DNA molekülü, her hücre bölünmesi öncesinde kendisini eşleyerek kalıtsal bilginin yavru hücrelere eşit miktarda aktarılmasını sağlar.
DNA molekülünün nasıl eşlendiği DNA’nın keşfinden sonraki birkaç yıl anlaşılamamıştır. DNA eşlenmesinin nasıl gerçekleştiğini ispatlamak için 1958 yılında Matthew Meselson (Methiv Meselsın, 1930- ) ve Franklin Stahl (Franklin Sıtal, 1929- ) tarafından deneyler yapılarak farklı modeller test edilmiştir. Sonuçta DNA’nın her iki ipliğinin de kendisini eşleyerek yeni birer iplik oluşturduğu “yarı korunumlu (semikonservatif) eşlenme” modelinin doğruluğu ispatlanmıştır.
Meselson ve Stahl, yaptıkları deney öncesinde azotun ağır izotopu olan 15N içeren besin ortamında Escherichia coli (Eşerişya koli) bakterilerinin kültürünü hazırladılar ve kültürdeki tüm bakteri DNA’larının ağır azot içeren moleküllerden oluşmasını sağladılar. Daha sonra bu bakterileri normal azot (14N) içeren ortama transfer ettiler. Bu işlemi yapmalarının nedeni; sadece 15N’li DNA’ları içeren bakteriler santrifüj edildiğinde deney tüpünün altında bantlaşma görülmesi, sadece 14N’lü DNA’ları içeren bakteriler santrifüj edildiğinde ise deney tüpü- nün üstünde bantlaşma görülmesidir.
Meselson ve Stahl, bu bilgiyi dikkate alarak tüplerdeki bantlaşmaları gözlemlemiş ve bakteri DNA’larının nasıl eşlendiğini açıklamışlardır. Normal azot içeren ortama aldıkları bakterilerin bir nesil çoğalmasını bekleyip (20 dk.) oluşan bakterileri santrifüj ettiklerinde bantlaşmanın tüpün ortasında oluştuğunu gözlemlemişlerdir. Bunun nedenini, birinci bölünme sonucunda meydana gelen bakteri DNA’larının bir ipliğinin 15N, diğer ipliğinin 14N taşıması yani %100 melez olması şeklinde açıklamışlardır. Bakteriler, iki nesil çoğalmaları beklenip (40 dk.) santrifüj edildiklerinde ise oluşan bakteri DNA’larının %50’sinin melez (14N15N) olduğu, %50’sinin normal azot (14N14N) içerdiği, bu nedenle de hem ortada hem üstte bantlaşma olduğu gözlemlenmiştir (Şekil 1.15).
Peki, replikasyon olayı nasıl gerçekleşmektedir? DNA replikasyonunda 12‘den fazla enzim ve protein görev almaktadır. Bir DNA molekülünün eşlenmesi, replikasyon orijini adı verilen özel bölgelerde başlar. Prokaryotlarda DNA çembersel olduğu için bir noktadan başlayan replikasyon, iki yönde devam ederek DNA tamamen kopyalanıncaya kadar sürer (Şekil 1.16).
Ökaryotların DNA’ları ise prokaryotlardakinin aksine doğrusaldır ve çok daha uzundur. Ökaryot DNA’larında replikasyon sırasında yüzlerce replikasyon orijini oluşur. Böylece DNA eşlenmesi daha kısa sürede tamamlanır (Şekil 1.17).
DNA eşlenmesi sırasında helikaz adı verilen enzim, çift sarmalın replikasyon orijinleri bölgelerine gelerek iki kolu tersine büküp açar. Arkasından DNA polimeraz enzimi, ayrılmış olan her DNA ipliğinin karşısına uygun yeni nükleotitleri sıralayarak kalıp DNA ipliklerine uygun birer DNA ipliği daha oluşmasını sağlar (Şekil 1.18).
DNA’nın eşlenmesi sırasında önemli bir durum daha vardır. Sentezlenen yeni iplikler farklı şekillerde uzar. DNA polimeraz enzimi, uzayan bir ipliğin sadece 3´ ucundaki nükleotidin karşısına yeni nükleotit ekleyebilir. DNA’nın yapısı konusunda anlatıldığı gibi DNA’nın iplikleri birbirine zıt yönde uzanır yani bir ipliğin 3´ ucu, diğerinin 5´ ucuna karşılık gelir. Bu durumda 3´→5´ yönünde uzanan kalıp ipliğin karşısına gelecek olan yeni iplik, 5´ ucundan 3´ ucuna doğru kesintisiz olarak sentezlenir. Diğer kalıp DNA ipliği ise 5´→3´ yönünde uzanır. Bu nedenle karşısındaki ipliğin kesintisiz bir şekilde sentezlenmesi mümkün olmaz. Replikasyon çatalı açıldıkça yeni iplik, 5´ ucundan 3´ ucuna doğru uzanan parçalar hâlinde sentezlenir. Oluşan parçaların bir süre sonra özel enzimlerle birbirine bağ- lanmasıyla kesintisiz bir iplik oluşur. Bu durumda yeni sentezlenen ipliklerden biri, ileriye doğru kesintisiz bir şekilde sentezlenirken diğeri parçalar hâlinde geriye doğru sentezlenmiş olur. Bu parçalara kendilerini keşfeden Japon bilim insanı Reiji Okazaki (Reici Okazaki, 1930-1975) anısına Okazaki parçaları adı verilmiştir (Şekil 1.18).
