DNA Sarmalının Kimyasal Yapısı

DNA (Deoksiribo Nükleik Asit); karbon, hidrojen, oksijen, azot, fosfat atomlarından oluşan ve hücrenin bütün hayati fonksiyonlarında rol alan dev bir moleküldür. İnsana ait bir DNA molekülünde bu atomlardan milyarlarca bulunur (Walter L. Starkey, The Cambrian Explosion, WLS Publishing, Ohio, 1999, s. 155. ) ve her insanda kişinin kendisine özel bir biçimde düzenlenmiştir. DNA, bu molekülün kimyasal yapısını ifade eden deoksiribo ( D ), nükleik ( N ), asit ( A ) kelimelerinin kısa yazılımıdır.

Her insan hücresinin çekirdeğindeki DNA molekülü, 5 mikron (mikron: milimetrenin binde biri) çapında, minik bir top halinde sarılı duran "nükleik asit"ten oluşur. ( Michael J. Denton, Nature's Destiny, Free Press, New York, 1998, s. 149. ) Nükleik asitler, vücudumuzun sadece %2'sini oluşturan ancak son derece önemli bileşiklerdir. Nükleik asitlerin temel yapı birimi ise "nükleotid"lerdir. Nükleotidlerden 6.000.000.000 (milyar) kadarı kimyasal olarak çifte sarmal şeklinde birleşerek DNA'yı meydana getirirler. (Walter L. Starkey, The Cambrian Explosion, WLS Publishing, Ohio, 1999, s. 41.)

Sarmal şeklinde bir merdiven yapısına sahip olan DNA molekülü, bilim adamlarını şaşırtan bir mimari düzene sahiptir. Merdivenin yan tarafları, farklı türdeki "şeker" ve "fosfat"tan oluşan DNA molekülünün omurgasıdır. Basamaklar ise "baz" adı verilen ve birbirine bağlanan dört kimyasal madde çiftinden meydana gelmektedir: Adenin, timin, sitozin ve guanin. Bazlar karbon, oksijen, hidrojen ve nitrojen içeren 12 ila 16 atomdan meydana gelen moleküllerdir. (Lee M. Spetner, Not By Chance, Shattering The Modern Theory of Evolution, The Judaica Press Inc., 1997, s. 213. ) Bu kimyasallar da DNA sarmalı üzerinde özel bir dizilime sahiptir. Bunların dizilimi sadece iki türde eşleşme ile mümkündür: Adenin ( A ) daima timinle ( T ) ve sitozin ( C ) daima guaninle ( G ) bağlanmaktadır. (The Incredible Machine, National Geographic Society, Washington DC., 1986, s. 43.)

Bilim adamları DNA'yı oluşturan atomların, nükleotidleri meydana getirmek üzere nasıl özel bir dizilimle birleştiklerini tespit etmişlerdir. Ancak canlılığın yapıtaşlarının yapısını bilmekle, bunları meydana getirmek bir değildir. Nitekim bilim adamları ellerinde doğru malzemeler -atomlar ve bunları biraraya getirecek teknoloji- olmasına karşın, hiçbir şekilde canlılığın DNA molekülünü oluşturamamaktadırlar.

Yukarıda da ifade ettiğimiz gibi atomların diziliminde özel bir yaratılış görülür. Her bir nükleotid içerisinde yaklaşık 34 atom bulunmaktadır. DNA'da toplam 6 milyar nükleotid olduğuna göre, (34 x 6.000.000.000) 204 milyar atomun DNA molekülünü oluşturmak için kimyasal olarak birleşmesi gereklidir. ( Walter L. Starkey, The Cambrian Explosion, WLS Publishing, Ohio, 1999, s. 41.)

Eğer bir saniyede bir atom üzerinde işlem yapabilseydiniz ve günde 8 saat, yılda 350 gün çalışabilseydiniz, sadece tek bir DNA molekülünü üretmeniz 20.000 yıldan daha fazla sürecekti. (Walter L. Starkey, The Cambrian Explosion, WLS Publishing, Ohio, 1999, s. 41. ) Akıl sahibi bir insan bile bunu yapamazken, DNA molekülünün, tesadüfler sonucu kendi kendine oluştuğu nasıl düşünülebilir? Elbette ki bu imkansız bir durumdur. Ayrıca kitap boyunca hatırda tutulması gereken bir nokta da, DNA molekülleri olmaksızın canlıların yaşamasının mümkün olmadığıdır. Hatta DNA'nın yapısında meydana gelen en ufak bir yanlış dahi ciddi sonuçlar doğurmaktadır. Tanınmış bilim yazarı Richard Milton durumu şöyle anlatmaktadır:

... her bir nükleozitin [nükleotidin fosfat bağlanmamış hali] doğru sırada "yazılması" ve DNA molekülü içinde tam olarak doğru yerde bulunması gerekir ve daha önce tanımlandığı gibi, insanlar, hayvanlar ve bitkilerdeki başlıca işlev bozukluklarına tek bir DNA molekülü, ya da o molekül içindeki tek bir nükleozitin yokluğu ya da yanlış yerleştirilmesi neden olmaktadır. (Richard Milton, Son Tartışmalar Işığında Darwinizm'in Mitleri, Gelenek Yayıncılık, Eylül 2003, çev: İbrahim Kapaklıkaya, s. 208.)

DNA şeridinde bulunan her baz dizilimi -adenin, timin, sitozin ve guanin nükleotidlerinin dizilimi- hücre çekirdeğindeki genetik metni oluşturur ve hayati öneme sahip proteinleri inşa etmek için ihtiyaç duyulan bilgiyi içerir. Bu bakımdan DNA'nın bir yandan düzenli yapısını korurken, bir yandan da bilgi çeşitliliğine izin verecek bir dizilime sahip olması, son derece dikkat çekici bir durumdur.

DNA Şeridi Bobinler Üzerine Sarılıdır

İnsan hücrelerinde bulunan tek bir DNA şeridi yaklaşık 3 milyar baz çiftinden oluşmuştur ve yaklaşık iki metre uzunluğundadır. Bu büyüklükte iki zincirin küçültülüp, gözle görülemeyecek boyutlara indirilmesi gerekmektedir. Uzun bir ipin makara üzerine sarılmasına benzer şekilde, DNA da hücre içinde benzer bir mekanizma ile paketlenerek çekirdeğin içine yerleşmiştir. DNA şeridi, "nükleozom"lar halinde bobinlere sarılarak paketlenir ve kromozomları oluşturur. Burada bobin görevini ise "histon" denilen proteinler üstlenirler.

Spor Yapmak DNA’yı Etkiliyor / Egzersiz Yapmak Metabolik Genlerdeki Metil Gruplarında Değişikliğe Yol Açıyor

Cell Metabolism dergisinde yayınlanan çalışmada DNA`daki metil gruplarının değişiminin sadece egzersiz yapmakla değil gün içerisinde çeşitli aktivitelerle de değiştiği vurgulanıyor. Örneğin, yüksek dozdaki kafein`in egzersiz yaparken metabolik genlerde oluşan değişikliğe benzer değişikliklere yol açtığı gözlemlenmiş.

DNA`daki metil grubu değişiklikleri, protein sentezini önemli ölçüde etkilemekte. Stockhlom Karaloniska Enstitusunde Juleen Zierath ve çalışma arkadaşları egzersiz sonrası kaslardan alınan biyopsi örneklerini incelediklerinde, enerji metabolizmasından sorumlu olan genlerin( PGC-1α, PPAR-δ ve PDK4 )demetilasyona uğradıklarını, metabolizma ile alakalı olmayan genlerin ise metile halde kaldıklarını gözlemlediler. Ayrıca, gen demetilasyonlarının yapılan egzersizin yoğunluğuna göre arttığını da Juleen ve ekibi çalışmalarında rapor etmişler.

Salk Institute for Biological Studies in La Jolla, California`da Moleküler biyolog olan Ronald Evans; Juleen ve ekibinin yapmış olduğu bu çalışmanın, kas hücreleri veya yağ hücreleri gibi yetişkin hücrelerle farklılaşmış hücrelerde genellikle metilasyonun sabit kaldığı kanısını da değiştirdiğini düşünüyor.

Zierath, DNA`nın özellikle promotor bölgesindeki yoğun metilasyonların gen ekspresyonlarında kontrol düğmesi gibi rol aldığını ve doğal olarak protein sentezini etkilediklerini ifade ediyor. Bu yaptıkları çalışmada da enerji metabolizmasından sorumlu genlerin ekspresyonlarının artığını ama halen bunların nasıl oluyor da demetilasyona uğradıklarını tam olarak aydınlatamadıklarını belirtiyor.Buna benzer şekilde gün içerisinde fazla alınan kafeinin de kas hücrelerinde bulunan sakroplazmik retikulumdan kalsiyum salınmasına neden olduğu ve muhtemelen bu kalsiyumunda hücredeki demetilasyon yollarını etkilediği düşünülüyor.

DNA İlk Kez Doğrudan Fotoğraflandı

DNA’nın iki zincirden oluşan modeli 1953 yılında kabul edilmişti. Bilim insanları James Watson ve Francis Crick’in sunduğu bu modelin kabul edilmesinnde 59 yıl sonra, 'yaşamın kendisi'ni oluşturan zincirlere ait ilk doğrudan fotoğraf çekildi. Bilinen tüm canlı organizmaların gelişim ve yaşamsal fonksiyonlarının temelinde yatan bilgileri içeren DNA zincirleri, ilk kez doğrudan fotoğraflandı. İtalya’nın Magna Graecia Üniversitesi’nde fizik profesörü olan Enzo Di Fabrizio, elektron mikroskobu kullanarak DNA’yı fotoğrafladı.

Bilim insanları, Di Fabrizio’nun elde ettiği başarının öncesinde, DNA’nın yapısını dolaylı olarak gözlemlemişti. Çift sarmal şeklindeki DNA yapısı, ilk olarak X-ray kristallografisi adı verilen yöntemle tespit edilmişti. Bu yöntemde, X-ray ışınlarının çarpmasının ardından nasıl yansıdığına bakılarak materyalin şekli çıkarılıyor.

Doğal Yapısı da Görüntülenecek

NanoLetters dergisinde yayımlanan çalışmada, Di Fabrizio ve meslektaşları, DNA’nın saklı görüntüsünü ortaya çıkaracak yeni bir yönten geliştirerek, nano ölçekte su geçirmeyen silikon sütunlar inşa etti. Ardından silikona DNA zincirleri içeren bir solusyon döküldü. Su, hızla buharlaştı ve geride gerilmiş ip gibi duran DNA zincirleri kaldı.

İtalyan bilim insanı, daha sonra silikon yatağındaki deliklerden elektron ışınları gönderdi ve moleküllerin yüksek çözünürlüklü görüntülerini elde etti. Görüntüleri elde edilen DNA zincirleri, bir çift sarmalın aksine, birbirine düğümlenmiş çok sayıda kordon gibi belirdi. Bunun nedeni olarak, elektron ışınlarının bir çift sarmalı veya tek bir sarmalı yok edebilecek güçte olması gösterildi.

New Scientist’e konuşan Di Fabrizio, daha hassas bir donanım kullanarak, düşük enerjili elektonlarlar aydınlatma sağlayabileceklerini, böylece DNA’nın doğal yapısını bozmadan görebileceklerini ifade etti.Elde edilen başarı, bir gün DNA’nın (Deoksiribo Nükleik Asit) RNA’lar gibi diğer önemli yaşam bloklarıyla olan etkileşimini çok daha iyi gözlemlemeyi sağlayabilir.