Hasarlı DNA’nın Işık Kullanılarak Fotoliyaz İzolatlarıyla Onarılması: İki Yol

Marten Vos, École Polytechnique, Institut Polytechnique de Paris ile ilişkili olarak aynı dergi sayısında bir Perspektif makalesine katkıda bulunmuş ve photolyase adlı bir proteinin etkisiyle çeşitli memeli olmayan organizmalarda gözlemlenen DNA onarımının temel mekanizmalarını açıklamıştır. Perspektif makalesi aynı dergide yer alan ve bu onarım sürecinin nasıl gerçekleştiğini adım adım karmaşık bir şekilde gösteren iki bağımsız araştırma ekibi tarafından geliştirilen metodları daha ayrıntılı bir şekilde ele almaktadır.

Daha önceki çalışmalar çoğunlukla memeli olmayan birçok hayvanın, ultraviyole (UV) radyasyon tarafından hasar görmüş DNA’yı onarmak için bir mekanizma evrimleştirdiğini göstermiştir. Bu onarım süreci, hasarlı DNA’yı izole eden ve gerekli onarımları gerçekleştirmek için fotonlarla ilişkilendirilen enerjiyi kullanan bir protein olan fotolizyazı içerir. Bu onarım sürecinin genel konsepti anlaşılmış olsa da, içerilen özel adımlar hala belirsizdir. Bu son çalışmalarda, her iki araştırma ekibi de bu onarım sürecinin anlık olarak dinamik eylemini yakalamak için bir film oluşturulmasında yaygın olarak kullanılan stop-motion animasyonu hatırlatan yenilikçi metodlar geliştirmişlerdir.

UV ışığından kaynaklanan DNA hasarının genellikle baz çiftlerinin bozulmasına neden olduğu anlayışından başlayarak, her iki araştırma prosedürü de ortak bir başlangıç noktasını paylaşır. Bu UV kaynaklı hasar, baz çiftlerinin ayrılmasına neden olur ve yanındaki çiftleri diğer kırık ipliklere bağlar. Bu nedenle, bu birbirine geçmiş durum, DNA’nın doğal kendini tamir sürecini engeller.

İlk çalışmada kapsamlı bir uluslararası ekip, onarım mekanizmasının açılma eylemini titizlikle yakalamak ve gözlemlemek için zaman çözünürlüklü kristalografi deneylerini kullanmıştır. İkinci çalışmada, başka bir geniş uluslararası araştırma ekibi, zaman çözünürlüklü kristalografiyi hesaplamalı analizlerle birleştiren çok yönlü bir yaklaşımı tercih etmiştir. Bu çift strateji, onarım sürecinin karmaşık detaylarını eksiksiz bir şekilde belgelemelerine ve anlamalarına olanak tanımıştır.

Uyumlu bir çaba içinde her iki araştırma ekibi de fotoliazın eylemdeki karmaşık sürecini belgelemek için sofistike bir yaklaşım kullanmıştır. Ekipler, fotoliazın onarım faaliyeti sırasında bir lazeri yönlendirmenin ardından X ışını darbelerinin yayılmasıyla, her onarım mekanizması adımını titizlikle yakalamışlardır. Yaptıkları araştırmalar, dikkate değer bir sırayı ortaya çıkardı: fotoliazın bir segmenti, bir fotonu yakalamak ve enerjisini kullanmak konusunda usta olan bir V şekli aldı.

Bu elde edilen enerji, V şeklinin dönmesini, tersine çevrilmesini ve ardından bir elektronun hasar görmüş bir DNA ipliğine transfer edilmesini kolaylaştırdı. Bu elektron transferi, DNA ipliğinde istenmeyen bağın kesilmesine neden oldu. Sonraki elektron salınımı, fotoliazı başlangıç ​​dik V pozisyonuna geri getirdi. Bu geri döndürülmüş durumda fotoliaz, önceki şekilde ayrılmış DNA iplikleri arasında yeni bir bağın yeniden oluşumunu kolaylaştırmada kilit bir rol oynadı. Bu onarım sürecinin detaylı açıklaması fotoliazın hasar görmüş DNA’yı düzeltme misyonunda düzenlediği karmaşık moleküler dansı aydınlatmaktadır.

Kaynaklar

1. ^{ONLINE HABER} Yirka, B. & Phys.org. (2023, December 1). Two methods for demonstrating how photolyase isolates use light to repair damaged DNA. Phys.org. [Phys.org]
2. ^{AKADEMİK DERGİ} Christou, N., Apostolopoulou, V., Melo, D. V. M., Ruppert, M., Fadini, A., Henkel, A., Sprenger, J., Oberthüer, D., Günther, S., Pateras, A., Mashhour, A. R., Yefanov, O., Galchenkova, M., Reinke, P., Kremling, V., Scheer, T. E. S., Lange, E., Middendorf, P., Schubert, R., . . . Lane, T. J. (2023). Time-resolved crystallography captures light-driven DNA repair. Science, 382(6674), 1015–1020. [Science]
3. ^{AKADEMİK DERGİ} Maestre-Reyna, M., Wang, P., Nango, E., Hosokawa, Y., Saft, M., Furrer, A., Yang, C., Putu, E. P. G. N., Wu, W., Emmerich, H., Caramello, N., Franz-Badur, S., Yang, C., Engilberge, S., Wranik, M., Glover, H., Weinert, T., Wu, H., Lee, C. C., . . . Tsai, M. (2023). Visualizing the DNA repair process by a photolyase at atomic resolution. Science, 382(6674). [Science]
4. ^{AKADEMİK DERGİ} Vos, M. H. (2023). Filming DNA repair at the atomic level. Science, 382(6674), 996–997. [Science]

Bu sayfadan alıntı yapın: