during nucleotide excision repair requires XRCC1 and DNA ligase III alpha in a cell cycle specific manner Molec Cell 27 311 323 2007 PubMed ID 17643379 Chen J Tomkinson A E Ramos W Mackey Z B Danehower S Walter C A Schultz R A Besterman J M Husain I Mammalian DNA ligase III molecular cloning chromosomal localization and expression in spermatocytes undergoing meiotic recombination Molec Cell Biol 15 5412 5422 1995 PubMed ID 7565692Dis baglantilar Ingilizce Ligaz reaksiyonunun kimyasal adimlari2 Nisan 2015 tarihinde Wayback Machine sitesinde Ingilizce