Nükleik Asit Dizilimi

Bir nükleik asit dizilimi, DNA (GACT) veya RNA (GACU) molekülündeki nükleotidleri oluşturan bazların ardışıklığıdır. Bu ardışıklık, nükleotidlerin sıralamasını belirten beş farklı harften oluşan bir dizi ile gösterilir. Geleneksel olarak, dizilimler genellikle 5' ucu ile 3' ucu arasında sunulur. DNA'nın çift sarmal yapısında, not edilen dizilim için iki olası yön vardır; bunlardan biri, anlamlı iplik olarak bilinir ve bu iplik kullanılır.

Nükleik asitler genellikle lineer (dal olmayan) polimerler olduğundan, dizilimi belirtmek, molekülün tüm kovalan yapısını tanımlamakla eşdeğerdir. Bu nedenle, nükleik asit dizilimi aynı zamanda birincil yapı olarak da adlandırılır.

Dizilim genetik bilgiyi temsil eder. Biyolojik deoksiribonükleik asit (DNA), bir organizmanın işlevlerini yönlendiren bilgiyi temsil eder.

Nükleik asitlerin ayrıca ikincil ve üçüncül yapıları da vardır. Birincil yapı bazen "birincil dizilim" olarak yanlış bir şekilde adlandırılabilir. Ancak, ikincil veya üçüncül dizilim gibi bir kavram bulunmamaktadır.

Nükleotitler

Nükleik asitler, nükleotid adı verilen bağlı birimlerin bir zincirinden oluşur. Her nükleotid, üç alt birimden oluşur: Bir fosfat grubu ve bir şeker (RNA'da riboz, DNA'da deoksiriboz), nükleik asidin iskeletini oluşturur ve şekere bağlı olarak bir nükleobaz bulunur. Nükleobazlar, ipliklerin baz eşleşmesinde önemli rol oynar ve ünlü çift sarmal gibi daha yüksek düzeyde ikincil ve üçüncül yapıların oluşumuna katkıda bulunur.

Mümkün olan harfler A, C, G ve T'dir; bunlar DNA ipliğinin dört nükleotid bazını – adeninin, sitozin, guanin ve timin – temsil eder ve fosfodiester iskeletine kovalent olarak bağlıdır. Tipik durumda, diziler, arada boşluk olmadan yan yana yazılır, örneğin AAAGTCTGAC dizisi, 5'ten 3' yönüne doğru soldan sağa okunur. Transkripsiyonla ilgili olarak, bir dizilim, transkribe edilmiş RNA ile aynı sıralamaya sahipse kodlama ipliği üzerinde bulunur.

Bir dizilim, diğer bir dizilime tamamlayıcı olabilir; bu, her pozisyondaki bazların tamamlayıcı (örneğin, A ile T, C ile G) ve ters sırada olması anlamına gelir. Örneğin, TTAC diziliminin tamamlayıcı dizilimi GTAA'dır. Çift sarmallı DNA'nın bir ipliği anlamlı iplik olarak kabul edilirse, diğer iplik, yani antianlamlı iplik, anlamlı ipliğin tamamlayıcı dizilimine sahip olacaktır.

Biyolojik Önemi

Biyolojik sistemlerde, nükleik asitler, bir hücrenin belirli proteinleri inşa etmek için kullandığı bilgiyi içerir. Nükleik asit ipliğindeki nükleobaz dizisi, hücre makineleri tarafından bir protein ipliği oluşturan amino asit dizisine çevrilir. Üç bazdan oluşan her grup, bir kodon olarak adlandırılır ve tek bir amino asidi temsil eder. Üç bazın her olası kombinasyonuna karşılık gelen belirli bir genetik kod bulunur ve bu kod, her kombinasyonun belirli bir amino asidi temsil etmesini sağlar.

Moleküler biyolojinin merkezi dogması, proteinlerin nükleik asitlerdeki bilgiyi kullanarak nasıl inşa edildiğini açıklar. DNA, mRNA moleküllerine transkribe edilir ve bu mRNA'lar ribozoma gider; burada mRNA, protein ipliğinin inşası için bir şablon olarak kullanılır. Nükleik asitler, tamamlayıcı dizilere sahip moleküllerle bağlanabildiklerinden, "anlamlı" diziler (proteinleri kodlayan) ile tamamlayıcı "antianlamlı" diziler arasında bir ayrım yapılır. Antianlamlı diziler kendi başlarına işlevsel olmayabilir, ancak anlamlı ipliğe bağlanabilirler.

Dizilim Belirleme

DNA dizilimi, verilen bir DNA parçasının nükleotid dizisini belirleme sürecidir. Bir canlı organizmanın DNA dizisi, o organizmanın hayatta kalması ve üremesi için gerekli bilgiyi kodlar. Bu nedenle, dizilimin belirlenmesi, organizmaların neden ve nasıl yaşadığı hakkında temel araştırmalar yapmak ve uygulamalı konular üzerinde çalışmak için kullanışlıdır. DNA'nın canlılar için önemi nedeniyle, DNA dizisinin bilgisi hemen hemen her biyolojik araştırmada yararlı olabilir. Örneğin, tıpta, genetik hastalıkları tanımlamak, teşhis etmek ve potansiyel olarak tedaviler geliştirmek için kullanılabilir. Benzer şekilde, patojenlerle ilgili araştırmalar bulaşıcı hastalıklar için tedaviler geliştirmeye yol açabilir. Biyoteknoloji, birçok yararlı ürün ve hizmet potansiyeline sahip olan gelişen bir alandır.

RNA doğrudan dizilenmez. Bunun yerine, RNA, ters transkriptaz enzimi tarafından DNA'ya kopyalanır ve bu DNA daha sonra dizilenir.

Mevcut dizilimleme yöntemleri, DNA polimerazlarının ayırt edici yeteneğine dayanır ve bu nedenle yalnızca dört bazı ayırt edebilir. RNA düzenlemesi sırasında adenozinden üretilen inosinin G olarak okunur ve DNA metilasyonu tarafından sitozinden üretilen 5-metil-sitozin C olarak okunur. Mevcut teknoloji ile küçük miktarlardaki DNA'yı dizilemek zor olabilir, çünkü sinyal ölçülemeyecek kadar zayıftır. Bu, polimeraz zincir reaksiyonu (PCR) amplifikasyonu ile aşılır.

Genetik Testler

Bir organizmanın genomundaki DNA, kalıtsal hastalıklara karşı hassasiyetleri teşhis etmek için analiz edilebilir ve ayrıca bir çocuğun babasını (genetik babası) veya bir kişinin soyunu belirlemek için kullanılabilir. Genellikle, her birey her genin iki varyasyonunu taşır: biri anneden, diğeri babadan miras alınır. İnsan genomunun yaklaşık 20.000-25.000 gen içerdiği düşünülmektedir. Kromozomları bireysel gen seviyesinde incelemenin yanı sıra, genetik testler daha geniş bir anlamda genetik hastalıkların veya genetik bozuklukların gelişme riskini artıran genlerin mutant formlarının biyokimyasal testlerini de içerir.

Genetik testler, kromozomlarda, genlerde veya proteinlerdeki değişiklikleri belirler. Genellikle, testler kalıtsal bozukluklarla ilişkilendirilen değişiklikleri bulmak için kullanılır. Bir genetik testin sonuçları, şüphelenilen genetik bir durumu doğrulamak veya ortadan kaldırmak ya da bir kişinin genetik bir bozukluk geliştirme veya aktarma şansını belirlemeye yardımcı olabilir. Şu anda birkaç yüz genetik test kullanılmakta olup, daha fazlası geliştirilmektedir.

Dizilim Hizalaması

Bioinformatikte, bir dizilim hizalaması, DNA, RNA veya protein dizilerini düzenlemenin bir yoludur ve diziler arasındaki fonksiyonel, yapısal veya evrimsel ilişkiler nedeniyle oluşan benzerlik bölgelerini tanımlamak için kullanılır. Eğer hizalamadaki iki dizi ortak bir ataya sahipse, uyumsuzluklar nokta mutasyonları olarak yorumlanabilir ve boşluklar, ayrılma veya eklenme mutasyonları (indel) olarak yorumlanabilir. Proteinlerin dizilim hizalamalarında, belirli bir pozisyondaki amino asitlerin benzerlik derecesi, bu bölgenin veya dizilim motifinin soylar arasında ne kadar korunduğunu kaba bir ölçü olarak yorumlanabilir. Bir dizilim bölgesinde değişikliklerin olmaması veya sadece çok koruyucu değişikliklerin (yani, yan zincirleri benzer biyokimyasal özelliklere sahip amino asitlerin değiştirilmesi) bulunması, bu bölgenin yapısal veya fonksiyonel olarak önemli olduğunu öne sürebilir. DNA ve RNA nükleotid bazları birbiriyle daha benzerken, baz çiftlerinin korunması benzer bir fonksiyonel veya yapısal rolü gösterebilir.

Hesaplamalı filogenetik, filogenetik ağaçların inşası ve yorumlanmasında geniş ölçüde dizilim hizalamalarından yararlanır. Bu ağaçlar, evrimsel ilişkileri sınıflandırmak için kullanılır ve genetik diziler arasındaki farklılıklar, dizilerin evrimsel mesafesi ile niteliksel olarak ilişkilidir. Yüksek dizilim benzerliği, söz konusu dizilerin nispeten genç bir ortak atağa sahip olduğunu, düşük benzerlik ise ayrılmanın daha eski olduğunu öne sürer. Bu yaklaşım, bir genin ilk ayrıldığından bu yana geçen süreyi tahmin etmek için kullanılan "moleküler saat" hipotezini yansıtır. Bu hipotez, mutasyon ve seçilim etkilerinin dizilimler arasında sabit olduğunu varsayar ve DNA onarım hızları veya belirli dizilim bölgelerinin fonksiyonel korunumu gibi olası farkları hesaba katmaz. Daha istatistiksel olarak doğru yöntemler, filogenetik ağacın her dalındaki evrimsel hızın değişmesine izin vererek, genlerin koalesans zamanlarının daha iyi tahmin edilmesini sağlar.

Referanslar

1.  "Nomenclature for incompletely specified bases in nucleic acid sequences. Recommendations 1984. Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry (NC-IUB)". Proceedings of the National Academy of Sciences. 83 (1): 4–8. 1986. doi:10.1073/pnas.83.1.4. ISSN 0027-8424. PMC 322779. PMID 2417239.
2. ^ Nomenclature Committee of the International Union of Biochemistry (NC-IUB) (1984). "Nomenclature for Incompletely Specified Bases in Nucleic Acid Sequences". Retrieved 2008-02-04.
3. ^ "BIOL2060: Translation". mun.ca.
4. ^ "Research". uw.edu.pl.
5. ^ Nguyen, T; Brunson, D; Crespi, C L; Penman, B W; Wishnok, J S; Tannenbaum, S R (April 1992). "DNA damage and mutation in human cells exposed to nitric oxide in vitro". Proc Natl Acad Sci USA. 89 (7): 3030–034. Bibcode:1992PNAS...89.3030N. doi:10.1073/pnas.89.7.3030. PMC 48797. PMID 1557408.
6. ^ "What is genetic testing?". Genetics Home Reference. 16 March 2015. Archived from the original on 29 May 2006. Retrieved 19 May 2010.
7. ^ "Genetic Testing". nih.gov.
8. ^ "Definitions of Genetic Testing". Definitions of Genetic Testing (Jorge Sequeiros and Bárbara Guimarães). EuroGentest Network of Excellence Project. 2008-09-11. Archived from the original on February 4, 2009. Retrieved 2008-08-10.
9. ^ Mount DM. (2004). Bioinformatics: Sequence and Genome Analysis (2nd ed.). Cold Spring Harbor Laboratory Press: Cold Spring Harbor, NY. ISBN 0-87969-608-7.
10. ^ Ng, P. C.; Henikoff, S. (2001). "Predicting Deleterious Amino Acid Substitutions". Genome Research. 11 (5): 863–74. doi:10.1101/gr.176601. PMC 311071. PMID 11337480.
11. ^ Witzany, G (2016). "Crucial steps to life: From chemical reactions to code using agents". Biosystems. 140: 49–57. Bibcode:2016BiSys.140...49W. doi:10.1016/j.biosystems.2015.12.007. PMID 26723230. S2CID 30962295.