Deoksiribo Nükleik Asit (DNA) – Ribo Nükleik asit (RNA) – Ribozom ve Riboflav (B2 vitamini) Nedir?

Deoksiribo Nükleik Asit (DNA) Nedir?

Deoksiribonükleik asit (DNA), tüm canlı organizmaların hücrelerinde bulunan bir nükleik asittir. Bir organizmanın neye dönüşeceğini belirleyen genetik materyali kodladığı için çoğu kez “yaşamın yapı taşları” olarak adlandırılır. DNA, ana organizma için genetik planları korumanın yanı sıra, hayat için kritik olan bir dizi başka işlevi de yerine getirir.

Bu nükleik asit ilk araştırmacılardan Friedrich Miescher’in 1889 yılında insan hücrelerinde “çekirdek” olarak adlandırılan bir madde bulduğunu tespit etti. 20. yüzyılın başında Phoebus Levene ve William Astbury de dahil olmak üzere birkaç araştırmacı, çekirdeğin bileşenlerini, yapısını ve yaşamdaki rolünü anlamaya başlayan nüklein hakkında ek araştırmalar yaptı.

DNA, bir şeker ve fosfat omurgasına inşa edilmiş, birbirlerine çift sarmal şeklinde sarılan nükleotid zincirlerinden oluşur . Omurgayı dört baz desteklemektedir: guanin , sitozin , adenin ve timin . Guanin ve sitozin tamamlayıcıdır, adenin ve timin olduğu gibi her zaman sarmal üzerinde birbirlerinin karşısına çıkmaktadır. Genetik materyalin çoğaltılması için kritik önem taşır, çünkü bir sarmalın kendisini bölmesine ve kopyalanmasına izin verir, zira başarılı bir şekilde çoğaltmak için sarmaldaki materyalin yalnızca yarısına ihtiyaç duyar.

Bu nükleik asit kendini çoğaltma yeteneğine sahiptir ve bir diğer kritik nükleik asit olan RNA’nın sentezlenmesi için gerekli kodu da içerir . Genetik kodu yaratmak, göz rengi ve vücut yapısı gibi şeyleri belirlemek için bir araya gelen baz çiftleri setlerini içerir . Vücuttaki her hücre, az çok özdeş olan DNA içerir; daha fazla hücre kendiliğinden çoğaldığından daha fazla üretilir. Çoğu organizmada büyük çoğunlukla kodlanmamaktadır, yani herhangi bir bilinen fonksiyona sahip olmadığı anlaşılmaktadır.

DNA mutajen olarak bilinen bir madde ile değişirse, sağlık sorunları yaratabilir. Bazı mutajenlerin, yumurta ve spermlerdeki DNA üzerinde veya gelişmekte olan organizmalar üzerinde doğum kusurlarına neden olan bir etkisi vardır . Diğerleri canlı organizmaları değiştirebilir, çeşitli sağlık sorunlarının gelişmesine katkıda bulunurlar. Mutajen sıklıkla kopyalama aşamasında hatalar getirir; bu da, bu hataların, hasar gören materyal kendiliğinden sürdüğü için defalarca kopyalanacağı anlamına gelir.

Deoksiribo Nükleik asit veya kısaca DNA, tüm organizmalar ve bazı virüslerin canlılık işlevleri ve biyolojik gelişmeleri için gerekli olan genetik talimatları taşıyan bir nükleik asittir. DNA’nın başlıca rolü bilginin uzun süreli saklanmasıdır. Protein ve RNA gibi hücrenin diğer bileşenlerinin inşası için gerekli olan bilgileri içermesinden dolayı DNA; bir kalıp, şablon veya reçeteye benzetilir.

Bu genetik bilgileri içeren DNA parçaları gen olarak adlandırılır. Ama başka DNA dizilerinin yapısal işlevleri vardır (kromozomların şeklini belirlemek gibi). Diğerleri ise bu genetik bilginin ne şekilde (hangi hücrelerde, hangi şartlarda) kullanılacağının düzenlenmesine yararlar.

Deoksiribo Nükleik asit veya kısaca DNA, tüm organizmalar ve bazı virüslerin canlılık işlevleri ve biyolojik gelişmeleri için gerekli olan genetik talimatları taşıyan bir nükleik asittir. DNA’nın başlıca rolü bilginin uzun süreli saklanmasıdır. Protein ve RNA gibi hücrenin diğer bileşenlerinin inşası için gerekli olan bilgileri içermesinden dolayı DNA; bir kalıp, şablon veya reçeteye benzetilir. Bu genetik bilgileri içeren DNA parçaları gen olarak adlandırılır. Ama başka DNA dizilerinin yapısal işlevleri vardır (kromozomların şeklini belirlemek gibi), diğerleri ise bu genetik bilginin ne şekilde (hangi hücrelerde, hangi şartlarda) kullanılacağının düzenlenmesine yararlar.

Kimyasal olarak DNA, nükleotit olarak adlandırılan basit birimlerden oluşan iki uzun polimerden oluşur. Bu polimerlerin omurgaları, ester bağları ile birbirine bağlanmış şeker ve fosfat gruplarından meydana gelir. Bu iki iplik birbirlerine ters yönde uzanırlar. Her bir şeker grubuna baz olarak adlandırılan dört tip molekülden biri bağlıdır. DNA’nın omurgası boyunca bu bazların oluşturduğu dizi, genetik bilgiyi kodlar. Protein sentezi sırasında bu bilgi, genetik kod aracılığıyla okununca proteinlerin amino asit dizisini belirler. Bu süreç sırasında DNA’daki bilgi, DNA’ya benzer yapıya sahip başka bir nükleik asit olan RNA’ya kopyalanır. Bu işleme transkripsiyon denir.

Hücrelerde DNA, kromozom olarak adlandırılan yapıların içinde yer alır. Hücre bölünmesinden evvel kromozomlar eşlenir, bu sırada DNA ikileşmesi gerçekleşir. Ökaryot canlılar (yani Hayvan, bitki, mantar ve Protistalar) DNA’larını hücre çekirdeği içinde bulundururken prokaryot canlılarda (yani bakteri ve arkelerde) DNA, hücre sitoplazmasında yer alır. Kromozomlarda bulunan kromatin proteinleri (histonlar gibi) DNA’yı sıkıştırıp organize ederler. Bu sıkışık yapılar DNA ile diğer proteinler arasındaki etkileşimleri düzenleyerek DNA’nın hangi kısımlarının okunacağını kontrol eder.

Nükleotit olarak adlandırılan birimlerden oluşan bir polimerdir.[1][2] DNA zinciri 22 ila 26 Ångström arası (2,2-2,6 nanometre) genişliktedir, bir nükleotit birim 3,3 Å (0.33 nm) uzunluğundadır.[3] Her bir birim çok küçük olmasına rağmen, DNA polimerleri milyonlarca nükleotitten oluşan muazzam moleküllerdir. Örneğin, en büyük insan kromozomu olan 1 numaralı kromozom yaklaşık 220 milyon baz çifti uzunluğundadır.[4]

Dna’nın yarısı dişi bireyden yarısı da erkek bireyden gelir. Canlılarda DNA genelde tek bir molekül değil, birbirine sıkıca sarılı bir çift molekülden oluşur.[5][6] Bu iki uzun iplik sarmaşık gibi birbirine sarılarak bir çift sarmal oluşturur. Nükleotit birimler bir şeker, bir fosfat ve bir bazdan oluşurlar. Şeker ve fosfat DNA molekülünün omurgasını oluşturur, baz ise çifte sarmaldaki öbür DNA ipliği ile etkileşir. Genel olarak bir şekere bağlı baza nükleozit, bir şeker ve bir veya daha çok fosfata bağlı baza ise nükleotit denir. Birden çok nükleotidin birbirine bağlı haline polinükleotit denir.[7]

DNA ipliğinin omurgası almaşıklı şeker ve fosfat artıklarından oluşur.[8] DNA’da bulunan şeker 2-deoksiribozdur, bu bir pentozdur (beş karbonlu şekerdir). Bitişik iki şekerden birinin 3 numaralı karbonu ile öbürünün 5 numaralı karbon atomu arasındaki fosfat grubu, bir fosfodiester bağı oluşturarak şekerleri birbirine bağlar. Fosfodiester bağın asimetrik olması nedeniyle DNA ipliğinin bir yönü vardır. Çifte sarmalda bir iplikteki nükleotitlerin birbirine bağlanma yönü, öbür ipliktekilerin yönünün tersidir. DNA ipliklerinin bu düzenine anti-paralel denir. DNA ipliklerin asimetrik olan uçları 5′ (beş üssü) ve 3′ (üç üssü) olarak adlandırılır, 5′ uç bir fosfat grubu, 3′ uç ise bir hidroksil grubu taşır. DNA ve RNA arasındaki başlıca farklardan biri, içerdikleri şekerdir, RNA’da 2-deoksiriboz yerine başka bir pentoz şeker olan riboz bulunur.[6]

Çift sarmalı iki ipliğe bağlı bazlar arasındaki hidrojen bağları DNA’yı stabilize eder. DNA’a bulunan dört baz, adenin (A olarak kısaltılır), sitozin ©, guanin (G) ve timin (T) olarak adlandırılır. Bu dört baz şeker-fosfata bağlanarak bir nükleotit oluşturur, örneğin “adenozin monofosfat” bir nükleotittir.

Bazlar iki tip olarak sınıflandırılırlar: adenin ve guanin, pürin türevleridir, bunlar beş ve altı üyeli halkaların kaynaşmasından oluşmuş heterosiklik bileşiklerdir; sitozin ve timin ise pirimidin türevleridir, bunlar altı üyeli bir halkadan oluşur. Bir diğer baz olan urasil (U), sitozinin yıkımı sonucu seyrek olarak DNA’da bulunabilir. Kimyasal olarak DNA’ya benzeyen RNA’da timin yerine urasil bulunur.

İki sarmal iplik DNA omurgasını oluşturur. Bu iplikler araındaki boşluklar takip edilerek iki tane hayali boşluk veya oyuk daha bulunabilir. Bu oyuklar baz çiftlerine bitişiktir ve onlara bağlanmak için bir yer oluşturabilirler. Bu oyuklar birbirlerinin tam karşısında olmadıkları için büyüklükleri aynı değildir. Bunlardan büyük oyuk (majör oyuk) olarak adlandırılanı 22 Å genişliğinde, küçük (minör) oyuk ise 12 Å genişliğindedir.[9] Küçük oyuğun darlığı nedeniyle bazların kenarlarına erişmek büyük oyuktan daha kolaydır. Bu nedenle, DNA’daki belli baz dizilerine bağlanan, transkripsiyon faktörü gibi proteinler büyük oyuktan bazların kenarlarına temas ederler.[10] Hücredeki DNA’nın bazı bölgelerinde bu durum farklı olabilir (aşağıda “Alternatif çifte sarmal yapılar” bölümüne bakınız) ama oralarda dahi, eğer DNA normal B biçimini alacak şekilde burulsaydı görülecek büyüklük farklılıklarına göre adlandırılır.
Baz eşleşmesi
Daha fazla bilgi için: [[Baz çifti]]
Base pair GC.svg
Base pair AT.svg
Üstte, üç hidrojen bağlı bir GC baz çifti. Altta, iki hidrojen bağlı bir AT baz çifti. Bazlar arasındaki hidrojen bağları kesik çizgiler olarak gösterilmiştir.

DNA’nın bir ipliğindeki bir baz tipi, öbür iplikten tek bir baz tipi ile bağ kurar. Buna tümleyici (komplemanter) baz eşleşmesi denir: pürinler pirimidinler ile hidrojen bağı kurar, A yalnızca T’ye bağlanır, C’de yalnızca G’ye bağlanır. Çift sarmalda karşıdan karşıya birine bağlı iki baza bir baz çifti denir. Çift sarmalı kararlı kılan ayrıca hidrofobik etki ve pi istiflenmesi vardır, bunlar DNA dizisisinden bağımsızdır.[11] Hidrojen bağları kovalent bağlardan daha zayıf olduklarından kolayca kopup tekrar oluşabilirler. Dolayısıyla DNA zincirinin iki ipliği bir fermuar gibi kolayca birbirinden ayrılabilir, ya mekanik güç ile veya yüksek sıcaklıkta.[12] Komplementerliğin bir sonucu olarak bir DNA sarmalındaki iki iplikli dizideki tüm bilgi ipliklerin her birinde kopyalanmış durumdadır, bu da DNA kopyalanması için esas bir özelliktir. Aslında komplementer baz çiftleri arasındaki spesifik ve tersinir etkileşimler DNA’nın canlılardaki işlevleri için şarttır.[1]
DNA molekülünün bilgisayar modellemesi. Adenin, timin, guanin ve sitozin çiftleşmeleri ve moleküler yapıları ayrıntılı olarak görülebilmektedir.

İki tip baz çifti farklı sayıda hidrojen bağları oluşturur, AT’nin iki hidrojen bağı, GC’nin üç hidrojen bağı vardır (bakınız şekil). Dolayısıyla GC çiftleri AT baz çiftlerinden daha güçlüdür. Dolayısyla iki DNA ipliğinin birbirine bağlanma gücünü belirleyen, hem DNA çift sarmalının uzunluğu hem de onu oluşturan GC baz çiftlerinin yüzde oranıdır. Yüksek oranda GC’li uzun DNA’ların iplikleri birbirine daha sıkı bağlıdır, AT oranı yüksek kısa sarmalların iplikleri ise birbiriyle daha zayıf etkileşirler.[13] Biyolojide, DNA çifte sarmalının kolay ayrılması gereken bölgelerinde AT oranı yüksek olur, örneğin bazı promotörlerde bulunan TATAAT Pribnow kutusu.[14] Laboratuvarda bu etkileşimin gücünü ölçmek için hidrojen bağlarını koparmak için gerekli sıcaklık, ergime sıcaklığı belirlenir (bu, Tm sıcaklığı olarak da adlandırılır). DNA çifte sarmalındaki tüm baz çiftleri eridikten sonra iplikler ayrışır ve çözeltide iki bağımsız molekül olarak varlığını sürdürür. Bu iki tek iplikli DNA molekülün tek bir biçimi yoktur, ama bazı biçimler diğerlerinden daha kararlıdır.[15]
Anlam ve ters anlam
Daha fazla bilgi için: [[Anlam (moleküler biyoloji)]]

Bir DNA dizisi, eğer ondan protein sentezlemeye yarayan mesajcı RNA kopyası ile aynı diziye sahipse, “anlamlı” olduğu söylenir.[16] Öbür iplikteki diziye “ters anlamlı” dizi denir. Aynı DNA ipliğinin farklı bölgelerinde anlamlı ve ters anlamlı diziler bulunabilir, yani her iki iplikte hem anlamlı hem anlamsız diziler bulunur. Hem prokaryot ve ökaryotlarda ters anlamlı, yani protein üretimine yaramayan, RNA’nın üretildiği olur, bu RNA’ların işlevi halen tam bilinmemektedir.[17] Bir görüşe göre ters anlamlı RNA, RNA-RNA baz eşleşmesi yoluyla gen ifadesinin düzenlenmesine yaramaktadır.[18]

Bazı DNA dizilerinde anlam ve ters anlam kavramları birbirine karışır, çünkü bazen genler birbiriye örtüşebilir.[19] Böyle durumlarda bazı DNA dizileri çifte görev yapar, bir iplik boyunca okununca bir protein kodlar, öbür iplik boyunca okununca ikinci bir protein kodlar. Bakterilerde bu tür gen örtüşmeleri gen transkripsiyonunun düzenlenmesi ile ilişkili olduğuna dair bulgular vardır,[20] virüslerde ise, genlerin örtüşmesi küçük bir viral genoma daha çok bilginin sığmasını sağlar.[21]

Süper burulma (İngilizce supercoiling) tabir edilen bir süreç ile DNA bir halat gibi burulabilir. “Gevşek” halinde DNA’daki bir iplik, her 10,4 baz çiftinde bir, çift sarmalın ekseni etrafında bir tam dönüş yapar. Ama, eğer DNA burulursa iplikler daha sıkı veya daha gevşek sarılı olabilirler.[22] Eğer DNA sarmalı sarılma yönünde burulursa buna pozitif süperburulma denir ve bazlar birbirlerine daha sıkı şekilde tutunurlar. Eğer ters yönde burulursa DNA, buna negatif süperburulma denir ve bazlar birbirlerinden daha kolay ayrışırlar. Doğadaki çoğu DNA molekülü az derecede negatif süper burguludur, bundan topoizomeraz adlı enzimler sorumludur.[23] Bu enzimlerin bir işlevi transkripsiyon ve DNA ikileşmesi gibi süreçler sırasında DNA ipliklerine etki eden burulmayı bertaraf etmektir

DNA’nın çeşitli biçimleri (konformasyonları) mevcuttur.[8] Ancak, canlılarda sadece A-DNA, B-DNA, ve Z-DNA gözlemlenmiştir. DNA’nın hangi biçimi aldığı DNA dizisine, süperburulmanın yönü ve miktarına, bazlardaki kimyasal değişimlere, ve çözeltinin özelliklerine (metal iyonu ve poliamin konsantrasyonu gibi) bağlıdır.[25] Bu üç biçimden yukarıda betimlenmiş olan “B” biçimi, hücrelerde bulunan şartlar altında en sık görülenidir.[26]

B biçimine kıyasla DNA’nın A biçimi daha geniş bir sarmaldır, küçük oluk daha geniş ve sığ, büyük oluk da daha dar ve derindir. A biçimli nükleik asitler, fizyolojik olmayan şartlarda, suyunu kaybetmiş DNA örneklerinde görülür, hücre içinde ise DNA ve RNA ipliklerinin birbirine sarılmasından oluşan karma (hibrit) eşleşmelerde, ayrıca bazı enzim-DNA komplekslerinde meydana gelebilir.[27][28] Metilasyonla kimyasal değişime uğrayan DNA parçaları daha büyük biçimsel değişiklik gösterip Z biçimini alabilirler. Bu durumda iplikler sarmal ekseni etrafında dönerek sol elli bir spiral oluşturur, bu daha yaygın olan B biçimimdekinin tersi yöndedir.[29] Bu sıra dışı yapılar Z-DNA bağlayıcı proteinler tarafından tanınır ve transkripsiyon kontrolü ile ilişkili olduğu sanılmaktadır

Doğrusal kromozomların uçlarında telomer olarak adlandırılan özelleşmiş bölgeler bulunur. Bu bölgelerin ana fonksiyonu kromozom uçlarının telomeraz adlı enzim aracılığıyla kopyalanmasını sağlamaktır. DNA’yı normalde kopyalayan enzimler kromozomların en uç kısımların kopyalayamadığı için bu kopyalama telomeraz aracılığıyla yapılır.[32] Bu özelleşmiş kromozom başlıkları ayrıca DNA’nın uçlarını korurlar ve hücredeki DNA tamir sistemlerinin bunları tamir edilmesi gereken hasar olarak algılanmasını engeller.[33] İnsan hücrelerinde telomerler genelde TTAGGG dizisinin birkaç bin kere tekrarından oluşan tek iplikli DNA uzantılarıdır.[34]

Bu guanin zengini diziler normal DNA’daki baz çiftleri yerine, dört bazlı birimlerden meydana gelmiş istiflenme kümeleri ile kromozom uçlarını stabilize ederler. Burada dört guanin bazı yassı bir tabaka oluştururlar, bunlar da birbiri üzerine istiflenerek kararlı bir G-dörtlüsü (G-quadruplex) yapısı oluştururlar.[35] Bu yapıların stabilizasyonu, bazların kenarları arasındaki hidrojen bağları ve her dört bazlı birimin ortasında yer alan bir metal iyonun şelasyonu ile gerçekleşir.[36] Bu G-dörtlüleri başka yollardan da oluşabilir: tek bir ipliğin birkaç kere katlanması ile bu dörtlü birim oluşabilir, veya ikiden fazla farklı paralel ipliğin her birinin ortak yapıya bir baz temin etmesi ile de bu dört baz bir araya gelebilir.

Bu istiflenmiş yapıların aynı sıra, telomerler ayrıca telomer ilmiği (T-ilmiği; İngilizce: telomere loops veya T-loops) adlı yapılar oluştururlar. Bunlarda tek iplikli DNA, telomer bağlanıcı proteinler tarafından stabilize edilmiş bir halka olarak kıvrılır.[37] Bir T-ilmiğinin en ucundaki tek iplikli DNA, çift iplikli bir DNA bölgesine bağlıdır. Bu birleşme noktasında tek iplikli telomer DNA’sı, çift iplikli DNA’nın çifte sarmalını bozup iki sarmaldan biri ile baz eşleşmesi yapar. Bu üç sarmallı yapıya yer değişim halkası (İngilizce displacement loop veya D-loop) denir.

Kromatin adı verilen bir yapı içinde DNA’nın paketlenmesi ile kromozomlar meydana gelir. Bu paketlenme gen ifadesine etki eder. Baz değişimi (modifikasyonu) bu paketlenmeyle ilişkilidir, öyle ki gen ifadesinin az olduğu veya hiç olmadığı yerlerde sitozin bazları yüksek derecede metilasyona uğramıştır. Örneğin, sitozin metilasyonu ile 5-metilsitozin meydana gelir, bu X kromozomu inaktivasyonu için önemlidir.[38] Ortalama metilasyon düzeyi canlıdan canlıya fark eder: solucan Caenorhabditis elegans’da sitozin metilasyonu olmaz, buna karşın omurgalı DNA’sının %1’e ulaşan kadarı 5-metilsitozin içerebilir.[39] 5-metilsitozinin önemli bir baz olmasına rağmen, onun deaminasyonu sonucu bir timin bazı oluşur, bu yüzden metillenmiş sitozinler mutasyona eğilimlidirler.[40] Diğer baz modifikasyonarı arasında bakterilerde görülen adenin metilasyonu ve kinetoplastitlerde urasilin glikozilasyonu sonunda meydana gelen “J-bazı” sayılabilir.

DNA çeşitli farklı mutajenler tarafından hasara uğrayabilir, bunun sonucunda DNA dizisi değişebilir. Mutajenler arasında başlıca, yükseltgen (oksitleyici) etmenler, alkilleyici etmenler ve yüksek enerjili elektromanyetik ışınlar (morötesi ışık ve X ışınları gibi) sayılabilir. DNA’da meydana gelen hasarın tipi mutagenin tipine bağlıdır. Örneğin, mor ötesi ışık timin ikilileri (timin dimerleri) oluşturarak DNA’ya hasar verir.[44] Buna karşın, serbest radikaller veya hidrojen peroksit gibi yükseltgen etmenler çeşitli farklı türden hasar oluşturabilirler, baz değişimi (özellikle guanozin) ve iki iplikli kırılmalar gibi.[45] Her bir insan hücresinde günde 500 baz yükseltgeyici zarar görür.[46][47] Bu yükseltgeyici hasarlardan en zararlısı çift zincirli kırılmalardır, çünkü bunların onarımı zordur, bunlar DNA dizilerinde noktasal mutasyonlara, insersiyonlara ve delesyonlara ayrıca kromozomal translokasyonlara yol açabilirler.[48]

Çoğu mutajen, iki baz çifti arasındaki boşluğa girer, buna enterkalasyon denir. Çoğu enterkalatörler aromatik ve düzlemsel moleküllerdir, bunlara örnek olarak etidyum bromür, daunomisin ve doksorubisin sayılabilir. Bir enterkalatörün iki baz çifti arasına girebilmesi için bunların arasının açılması, bunun olabilesi için de DNA sarmalının normalin aksi yönde burularak gevşemesi gerekir. Bunlar olunca transkripsiyon ve DNA ikilenmesi engellenir, zehirlenme ve mutasyonlar meydana gelir. Bu yüzden DNA enterkalatörleri çoğunlukla kanserojendir, bunların iyi bilinen örnekleri olarak benzopiren diol epoksit, akridin türevleri aflatoksin ve etidyum bromür sayılabilir.[49][50][51] Tüm bunlara rağmen, DNA transkripsiyonuna engel olma özelliklerinden dolayı bu toksinler aynı zamanda hızla büyüyen kanser hücrelerini engellemek amacıyla kemoterapide kullanılırlar.

DNA, ökaryotlarda doğrusal kromozomlar, prokaryotlarda ise dairesel kromozomlar içinde bulunur. Bir hücredeki kromozomlar kümesine onun genomu denir; insan genomu 46 kromozom içinde yer alan yaklaşık 3 milyar baz çiftinden oluşur.[53] Protein ve diğer işlevsel RNA molekülleri kodlayan bilgi, gen adı verilen DNA parçalarının dizisinde yer alır. Genlerdeki genetik bilginin aktarılması baz eşleşmesi ile gerçekleşir. Örneğin, transkripsiyon sırasında bir DNA dizisinin ona komplementer bir RNA dizisi olarak kopyalanması, DNA ile doğru RNA nükleotitler arasındaki çekim ile mümkün olur. Protein çevrimi (translasyon) denen süreç sırasında bu RNA dizisine kaşılık gelen bir protein sentezlenirken, RNA nükleotitleri arasında gene baz eşleşmesi olur. Bir diğer önemli biyolojik süreç, hücredeki genetik bilginin kopyalanması olan DNA ikilenmesidir. Bu işlevlerin ayrıntıları başka maddelerde işlenmiştir; burada DNA ile genomun fonksiyonlarını yerine getiren diğer moleküller arasındaki etkileşimler ele alınmıştır.

Genomu oluşturan DNA ökaryotlarda hücre çekirdeğinde, ayrıca az miktarda mitokondrilerde bulunur. Prokaryotlardaki DNA, sitoplazma içinde yer alan, düzensiz şekilli nükleoit denen cismin içindedir.[54] Genom tarafından kodlanan bilgi genlerde yer alır, bir canlı birey tarafından taşınan bu bilginin tamamına onun genotipi denir. Gen kalıtımsal bir birimdir ve organizmanın belli bir özelliğini belirleyen bir DNA dizisi ile tanımlanır. Ayrıca, bu DNA bölgesinin transkripsiyonunu düzenleyen diziler (promotör ve hızlandırıcılar gibi) de vardır.

Çoğu biyolojik türde genomdaki dizilerin ancak ufak bir bölümü protein kodlar. Örneğin insan genomunun ancak %1’i protein eksonları kodlar, buna karşın insan DNA’sının %50’si protein kodlamayan, kendini tekrar eden dizilerden oluşur.[55] Ökaryot genomlarında bu kadar çok protein kodlamayan DNA’nın bulunması ve türlerin genom büyüklüğündeki (“C-değeri”ndeki) büyük farklılıkların nedeni henüz anlaşılamamıştır ve “C değeri muamması” olarak bilinir.[56] Ancak, protein kodlamayan (non-coding) DNA dizileri gene de işlevsel kodlamayan RNA molekülleri kodlamaktadır, bunlar da gen ifadesinin düzenlenmesinde rol oynarlar.[57]
T7 RNA polimeraz (mavi) DNA’dan (turuncu) bir mRNA üretirken.[58]

Bazı kodlamayan DNA dizileri kromozomlar için yapısal rol oynarlar. Telomer ve sentromerler tipik olarak çok az sayıda gen içerir, ama kromozomların işlev ve stabilitesi için önemlidir.[33][59] İnsanlarda bulunan kodlamayan DNA’ların önemli bir türü psödogenlerdir, bunlar mutasyon sonucu çalışmaz hale gelmiş genlerin kopyalarıdır.[60] Bu DNA dizileri genelde birer moleküler fosilden ibarettir ama bazen yeni genlerin oluşumuna ham madde olabilirler, gen ikilenmesi ve ıraksak evrim süreçleri sonucu.

Genler, işlevsel moleküller kodlayan DNA dizileridir, bunlar canlının fenotipini belirler. Protein kodlayan genler durumunda DNA dizisi bir mesajcı RNA dizisini tanımlar, bu da bir veya birkaç proteinin dizisini belirler. Genlerdeki DNA dizisi ile proteinlerdeki amino asit dizisi arasındaki ilişki, biyolojik çevrim (translasyon) kuralları tarafından belirlenir, bunlar topluca genetik kod ile özetlenir. Genetik kod, üç nükleotitlik dizilere karşılık gelen, üç harfli ‘kelimelerden’ oluşur (örneğin, ACT, CAG, TTT), bu üçlüler kodon olarak adlandırılır.

Transkripsiyonda, protein kodlayan bir genin kodonları önce RNA polimeraz tarafından bir mesajcı RNA şeklinde kopyalanır. Bu RNA kopya, ardından bir ribozom tarafından deşifre edilir; ribozom, mesajcı RNA ile amino asit taşıyan taşıyıcı RNA’lar arasında baz eşlemesi yaparak onu okur. Dört bazın 3’lü kombinasyonları olabildiği için 64 olası kodon vardır ( 4 3 {\displaystyle 4^{3}} {\displaystyle 4^{3}} kombinasyon). Bunlar yirmi standart amino asidi kodlarlar, böylece çoğu amino asite birden çok kodon düşer. Ayrıca, protein kodlayıcı bölgenin sonuna işaret eden üç tane de ‘stop’ veya anlamsız (nonsense) kodon vardır, bunlar TAA, TGA ve TAG kodonlarıdır.

Canlıların çoğalması ve (çok hücreli canlıların) büyümesi için hücre bölünmesi gereklidir. Ancak bir hücre bölünürken DNA’sını da kopyalamak zorundadır ki iki yavru hücre ana hücredeki genetik bilginin aynısına sahip olsunlar. DNA’nın iki iplikli yapısı DNA ikileşmesi (DNA duplikasyonu) için basit bir mekanizma sağlar. İki iplik ayrışırlar, sonra her bir iplikteki dizinin komplementer dizisi DNA polimeraz adlı bir enzim tarafından imal edilir. Bu enzim, tümleyici ipliği sentezlemek için gereken her bazın doğru olanını baz eşleşmesi yoluyla seçer ve onu uzamakta olan ipliğe ekler. DNA polimeraz bir DNA ipliğini ancak 5′ – 3′ yönünde uzatabildiği için, bir çifte sarmalın antiparalel ipliklerininin kopyalanması için farklı mekanizmalar mevcuttur.[62] Böylece, eski iplikteki baz, yeni ipliğe eklenen bazları belirler, sonunda hücre DNA’sının mükemmel bir kopyasını elde eder.

DNA’ya bağlanan yapısal proteinler, non-spesifik DNA-protein etkileşimlerinin iyi anlaşılmış örneklerindendir. Kromozomlarda bulunan DNA, yapısal proteinlerle beraber kompleksler oluşturur. Bu proteinler DNA’yı kromatin adlı kompakt yapı içinde organize ederler. Ökaryotlarda kromatinin oluşmasında DNA’nın histon adlı küçük, bazik proteinlere bağlanması önemli bir rol oynar; prokaryotlarda ise çeşitli başka protein türleri DNA’ya bağlanır.[63][64] Histonlar, nükleozom adlı disk şeklinde bir kompleks oluştururlar, çift iplikli DNA buna sarılarak iki kere bunun etrafında döner. Histonların bazik kalıntıları ile DNA’nın şeker-fosfat omurgasındaki asidik fosfatlar arasındaki iyonik bağlar, non-spesifik bir etkileşim oluşturur, baz dizisinden büyük ölçüde bağımsızdırlar.[65] Bu bazik amino asitlerin kimyasal değişimleri arasında metilasyon, fosforilasyon, ve asetilasyon sayılabilir.[66] Bu kimyasal değişimler, DNA’nın histonlarla etkileşimini etkiler, bunun sonucunda DNA’ya transkripsyon faktörlerinin erişimi ve transkripsiyon hızı değişir.[67] Kromatinde bulunan diğer non-spesifik DNA’ya bağlanıcı proteinler arasında bulunan yüksek hareketli grup proteinleri (ing. high-mobility group proteins) bükülmüş veya distorte olmuş DNA’ya bağlanır.[68] Bu proteinler, bitişik nükleozom gruplarını bükerek daha büyük ölçekli yapılar oluşturarlar ve kromozomları meydana getirirler.[69]

DNA’ya bağlanıcı proteinler arasında bulunan başlıca bir protein grubu, tek iplikli DNA’ya bağlanıcı proteinlerdir (bunlar tek iplikli DNA bağlayıcı protein olarak da adlandırılırlar). İnsanda replikasyon protein A bu protein ailesinin en iyi anlaşılmış üyesi sayılır, bu protein, cifte sarmalın ayrıştığı durumlarda, örneğin DNA ikileşmesi, rekombinasyon ve DNA tamirinde işlev görür.[70] Bu proteinler tek iplikli DNA’yı kararlı kılar, onun sap-ilmik (stem-loop) oluşturmasına veya nükleazlar tarafında yıkımına engel olurlar.
Lambda represörü DNA’daki hedef dizisine bağlanmış haliyle.[71]

Yukarıda değinilen proteinlerden farklı olarak başka proteinler belli DNA dizilerine bağlanacak şekilde evrimleşmişlerdir. Bunların en iyi araştırılmış olanları transkripsiyon faktörleridir, bular transkripsiyonu düzenleyen proteinlerdir. Her transkripsiyon faktörü belli bir DNA diziler kümesine bağlanır ve bu dizilere yakın protörleri olan genlerin transkripsiyonu etkinleştirir veya engeller. Transkripsiyon faktörleri bunu iki farklı yoldan gerçekletirir. Birincisi, transkripsiyondan sorumlu olan RNA polimeraz bağlanırlar, bunu ya doğrudan ya da aracı proteinlerle yaparlar, bunun sonucunda polimeraz promotöre yakın bir konuma yerleştitilmiş olur ve transkripsiyona başlaması mümkün hale gelir.[72] Bir diğer yolda ise, transkripsiyon faktörleri promotörde yer alan histonları kimyasal değişime uğratan enzimlere bağlanırlar; bunun sonucunda polimerazın DNA’ya erişimi değişir.[73]

Bu DNA bağlanma dizileri bir canlının genomunun her tarafında bulunabileceği için, bir transkripsiyon faktörünün etkinliğinde meydan gelen değişiklikler binlerce gene etki edebilir.[74] Dolayısıyla bu proteinler çoklukla, çevresel değişiklikler, hücresel başkalaşım ve gelişimi kontrol eden süreçlerle ilişkili olan sinyal iletim süreçlerinin hedefidirler. Bu transkripsiyon faktörlerinin DNA ile etkileşimindeki spesifisite, proteinin DNA bazlarının kenarları ile yaptığı temaslardan kaynaklanmaktadır, bu sayede bu proteinler DNA’nın dizisini “okurlar”. Bazlarla olan bu etkileşimlerin çoğu, bu bazlara kolaylıkla erişilebilen büyük olukta meydan gelir

Nükleaz ve ligazlar

Nükleazlar DNA iplikleri kesen enzimlerdir, fosfodiester bağlarının hidrolizini katalizlerler. DNA ipliklerinin uçlarındaki nükleotitleri hidrolizleyen nükleazlare eksonükleaz denir, ipliklerin iç kısımlarındaki bağları hidrolizleyenlere ise endonükleaz. Moleküler biyolojide en sık kullanılan endonükleazlar restriksiyon endonükleazlarıdır, bunlar DNA’yı belli dizilerde keserler. Örneğin soldaki resimde görülen EcoRV enzimi 6 bazlı 5′-GAT|ATC-3′ dizisini tanır ve dik çizgi ile gösterilen noktada onu keser. Doğada bu enzimler, restriksiyon modifikasyon sisteminin bir parçası olarak, bakterileri fajlara karşı korumaya yararlar, hücrenin içine giren faj DNA’sını sindirerek.[77] Teknolojide bu enzimler moleküler klonlama ve DNA parmakizlemesi için kullanılır.

DNA ligaz enzimleri kesilmiş veya kırık DNA ipliklerini birleştirir.[78] Ligazlar özellikle gecikmeli iplik DNA ikileşmesinde önemli bir rol oynarlar, çünkü replikasyon çatalında meydana gelen kısa DNA parçalarını birleştirirler. Ayrıca DNA tamiri ve genetik rekombinasyonda kullanılırlar.
Topoizomeraz ve helikazlar

Topoizomerazlar hem nükleaz hem de ligaz etkinliğine sahiptir. Bu proteinler DNA’daki süperburulma derecesini değiştirirler. Bu enzimlerin bazıları DNA sarmalının bir ipliğini kesip bunun öbürü etrafında dönmesini sağlar, sonra da DNA’daki kesiği tekrar birleştirir.[23] Bu enzimlerin diğerleri ise DNA sarmalının bir ipliğini kesip öbür ipliğin bu kesiğin içinden kesmesini sağlarlar, sonra kesiği tekrar birleştirirler.[79] Topoizomerazlar DNA’yla ilgili pek çok süreçte yer alırlar, DNA ikileşmesi ve transkripsiyonu gibi.[24]

Helikazlar moleküler motor özellikli proteinlerdir. Nükleozit trifosfatlarda, özellikle ATP’de taşınan kimyasal enerjiyi kullanıp bazlar arasındaki hidrojen bağlarını kırarlar ve DNA çifte sarmalını ters yönde burarak onu tek iplikler halinde açarlar.[80] Bu enzimler DNA bazlarına erişmeye gerek duyan enzimlerin bulunduğu süreçlerde gereklidir.
Polimerazlar

Nükleik asit polimerazları, nükleozit trifosfatlardan polinükleotit zincirler sentezleyen enzimlerdir. Ürettikleri ürünler var olan polinükleotit zincirlerinin (bunlara kalıp denir) kopyalarıdır. Bu enzimler, bir DNA zincirindeki en son nükleotitin 3′ hidroksil grubuna yeni bir nükleotit ekleyerek çalışır. Dolayısıyla tüm polimerazlar 5′ – 3′ doğrultusunda ilerler.[81] Bu enzimlerin aktif bölgesinde, gelen nükleozit trifosfat kalıp ile baz eşleşmesi yapar; bu sayede polimeraz, kalıba komplementer bir ipliği doğru bir şekilde sentezleyebilir. Polimerazlar kullandıkları kalıbın tipine göre sınıflandırılır.

DNA ikileşmesinde, DNA-bağımlısı DNA polimeraz, bir DNA dizisinin kopyasını yapar. Bu süreçte hata olmaması hayatî önem taşıdığı için bu tip polimerazlarının çoğunda prova okuma aktivitesi bulunur. Bunlarda, sentez reaksiyonunda meydana gelen ender hatalar, baz eşleşmesinin doğru olmamasıyla anlaşılır. Eğer bir uyumsuzluk algılanırsa, 3′-5′ yönünde çalışan bir eksonükleaz aktivitesi etkinleştirilir ve hatalı baz çıkartılır.[82] Çoğu canlıda DNA polimerazlar replizom olarak adlandırılan ve yardımcı alt birimler (DNA kıskacı ve helikazlar gibi) içeren büyük bir kompleks içinde yer alır.[83]

RNA-bağımlısı DNA polimerazlar RNA ipliğinde bulunan diziyi DNA olarak kopyalayan özel bir polimeraz sınıfıdır. Ters transkiptazlar bu sınıfa dahildir, bunlar viral enzimler olup hücrelerin retrovirüsler tarafından enfeksiyonunda yer alırlar. Telomerazlar da bu sınıfa dahildir, bunlar da telomerlerin ikilenmesi için gereklidir.[32][84] Telomerazı diğer bu tip enzimlerden farklı kılan bir özelliği, kullandığı RNA kalbın kendi yapısının bir parçası olmasıdır.[33]

Transkripsiyon, DNA-bağımlısı RNA polimeraz tarafından gerçekleştirilir, bu enzim DNA ipliğindeki diziyi RNA olarak kopyalar. Bir genin transkripsiyonu için RNA polimeraz, DNA üzerinde promotör adlı bir bölgeye bağlanır ve DNA ipliklerini ayrıştırır. Sonra genin dizisini bir RNA zinciri olarak kopyalar, ta ki terminatör (sonlayıcı, İng. ‘terminator’) adlı bir DNA bölgesine gelip orada durup DNA’dan kopana kadar. DNA bağımlı DNA polimeraz da olduğu gibi, RNA polimeraz II (ökaryotlardaki çoğu genin transkripsiyonun yapan enzim) de çeşitli düzenleyici ve yardımcı proteinlerden oluşmuş büyük bir protein kompleksinin parçası olarak çalışır.[85]
Genetik Rekombinasyon
Holliday Junction cropped.png
Holliday junction coloured.png
Genetik rekombinasyonda Holliday bağlantısı ara ürününün yapısı. Dört farklı DNA ipliği kırmızı, mavi, yeşil ve sarı olarak renklendirilmiştir.[86]
Daha fazla bilgi için: [[Genetik rekombinasyon]]
Rekombinasyon iki kromozomun (M ve F) kesilip birleştirilmesi ile iki yeni kromozomun (C1 ve C2) meydana gelmesidir.

Bir DNA sarmalı genelde başka DNA parçaları ile etkileşmez, ve hatta insan hücrelerinde farklı kromozomlar çekirdekte farklı bölgelerde yer alırlar.[87] Farklı kromozomların fiziksel olarak bu şekilde ayrı tutulması DNA’nın kararlı bir bilgi deposu olarak işlev görmesinde önemli bir rol oynar. Kromozomların birbiriyle etkileştiği zamanlar sadece rekombinasyona girdikleri krosover sırasındadır. Krosover sırasında iki DNA sarmalı kesilir, bir bölüm yer değiştirir ve kesik uçlar birleşir.

Rekombinasyon sayesinde kromozomlar arasında genetik bilgi takası olur ve yeni gen kombinasyonları meydan gelir, bunun doğal seleksiyonun verimini artırdığı ve yeni proteinlerin hızlı evrimleşmesinde önemli olduğu düşünülmektedir.[88] Genetik rekombinasyon DNA tamiriyle de ilişkilidir, özellikle çift iplikli kırılmalara hücrenin tepkisinde.[89]

Kromozom sarılmasının en yaygın şekli homolog rekombinasyondur, bunda iki kromozom birbirine çok benzer dizilere sahiptir. Non-homolog rekombinasyon hücreye zarar verici olabilir çünkü kromozomal translokasyon ve genetik anormalliklere yol açabilir. Rekombinasyon tepkimesi rekombinaz olarak adlandırılan enzimler (örneğin RAD51) tarafından katalizlenir.[90] Rekombinasyonun ilk adımı çift iplikli bir kesik oluşturulmasıdır, bu ya bir endonükleaz ya da DNA hasarı sonucunda meydana gelir.[91] Rekombinaz tarafından kısmen katalizlenen bir dizi adım sonucunda iki sarmal en az bir Holliday bağlantısı tarafından birleştirilir: her sarmalın bir ipliği, öbür sarmalda ona komplementer olan öbür iplik ile kaynaşır. Holliday bağlantısı, tetrahedral bir yapıdır, bu şekilde birleşmiş iki kromozomda bir ipliğin bir diğeriyle yer değiştirmesiyle bu yapı kromozomlar boyunca ilerler. Rekombinasyon tepkimesi, bağlantının kesilmesi ve serbest kalan DNA uçlarının tekrar birleşmesi ile son bulur.[92]
DNA metabolizmasının evrimi
Daha fazla bilgi için: [[RNA dünya hipotezi]]

DNA’da bulunan genetik bilgi tüm modern canlıların işlev görmesine, yani büyümesi ve çoğalmasına olanak sağlar. Ancak, 4 milyar yıldır sürmekte olan yaşamın tarihçesi boyunca DNA’nın bu işlevi yerine getirdiği belli değildir, yaşamın en eski biçimlerinin kullanmış olduğu kalıtsal malzemenin RNA olduğu öne sürülmüştür.[81][93] RNA, hem genetik bilgi aktarma hem de ribozimlerin parçası olarak katalizör özelliğine sahip olmasından dolayı ilk hücrelerin metabolizmasında merkezî bir rol oynamış olabilir.[94] Nükleik asitlerin hem kalıtımda hem de katalizde rol oynadığı bu eski RNA dünyası, günümüz genetik kodunun dört nükleotit bazından oluşmuş şekilde evrimleşmesine etki etmiş olabilir. Bunun nedeni, bir canlıdaki bazların sayısının azlığının replikasyon verimini artıracağı ama bazların çokluğunun ise ribozimlerin katalitik verimini artıracağı, bu iki zıt etki ile kalıtsal bilgiyi kodlayan baz sayısının dört olarak dengelenmiş olabileceği öne sürülmüştür.[95]

Ne var ki, eski genetik sistemler hakkında doğrudan delil mevcut değildir, çünkü çoğu fosillerden DNA elde edilmesi mümkün değildir. Bunun nedeni, çevre etkilerine maruz kalan DNA’nın bir milyon yıldan az süre dayanması ve çözelti içinde zamanla küçük parçalara yıkımıdır.[96] Eski DNA’nın izole edilmiş olduğuna dair iddialar vardır, özellikle 250 milyon evvelden kalma bir tuz kristalı içinde canlı kalmış bir bakterinin izole edildiği iddia edilmiştir[97] ama bu iddialar tartışmalıdır.[98][99]
Teknolojide kullanım
Gen mühendisliği
Daha fazla bilgi için: [[Moleküler biyoloji ve gen mühendisliği]]

Modern biyoloji ve biyokimyada rekombinant DNA teknolojisi yoğun bir şekilde kullanılır. Rekombinant DNA başka DNA parçalarından bir araya getirilmiş yapay bir DNA’dır. DNA parçaları, plazmit veya viral vektörler aracılığıyla canlıların içine transformasyon yoluyla sokulabilir.[100] Bu yolla ortaya çıkan, genetik değişime uğramış canlılar kullanılarak rekombinant proteinler üretilebilir, bunlar tibbi araştırmalarda[101] veya tarımda[102][103] kullanılabilir.
Adlî bilim
Daha fazla bilgi için: [[DNA profillemesi]]

Adli bilimciler, bir suç mahalinde bulunmuş kan, meni, deri, tükürük veya saçta bulunan DNA’yı kullanarak bir failin kimliğini belirleyebilirler. Bu işleme genetik parmak izi çıkarma veya genetik profilleme denir. DNA profillemesinde, tekrarlı diziler (mikrosatelit ve minisatelit) içeren DNA’nın değişken kısımlarının uzunlukları belirlenir, bunlar farklı insanlarda karşılaştırılır. Bu yöntem bir suçlunun tanınması için son derece güvenilir bir yöntemdir.[104] Ancak, eğer suç mahaline birde fazla kişinin DNA’sı bulaşmışsa bu kimlik belirleme karmaşıklaşabilir.[105] DNA profillemesi 1984’te Britanyalı genetikçi Sir Alec Jeffreys,[106] tarafından geliştirilmiş ve adli bilimde ilk defa 1988’de Enderby cinayetleri için Colin Pitchfork’un suçlu bulnmasında kullanılmıştır.[107] Bazı tür suçları işlemiş kişiler bir veritabanında depolanmak amacıyla kendi DNA’larından bir örnek vermeye mecbur tutulabilirler. Bu sayede suç mahalinde bulunmuş DNA örneğinden başka elde hiçbir delil bulunmayan bazı eski vakalar çözülebilmiştir. DNA profillemesi katliam kurbanlarının kimliklerinin belirlenmesinde de kullanılmıştır.[108]
Biyoenformatik
Daha fazla bilgi için: [[Biyoenformatik]]

DNA dizilerinin bilgisayar aracılığıyla işlenmesi, aranması ve analizi, biyoenformatik bilminin konuları arasındadır. DNA dizilerinin depolanması ve aranması için yöntemlerin geliştirilmesi sayesinde bilgisayar bilimlerinde önemli ilerlemeler katedilmiştir, özelikle dizi arama algoritmaları, makine öğrenimi ve veritabanı teorisi konularında.[109] Dizi arama ve eşlendirme algoritmaları harflerden oluşan uzun diziler içinde daha kısa harf dizilerinin bulunmasıyla ilgilidir, bunlar belli nükleotit dizilerinin bulunması için geliştirilmiştir.[110] Yazı editörü programlarının kullandığı algoritmalar DNA dizileri durumunda son derece verimsiz çalışırlar, DNA dizilerini oluşturan farklı karakterlerin küçük sayısından dolayı. Bununla ilişkili olan dizi hizalama problemi ise benzer dizileri bulmayı ve bunları birbirinden faklı kılan mutasyonları tanımlamayı amaçlar. Bu teknikler, özellikle çoklu dizi hizalaması, filogenetik ilişki ve protein işlevi araştırmalarında kullanılır.[111] Bir genomun tamamına karşılık gelen DNA dizilerinin kullanılması için bu dizilerin üzerinde genlerin ve onların düzenleyici elemanlarının yerlerinin kaydedilmesi (İng. annotation) gerekmektedir. DNA dizilerinde protein veya RNA kodlayıcı genlerin özelliklerine sahip bölgelerin tanınması, gen bulma algoritmaları sayesinde mümkündür, bunlar sayesinde bilim insanları bir genin ürününü önceden tahmin edebilirler, bu ürün laboratuvarda daha saflaştırılmadan.[112]
DNA nanoteknolojisi
Solda şematik gösterilen DNA yapısı, atom güç mikroskobu ile sağda görüntülenen yapıyı kendi kendine oluşturacaktır. DNA naonteknolojisi, DNA’nın moleküler tanıma özelliklerini kullanarak nanometre boyutlarında yapılar tasarlamayı amaçlayan bilim dalıdır. Resim kaynağı: Strong, 2004. [1]
Daha fazla bilgi için: [[DNA nanoteknolojisi]]

DNA nanoteknolojisi DNA’ya has moleküler tanıma özelliklerini kullanarak faydalı özelliklere sahip, kendi kendini oluşturan, dallı DNA komplksleri imal eder. DNA böylede biyolojik bilgi taşımak için değil, yapısal bir malzeme olarak kullanılır. Bu yolla iki boyutlu periyodik dizilimler ve polihedral şekilli üç boyutlu yapılar yaratılmıştır. Nanomekanik araçlar ve algoritmik olarak oluşan yapılar da gösterilmiş, bu DNA yapıları ile başka moleküllerin (altın nano tanecikleri ve streptavidin proteinlerinin) düzenlenmesi sağlanabilmiştir.
Tarih ve antropoloji
Daha fazla bilgi için: [[Filogenetik ve Genetik soybilim]]

Zaman içinde DNA’da biriken mutasyonlar sonra kalıtsal olarak aktarıldığı için, taşıdığı bilgi bir anlamda tarihseldir. Genetikçiler DNA dizlerini karşılaştırarak bir canlının evrimsel tarihi yani onun filogenetiği hakında çıkarımlar yapabilirler.[113] Filogenetik sahası evimsel biyolojide güçlü bir araçtır. Bir türün bireylerine ait DNA dizileri karşılaştırıldığında topluluk genetikçileri o topluluğun tarihine dair bilgiler edinebilirler. Ekolojik genetikten antropolojiye kadar uzanan çeşitli sahalarda bu bilgilerden yararlanılabilir. Örneğin, Tevrat’ta söz konusu olan İsrail’in on kayıp kavmi, DNA bulguları ile tanımlanmaktadır.[114][115]

DNA ayrıca aile ilişkilerini belirlemek için kullanılmıştır, örneğin Amerikan başkanlarından Thomas Jefferson’un kölesi Sally Hemings’in soyundan kişiler ile Jefferson arasında akrabalık olduğunun kanıtlanmasında. Bu amaçlı kullanım, yukarda değinilen suç tahkikatlarında DNA’nın kullanılmasına benzerdir. Nitekim, bazı tahkikatların çözümlenmesi, suç mahalinde bulunan DNA’nın suçlunun akrabalarının DNA’sıyla uyuşması sayesinde olmuştur.[116]
DNA araştırmasının tarihçesi
İkili sarmal modelinin geliştiricileri James D. Watson ve Francis Crick (sağda), Maclyn McCarty ile (solda) .
Daha fazla bilgi için: [[Moleküler biyolojinin tarihçesi]]

DNA ilk İsviçreli hekim Friedrich Miescher tarafından saflaştırılmıştır, kendisi 1869’da atık cerrahi pansumanlardaki irin içinde mikroskopik bir madde keşfetmiştir. Hücre çekirdeklerinde (nükleus) bulunduğu için ona “nüklein” adını vermiştir.[117] 1919’da Phoebus Levene, nükleotit birimleri oluşturan baz, şeker ve fosfatı tanımlanmıştır.[118] Levene DNA’nın, birbirine fosfat grupları ile bağlı olan nükleotit birimlerden oluşan bir zincir olduğunu öne sürmüştür. Ancak, Levene, bu zincirin kısa olduğunu ve bazları kendini tekrar eden bir sıralamaya sahip olduğunu düşünmüştür. 1937’de William Astbury DNA’nın düzenli bir yapıya sahip olduğunu gösteren ilk X ışını difraksiyon görüntülerini elde etti.[119]

1928’de Frederick Griffith, Pnömokok bakterisinin “düz” şeklini belirleyen özelliğin “buruşuk” şekilli Pnömokok bakterilere aktarılmasının mümkün olduğunu, bunun için ölü “düz” bakterilerin canlı “buruşuk” bakterilerle karıştırılmasının yettiğini gösterdi.[120] Bu deneysel sistem kullanarak Oswald Avery ve arkadaşları Colin MacLeod ve Maclyn McCarty 1943’te değiştirici etmenin DNA olduğunu gösterdiler.[121] 1952’de Alfred Hershey ve Martha Chase tarafından Hershey-Chase deneyinde T2 fajının genetik malzemesinin DNA olduğunu göstererek DNA kalıtımdaki rolü teyid ettiler.[122]
Raymond Gosling, DNA’nın X-ışını kırınım görüntüsünün (Rosalind Franklin ile birlikte) üreticisi

1953’te James D. Watson ve Francis Crick DNA’nın bugün kabul görmüş yapısını Nature dergisinde öne sürdüler.[123] Çift sarmallı moleküler modelleri tek bir X-ışını kırınım resmine dayanmaktaydı, bu resim Rosalind Franklin ve Raymond Gosling tarafından Mayıs 1952’de elde edilmişti. Modellerini dayandırdıkları bir diğer bilgi Erwin Chargaff’ın evvelki yıllarda kendilerine özel olarak iletmiş olduğu, DNA bazlarını birbiriyle eşleştiğiydi. Chargaff kuralları hem B-DNA’nın hem de A-DNA’nın çifte sarmallı biçimini tespit etmekte önemli bir rol oynamıştır.

Watson ve Crick modelinin destekleyen deneysel kanıtlar Nature dergisinin aynı sayısında yayımlanan beş makalede yer aldı.[124] Bunlardan Franklin ve Gosling’in makalesi, Watson ve Crick modelini kısmen destekleyen, kendi X-ışını kırınım verileri ve analiz yönteminin ilk yayımlanmasıydı.[125][126] Dergini aynı sayısında DNA yapısı hakkında Maurice Wilkins ve iki arkadaşının bir makalesi vardı, onların in vivo B-DNA X-ışını kırınım örüntüleri üzerinde yaptıkları analizler, iki sayfa geride Crick ve Watson tarafından önerilen çifte sarmal modelini destekliyordu.[127] 1962’de Franklin’in ölümünden sonra Watson, Crick ve Wilkins birlikte Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü’nü kazandılar.[128] O zamanki Nobel ödülleri ancak hayatta olan kişilere ödülün vermesine izin veriyordu. Keşif için kimlerin kredi alması gerektiği hakkında tartışma devam etmektedir.[129]

Crick, 1957’de yaptığı etkili bir sunumda, moleküler biyolojinin “Temel Dogması”nı ortaya koyarak DNA, RNA ve proteinler arasındaki ilişkiyi, bu konuda kanıtlar henüz tamamen toplanmadan, özetledi, ayrıca “adaptör hipotezi”ni dile getirdi.[130] Çift sarmallı yapının ima ettiği kopyalama mekanizmasının teyidi, 1958’de yayımlanan Meselson-Stahl deneyi ile edildi.[131] Crick ve arkadaşları tarafından yapılan diğer çalışmalar genetik kodun, kodon olarak adlandırılan, örtüşmeyen baz üçlülerinden oluştuğunu gösterdi, bu sayede Har Gobind Khorana, Robert W. Holley ve Marshall Warren Nirenberg genetik kodu çözdüler.[132] Bu keşifler moleküler biyolojinin doğumuna karşılık gelir.

Kimyasal olarak DNA nedir? Ne işe yarar?

Kimyasal olarak DNA, nükleotit olarak adlandırılan basit birimlerden oluşan iki uzun polimerden oluşur. Bu polimerlerin omurgaları, ester bağları ile birbirine bağlanmış şeker ve fosfat gruplarından meydana gelir.

Bu iki iplik birbirlerine ters yönde uzanırlar. Her bir şeker grubuna baz olarak adlandırılan dört tip molekülden biri bağlıdır. DNA’nın omurgası boyunca bu bazların oluşturduğu dizi, genetik bilgiyi kodlar. Protein sentezi sırasında bu bilgi, genetik kod aracılığıyla okununca proteinlerin amino asitdizisini belirler. Bu süreç sırasında DNA’daki bilgi, DNA’ya benzer yapıya sahip başka bir nükleik asit olan RNA‘ya kopyalanır. Bu işleme transkripsiyon denir.

Hücre içinde DNA yapısı

Hücrelerde DNA, kromozom olarak adlandırılan yapıların içinde yer alır. Hücre bölünmesinden evvel kromozomlar eşlenir, bu sırada DNA ikileşmesi gerçekleşir.

Ökaryot canlılar (yani Hayvan, bitki, mantar ve Protistalar) DNA’larını hücre çekirdeği içinde bulundurur.
Prokaryot canlılarda (yani bakteri ve arkelerde) DNA, hücre sitoplazmasında yer alır.

Kromozomlarda bulunan kromatin proteinleri (histonlar gibi) DNA’yı sıkıştırıp organize ederler. Bu sıkışık yapılar DNA ile diğer proteinler arasındaki etkileşimleri düzenleyerek DNA’nın hangi kısımlarının okunacağını kontrol eder.
DNA’yı kim, ne zaman keşfetti?

DNA molekülünün yapısını Francis Crick ve James D. Watson keşfetti.

Francis Harry Compton Crick kimdir?

Francis Harry Compton Crick İngiliz moleküler biyolog, fizikçi ve nörobilimci’dir. 1953’te James D. Watson ve Maurice Wilkins ile beraber DNA molekülünün yapısını keşfederek 1962 Nobel Fizyoloji veya Tıp Ödülü‘nü paylaşmıştır.

Kariyerinin geri kalan kısmında Salk Biyolojik Araştırmalar Enstitütüsü’nde J.W. Kieckhefer Araştırma Profesörü olarak görev yaparak insan bilinci üzerine çalışmalar yapmıştır.

James Dewey Watson kimdir?

James Dewey Watson (d. 6 Nisan 1928, Chicago), 1954 yılında yaptığı çalışma ile DNA’nın ikili sarmal yapısını, araştırmacı Francis Crick ile bularak Nobel Ödülü almış bilim adamıdır.

Chicago Üniversitesinde zooloji öğrenimi gördükten sonra 1950 yılında Indiana Üniversitesinde doktora yaptı. Bu süreçten sonra Avrupa’ya geçti. 1950 ve 1953 yılları arası önce Kopenhag, sonra da Cambridge Üniversitesinde DNA’nın yapı çözümü konusunda çalışmalarda bulundu.

Cambridge Üniversitesinden Francis Crick ile giriştiği çalışmalar sonuç verdi ve 1953 yılında Nature dergisinde 900 kelimeden oluşan makalelerinin yayınlanmasıyla bilim adına önemli bir karanlık bölüm aydınlanmış oldu.
Makale şöyle başlıyordu: “Deoksiribo Nükleik Asit tuzu için bir yapı önermek isteriz…“

Ancak bu keşif içinde Londra’daki King’s Kolejinde kristalograf olarak çalışan Rosalind Franklin’in de katkısı büyüktür. Eğer 38 yaşında kanserden ölmeseydi o da verilecek Nobel Ödülünü paylaşabilirdi. Zira DNA’nın çift sarmal olduğunun bulunmasında Rosalind Franklin’in X ışınıresimleri kilit rol oynamıştır.

James Watson 1956’da Harvard Üniversitesinde Moleküler Biyoloji ve Biyokimya Profesörlüğüne getirildi.

1962 yılında Dr.Crick’le DNA’nın 3 boyutlu yapısını keşfetmelerinden dolayı Nobel Ödülüne layık bulundular.

1967 yılında ise The Double Helix: A Personal Account of the Discovery of the Structure of DNA (İkili Sarmal : DNA Yapı Çözümünün Öyküsü) adlı, DNA’nın ayrıntılı çözüm öyküsünü içeren kitabını yazdı.

Ribo Nükleik Asit (RNA) Nedir?

Ribo Nükleik asit veya RNA bir nükleik asittir, nükleotitlerden oluşan bir polimerdir. Her nükleotit bir azotlu baz, bir riboz şeker ve bir fosfattan oluşur. RNA pek çok önemli biyolojik rol oynar, bunların arasında DNA’da taşınan genetik bilginin proteine çevirisi (translasyon) ile ilişkili çeşitli süreçlerde de yer alır. RNA tiplerinden olan mesajcı RNA, DNA’daki bilgiyi protein sentez yeri olan ribozomlara taşır, ribozomal RNA ribozomun en önemli kısımlarını oluşturur, taşıyıcı RNA ise protein sentezinde kullanılmak üzere kullanılacak aminoasitlerin taşınmasında gereklidir. Ayrıca çeşitli RNA tipleri genlerin ne derece aktif olduğunu düzenlemeye yarar.

RNA, DNA’ya çok benzer olmakla beraber bazı yapısal ayrıntılarında farklılık gösterir. Hücre içinde RNA genelde tek zincirli, DNA ise genelde çift zincirlidir. RNAnükleotitleri riboz içerirler, DNA ise deoksiriboz (bir oksijeni atomu eksik olan bir riboz türü) vardır. DNA’da bulunan timin bazı yerine RNA’da urasil vardır ve genelde RNA’daki bazlar ayrıca kimyasal modifikasyona uğrar. RNA, RNA polimeraz enziminin DNA’yı okuması (transkripsiyonu) ile sentezlenir ve ardından başka enzimler tarafından işlenerek değişime uğrar. Bu RNA işleyici enzimlerin bazıları kendi RNA’larını içerirler.

RNA’daki her nükleotit bir riboz şekeri içerir, bunun karbonları 1′ ila 5′ olarak numaralandırılır. 1′ konumuna bir baz bağlıdır, genelde adenin (A), sitozin ©, guanin (G) veya urasil (U). İki riboz arasında bir fosfat grubu vardır, bu fosfat bir ribozun 3′ konumuna, öbür ribozun ise 5′ konumuna bağlıdır. Fizyolojik pH’de fosfat grubu negatif bir yük taşıdığı için RNA yüklü bir moleküldür (polianyon). Bazı bazlar arasında hidrojen bağları oluşabilir: sitozin ve guanin, adenin ve urasil ve bazen guanin ve urasil arasında bu tür bağlar oluşur.[1] Ancak, RNA zinciri çeşitli şekiller alabildiği için bunlardan başka baz-baz etkileşimleri de mümkündür, örneğin bir grup adenin birbiriyle bağlanarak RNA zincirinde bir tümsek oluşturabilir,[2] veya GNRA dörtlüsü’nde bir guanin-adenin etkileşimi olur.[1]
RNA’nın kimyasal yapısı

RNA’yı DNA’dan farklı kılan önemli bir fark, riboz şekerin 2′ konumundaki hidroksil grubudur. Bu fonksiyonel grubun varlığı c3′-endo şeker konformasyonunu zorunlu kılar, buna karşın DNA’nın deoksiriboz şekerinin C2′-endo konformasyonu vardır. Bunun sonucu olarak RNA’nin çifte sarmallı kısımları A-şekilli olur, DNA’da yaygın olarak görülen B şekilli sarmaldan farklı olarak.[3] A-şekilli sarmalın büyük oyuğu B şekilli sarmala kıyasla daha derin ve dardır, küçük oyuğu ise sığ ve geniştir.[4] 2′ hidroksil grubunun ikinci bir etkisi ise, RNA’nın esnek olan bölgelerinde (yani çift sarmal oluşturmamış kısımlarında) bu hidroksil grubunun yanındaki fosfodiester bağa saldırıp şeker-fosfat zincirin kesilmesine neden olabilmesidir.[5]

RNA transkripsiyonu sırasında sadece dört baz kullanılır (adenin, sitozin, guanin ve urasil)[6] ama ergin RNA’larda pek çok değişime uğramış şeker ve baz vardır. Psödouridin (Ψ) adlı nükleozitte urasil ile riboz arasındaki bağ, bir C-N bağından C-C bağına değişmiştir. Psödouridin ve ribotimidin (T) beraberce çeşitli RNA’larda görülür, özellikle tRNA’ların TΨC ilmiğinde.[7] Değişime uğramış bazlardan bir diğeri olan hipoksantin, deamine olmuş bir guanin bazıdır, nükleozit hali inosin olarak adlandırılır. Genetik kodun değişkenliğinin açıklanmasında inosin anahtar bir rol oynar.[8] Değişime uğramış 100’e aykın nükleozit bilinmektedir,[9] bunların arasında psödouridin ve 2′-O-metilribozlu nükleozitler en yaygın olanlarıdır.[10] Bu modifikasyonların çoğunun işlevi bilinmemektedir. Ancak ribozomal RNA’da çoğu transkripsiyon sonrası modifikasyon, ribozomun en işlevsel bölgelerinde, örneğin peptidil transferaz merkezinde ve altbirim arayüzlerinde yer alması kayda değerdir, bu nedenle bu modifikasyonların normal fonksiyon için gerekli olduğu anlaşılmaktadır.[11]
telomeraz’daki RNA’nın ikincil yapısı.

Tek iplikli bir RNA’nın işlevsel şekli, tıpkı proteinlerde olduğu gibi, çoğu zaman belli bir üçüncül yapı gerektirir. Bu yapının iskeleti, molekülün içindeki bazlar arasındaki hidrojen bağlarıyla ortaya çıkar. Bu şekilde firkete yapısı, tümsek ve ilmik gibi belli ikincil yapı elemanlarından oluşan bölgeler ortaya çıkar.[12] Bir RNA dizisinin nasıl bir üç boyutlu şekil alacağının tahmini halen aktif bir araştırma konusudur.
DNA ile kıyaslama
50S ribozomal altbirim. RNA turuncu, protein mavidir. Aktif merkez ortadadır (kırmızı).

RNA ve DNA, üç ana özellikleriyle birbirlerinden farklılık gösterirler. Birincisi, DNA çift iplikli olmasına karşın, coğu biyolojik fonksiyonunda RNA tek ipliklidir, ve DNA’dan çok daha kısadır. İkincisi, DNA’yı oluşturan şeker molekülleri deoksiriboz, RNA’yı oluşturanlar ise ribozdur, yani DNA’da pentoz halkasının 2′ konumunda bir hidroksil grubu yoktur, RNA’da ise pentoz halkasının iki hidroksil grubu vardır. Rna’da fazladan bulunan hidroksil grupları, hidroliz nedeniyle onun DNA’dan daha az dayanıklı olmasına neden olur. Üçüncüsü, adenin bazını tümleyen baz DNA’daki gibi timin değil, urasildir.

RNA genelde tek iplikli olmasına rağmen, çoğu RNA molekülü katlanarak baz eşleşmesi ile çift sarmallı bölgeler oluşturur. DNA’dan farklı olarak RNA’lar uzun çift iplikli sarmallar değil, birbirine sıkıca sokulmuş kısa sarmallardan oluşur. Bu baz eşleşmeleri RNA molekülüne belli bir şekil verir ve bazların fonksiyonel grupların bir araya gelmesi sonucu reaktif özelliğe sahip olan yapılar ortaya çıkar. Bu sayede RNA, bir enzim gibi, kimyasal katalizör olarak işlev verebilir.[13] Örneğin, peptit bağını oluşturan bir enzim olan ribozomun aktif merkezi tamamen RNA’dan oluşmaktadır.[14]
Sentez

RNA sentezi genelde DNA’yı bir şablon olarak kullanarak, RNA polimeraz enzimi tarafından katalizlenir. Sentezin başlaması DNA üzerinde, RNA’ya yazılacak bölgenin hemen “yukarı” tarafındaki bir diziye enzimin bağlanması ile olur. DNA çifte sarmalı, RNA polimerazın helikaz aktitivitesi ile açılır. Sonra, enzim DNA’nın şablon ipliği üzerinde 3′- 5′ doğrultusunda ilerler ve bunun dizisini tümleyici bir diziye sahip bir RNA zincirini 5′-3′ doğrultusunda sentezler. DNA üzerinde bulunan belli bir dizi, RNA sentezinin nerede sona ereceğini belirler.[15]

Yukarıda anlatılan DNA’ya bağımlı RNA polimeraz’dan farklı olarak bir de RNA’ya bağımlı RNA polimerazlar vardır, bunlar yeni bir RNA zincirini sentezlemek için şablon olarak bir RNA zinciri kullanırlar. Örneğin, bir grup RNA virüsleri (çiçek virüsü gibi) bu enzimi kullanarak genetik malzemelerini çoğaltırlar.[16] Ayrıca, RNA’ya bağımlı RNA polimeraz çoğu canlıda RNA enterferans yolunda görev alır.[17]
RNA Tipleri
Genel bakış
RNA kesen bir ribozim olan çekiçbaşı riboziminin şematik yapısı

Mesajci RNA (mRNA) DNA’daki bilgiyi protein sentezi (translasyon) için ribozomlara taşıyan RNA’dır. mRNA’daki kodlayıcı nükleotit dizisi ondan üretilen proteinin amino asit dizisini belirler.

RNA genleri proteine çevrilmeyen, RNA kodlayan genlerdir, bunlar kodlamayan RNA veya küçük RNA olarak adlandırılır. Kodlamayan RNA’lar intronlardan da ortaya çıkabilir.[18] Kodlamayan RNA’ların en belirgin örnekleri taşıyıcı RNA (tRNA) ve ribozomal RNA (rRNA)’dır, bunların ikisi de translasyon sürecinde rol oynarlar.[19] Gen düzenlemesi, RNA işlenmesi ve başka işleveleri olan RNA’lar da vardır. Bazı RNA’lar, başka RNA’ların kesilmesi ve birleştirilmesi (ligasyon)[20] ve ribozomda peptit bağı oluşumu[14] gibi kimyasal tepkimeleri katalizleme yeteneğine sahiptir; bu tip RNA’lar ribozim olarak adlandırılırlar.

Çift iplikli RNA (İng. double stranded RNA ‘nın kısaltması olan dsRNA olarak değinilir), birbirini tümleyici iki iplikten oluşmuş RNA’dır, bu bakımdan şekli DNA’ya benzer. Çift iplikli RNA, bazı virüslerin (çift iplikli virüslerin) genetik malzemesini oluşturur. Ökaryotlarda, virüs RNA’sına benzeyen uzun çift iplikli RNA’lar RNA enterferansını harekete geçirir. RNA enterferansında, siRNA (İng. small interfering RNA, kısa enterfreanscı RNA) olarak adlandırılan kısa çift iplikli RNA’lar gen ifadesini susturur.[21]
Translasyonda

Mesajcı RNA (mRNA) bir proteinin amino asit dizisi hakkında bilgiyi protein sentez yeri olan ribozomlara taşır. Bu bilgi, her üç nükleotit (bir kodon) bir amino asite karşılık gelecek şekilde şifrelenmiştir. Ökaryotlarda bir öncül (prekürsör) mRNA (pre-mRNA) DNA’dan yazıldıktan sonra ergin mRNA’ya dönüştürülür. Bu işlem sırasında pre-mRNA’nın protein kodlamayan kısımları (intronlar) çıkartılır, ayrıca mRNA’nın iki ucuna, onu nükleazlardan koruyucu eklemeler yapılır. Bunun ardından mRNA çekirdekten sitoplazmaya taşınır, orada ribozomlara bağlanır ve tRNA’nın yardımıyla çevirisi (translasyonu) yapılır. Prokaryotlarda, çekirdek olmadığından, RNA’nın transkripsiyonu sürerken ribozomlar tarafından çevirisi başlar. Bir süre sonra mesajcı RNA ribonükleazlar tarafından parçalanır.[22]

Taşıyıcı RNA (tRNA) yaklaşık 80 nükleotit uzunluğunda bir RNA zinciri olup, ribozomun protein sentez konumunda büyümekte olan polipeptide spesifik aminoasitler taşır. Yapısında, mRNA’daki kodonları tanımak için onlarla hidrojen bağı kuran bir antikodon bölgesi ve amino asidin ona bağlanması için gerekli bölgeler vardır.[23]

Ribozomal RNA (rRNA) ribozomların katalitik kısmıdır. Ökaryotik ribozomlar dört RNA içerirler: 18S, 5.8S, 28S and 5S rRNA. Bu rRNA’lardan üçü çekirdekçikte sentezlenir. Sitoplazmada ribozomal RNA ve proteinler bir araya gelip ribozomu oluştururlar. Ribozom mRNA’ya bağlanır ve protein sentezini gerçekleştirir. Bir mRNA’ya aynı andan birkaç yüz ribozom bağlanabilir.[22] Tipik bir ökaryotik hücre sitoplazmasındaki RNA konsantrasyonu 10 mg/ml’dir, bunun %80 rRNA’dan oluşur.[24]
Gen düzenlemesinde

Bazı RNA tipleri genin belli bir kısmının dizisine tümleyici olarak gen ifadesinin aşağı ayarlayabilirler. Ökaryotlarda bulunan mikro RNA’lar (miRNA; 21-22 nt) RNA enterferans yoluyla etki eder. RNA enterferansında miRNA ve enzimlerden oluşan bir kompleks, miRNA’nın tümleyici olduğu bir mRNA’yı parçalayabilir, veya mRNA’nın translasyonunu bloke edebilirler, veya promotörün metilasyonuna neden olarak genelde geni aşağı ayarlarlar.[25] Bazı miRNA’lar ise genleri yukarı ayarlarlar (RNA aktivasyonu).[26] Küçük enterferansçı RNA (İng. small ınterfering RNA, siRNA)’lar 20-25 nt uzunlukta olurlar, genelde viral RNA’nın parçalanmasından meydana gelmelerine karşın, bu RNA tiplerinin endojen kaynakları da mevcuttur.[27] siRNA’lar, miRNA’ya benzer şekilde )RNA aktivasyonu da dahil olmak üzere) RNA enterferansı aracılığyla etki ederler.[28] Hayvanlarda bulunan Piwi etkileşimli RNA’lar (İngilizce Piwi-interacting RNAs, piRNA; 29-30 nt) eşey hücrelerinde etkindirler, transpozonlara karşı savunmaya yaradıkları ve gametogenezde rol oynadıkları düşünülmektedir.[29][30] Dişi hayvanlarda görülen X kromozom inaktivasyonu, X kromozomlarından birini kaplayarak onu inaktive eden Xist adlı bir RNA tarafından meydana gelir.[31] Ters anlamlı RNA bakterilerde yaygındır; çoğu genleri aşağı ayarlar ama bazıları da transkripsiyon aktivatörüdür.[32] Bir mRNA’nın kendisi de 5 üssü çevrilmeyen bölgesinde veya 3 üssü çevrilmeyen bölgesinde riboanahtar gibi düzenleyici elemanlar içerebilir. Bu beri-düzenleyici unsurlar (İng. cis-regulatory element) mRNA’nın etkinliğini düzenlerler.[33]
Uridinden psöduridin oluşumu yaygın bir RNA modifikasyonudur.
RNA işlenmesinde

Çoğu RNA başka RNA’ların modifikasyonunda rol oynar. Örneğin uçbirleştirmede, pre-mRNA’daki intronların çıkartılmasını sağlayan splisozom, küçük nükleer RNA (snRNA)’lar içerir.[19]

RNA’yı oluşturan nükleotitlerler A, C, G ve U’dan farklı bazlara değişime uğrayabilir. Ökaryotlarda RNA nükleotitlerinin modifikasyonu genelde çekirdekçik ve Cajal cisimlerinde bulunan küçük nükleolar RNA (small nucleolar RNA, snoRNA; 60-300 nt) tarafından yönlendirilir.[23] SnoRNA’lar enzimlerle birleşip onları RNA üzerindeki belli bir noktaya yönlendiriler, bunu sağlamak için RNA ile baz eşleşmesi yaparlar. Bu enzimler sonra o noktadaki nükleotit modifikasyonunu gerçekleştirler. rRNA ve tRNA bu şekilde büyük oranda değişime uğrarlar, ama snRNA ve mRNA’ların da bu yolla modifiye oldukları görülmüştür,

Nükleik asitler 1868’de Friedrich Miescher tarafından keşfedilmiş, hücre çekirdeğinde (nucleusta) yer aldığı için Miescher bu maddeye ‘nüklein’ adını vermişti.[52] Daha sonradan nükleik asitlerin çekirdeksiz olan prokaryotlarda da olduğu bulunmuştu. RNA’nın protein sentezinde rol oynadığı 1939’ten itibaren, Torbjörn Caspersson, Jean Brachet ve Jack Schultz’un deney sonuçlarından dolayı, tahmin edilmekteydi.[53] Gerard Marbaix ilk mesajcı RNA’yı (tavşan hemoglobinine ait olan) saflaştırmış, ve onu yumurta hücrelerine enjekte edince bunun hemoglobin sentezini sağladığını göstermişti.[54] Severo Ochoa RNA’nın nasıl sentezlendiğini keşfettikten sonra 1950 Nobel Tıp Ödülünü kazandı.[55] Robert W. Holley bir maya RNA’sının ilk 77 nükleotidinin dizisini 1965’te çözmüş,[56] bundan dolayı 1968 Nobel Tıp ödülünü kazanmıştır. Carl Woese ve diğerleri 1967’de RNA’nın katalitik olduğunu buldular[57] en eski canlı tiplerinin bir “RNA Dünyası” içinde yaşadıklarını, RNA’yı hem genetik bilgi taşımak hem de biyokimyasal tepkimeleri katalizlemek için kullanmış olabileceğini öne sürdüler.[58] 1976’da Walter Fiers ve arkadaşları ilk defa bir RNA virüs genomunun (bakteriyofaj MS2’nin) tüm nükleotit dizisini belirlediler.[59]

1990 başlarında bitki hücrelerinin içine sokulan genlerin bunlara benzer endojen genleri susturduğu bulundu.[60] Yaklaşık aynı dönemde, 22 nt uzunlukta (günümüzde mikroRNA olarak adlandırılan) RNA’ların C. elegans solucanının gelişimine etki ettiği keşfedildi.[61]

Gen düzenleyici RNA’ların keşfi üzerine, onkogenleri ve viral genleri susturabilecek RNA’dan oluşmuş ilaçlar geliştirmeye yönelik çabalar başladı.[62]. 2006 itibarıyla piyasada bu özellikli tek bir ilaç bulunmaktadır, bir sitomegalovirüs genini inhibe etmeye yarayan Vitravene (bir ters anlamlı RNA), ama RNA enterferans yoluyla genleri aşağı ayarlamak için siRNA kullanmaya yönelik ümit verici araştırmalar sürmektedir.

Nükleik Asit Nedir?

Nükleik asitler, bütün canlı hücrelerde ve virüslerde bulunan, nükleotid birimlerden oluşmuş polimerlerdir. En yaygın nükleik asitler deoksiribonükleik asit (DNA) ve ribonükleik asit (RNA)’dır. İnsan kromozomlarını oluşturan DNA milyonlarca nükleotitten oluşur. Nükleik asitlerin başlıca işlevi genetik bilgi aktarımını sağlamaktır, ancak bazı RNA türleri insan olarak da işlev görürler.
RNA’yı oluşturan kimyasal gruplar. P, fosfat; Z, riboz şeker; A, C, G, U, sırasıyla adenin, sitozin, guanin ve urasil. Zincirin doğrultusu şekerlerin 5′ ve 3′ karbonlarının sırası tarafından belirlenir.

Nükleik asitler başlıca hücre çekirdeğinde bulunmalarından dolayı keşfedildiklerinde bu şekilde adlandırılmışlardır. Bu polimerleri oluşturan nükleotid birimlerin her biri üç bölümden oluşur: 1) Azotlu heterosiklik bir baz, 2) beş karbonlu (pentoz) bir şeker ve 3) bir fosfat grubu. RNA’da bulunan şeker riboz, DNA’da ise deoksiribozdur. DNA ve RNA içerdikleri azotlu bazlarda da farklılık gösterirler: adenin, guanin ve sitozin her ikisinde, timin yalnızca DNA’da, urasil ise yalnızca RNA’da bulunur.

RNA molekülleri ilk sentezlendiklerinde bu dört temel bazdan oluşmalarına rağmen bazı RNA türleri sonradan enzimler tarafından modifikasyona uğrarlar ve başka tür bazlar da içerebilirler. RNA moleküllerinde bulunan, değişime uğramış (modifiye) baz türlerinin sayısı yüze yakındır.

Nükleik asitlerin dizinleri onları oluşturan nükleotitler bir harflik kısaltmalarla yazılırlar. Adenin, sitozin, guanin, timin ve urasilin kısaltmaları sırasıyla, A, C, G, T ve U’dur. Dizinin yazılış yönü şekerlerin 5′ ve 3′ karbonlarının zincir üzerindeki sırasına göredir, bilimsel konvansiyonda dizinler şekerlerin 5′-3′ karbonlarının doğrultusunda okunurlar.

Nükleik asitler tek bir zincirden oluşabildikleri gibi birbirine sarılmış iki zincirden de oluşabilirler. Spiral merdiven görünümlü bu yapıya çift sarmal denir. Çift sarmallı bir nükleik asitteki iki zincir aralarında oluşmuş hidrojen bağları ile birbirlerine bağlıdırlar. Bazı tek zincirli nükleik asitler de kendi üzerlerine katlanıp iki sarmallı bölgeler oluşturabilir. DNA genelde çift sarmallı olmakla beraber bazı virüslerin içerdikleri DNA tek zincirlidir. RNA molekülleri de genelde tek zincirden oluşmakla beraber bazı virüslerin içinde çift sarmallı RNA bulunur.

Nükleik asit zincirindeki şeker ve fosfat grupları değişimli olarak birbirine bağlıdır, oksijen atomlarının paylaşılmasıyla oluşan bu bağlara fosfodiester grubu denir. Fosfat grupları şeker molekülünün 3′ ve 5′ karbon atomlarına bağlıdır. Azotlu bazlar pentoz halkasının 1′ karbonuna bağlıdır.

Çift sarmallı nükleik asitlerde şeker-fosfatlı zincirler silindirik yapının dışında yer alır, azotlu bazlar ise bu yapının ortasına doğru uzanarak birbirleriyle hidrojen bağları oluştururlar. Hidrojen bağı kurmuş her bir baz çiftindeki bazlardan biri pürin sınıfından, öbürü pirimidin sınıfındandır, bunların toplam uzunluğu sabittir. Genelde çift sarmalın genişliği onu oluşturan baz dizininden bağımsız ve sabittir. DNA’da adeninin her zaman timin ile, guanin de her zaman sitozin ile eşlidir. Bu baz çiftlerine tümleyici bazlar denir.

Bu eşlenmenin gerçekleşmesi için iki zincir birbirlerine göre ters yönde akarlar. Yani iki sarmalın dizini iki satır olarak yazıldıklarında bir satırdaki dizin 5′-3′ yönünde, öbür satırdaki ise 3′-5′ yönündedir. Bu iki dizinden biri öbürünün tümleyici dizinidir.

Baz eşlenmesinin bir diğer sonucu da iki zincirin birbirlerine sarılarak spiral merdiven gibi bir yapı oluşturmalarıdır. Bu çift sarmal genelde sağ el kuralına göre döner, bir dönmesinde 10 baz çifti vardır. James Watson ve Francis Crick DNA’nın bu üç boyutlu yapısını keşfedip 1962’de Nobel Tıp veya Fizyoloji ödülünü kazandılar.

İşlevleri

Nükleik asitlerin hücrede, bilgi depolama ve aktarımında önemli bir rol oynarlar. Dört temel taştan uzun polimerler oluşturabilmeleri, ayrıca bazların birbiriyle hidrojen bağı kurma özelliği, DNA’nın kendini ikilemesi, DNA’daki bilginin RNA’ya kopyalanması (transkripsiyon) ve diğer önemli hücresel süreçlerde kullanılır.
Bilgi aktarımı

Baz eşlenmesinin genetikte bilginin kopyalanması ve korunumunda çok önemli bir rol oynar. Hidrojen bağları, eşlenmiş bazları bir arada tutacak kadar güçlü, ancak iki nükleik asit zinciri ona etki eden çeşitli enzimler tarafından birbirinden kolaylıkla ayrılabilecek kadar zayıftır. Örneğin, DNA polimeraz enzimi tarafından katalizlenen DNA’nın kopyalanmasında iki zincir birbinden ayrılır, ve her bir bazın karşısına onu tamamlayıcı bazı içeren nükleotid yerleştirilerek yeni bir zincir oluşturulur. DNA’daki bilginin RNA’ya kopyalanması da benzer bir mekanizmayla gerçekleşir.

Baz eşlenmesinin hücreye sağladığı bir diğer fayda, çift sarmalda bilginin iki kopya olarak saklı olmasıdır. DNA kopyalamasında meydana gelebilen hatalar bu sayede hücredeki hata kontrol mekanizmaları tarafından algılanıp tamir edilir.
Yapısı
RNA’nın kendi kendisiyle baz eşleşmesi
Taşıcıyı RNA’nın üç boyutlu yapısı

DNA molekülünün çift sarmal yapısının aksine RNA, tek zincirli olmasından dolayı çok çeşitli şekiller alabilir. Bunları belirleyen, nükleotitlerinin diziliş sıralaması, yani dizinidir. Molekülün farklı bölgeleri tümleyici dizinlere sahipseler oralardaki bazlar birbirleriyle hidrojen bağları oluşturabilirler. Bu bölgelerdeki nükleotitler yapısal bir görev görürler, molekülün diğer kısımlarının ilmik veya saç firketesi gibi şekillere girmelerini sağlarlar. Karmaşık üç boyutlu şekiller oluşturabilmek RNA’nın başka moleküllerle etkileşiminde ve katalitik işlevlerinde önemlidir.

Bazı RNA molekülleri bir iskelet görevine sahiptir, çok sayıda proteinden oluşmuş komplekslerin bir araya gelmesi ve beraber kalmalarını sağlar. Bir örnek, protein sentezinde görev alan taşıyıcı RNA (tRNA) molekülleridir, bunların kendilerine has şekilleri hem ribozomdaki enzimler ve rRNA tarafından tanınmalarını sağlar hem de taşıdıkları aminoasitin ribozom üzerinde doğru noktaya yanaşmasını sağlarlar.
Katalitik

RNA molekülleri enzim gibi çalışabilirler. Bu moleküllerin üç boyutlu yapıları öyledir ki içerdikleri bazların reaktif grupları bir kimyasal reaksiyonu katalizleyebilecek bir konumdadır. Bazı mRNA molekülleri bu şekilde kendi kendilerini kesme özelliğine sahiptirler. Ribozomlardaki ribozomal RNA (rRNA) molekülü de aminotransferaz reaksiyonunu katalizleyerek protein sentezinin gerçekleşmesini sağlar.
Gen ifadesinin denetimi
DNA ve RNA’nın içerdiği bazı dizinler DNA ve RNA’yı okuyan enzimlerin işleyişine etki edebilirler. Bu dizinleri tanıyan bir protein doğrudan oraya bağlanabilir. Bunun gen ifadesine etkisi duruma göre olumlu veya olumsuz olabilir. Mesajcı RNA (mRNA) durumunda, kendisiyle baz eşleşmesi yaparak oluşabilen çift sarmallı bir yapı ya bir proteinin ona bağlanmasına neden olabilir, ya da, aksine, üzerinde ilerlemekte olan bir ribozomun ondan ayrışmasına neden olabilir. MikroRNA (miRNA) adı verilen kısa RNA’lar ise mRNA ile eşleşerek çift sarmallı bir yapı oluşturur, bu da o mRNA’nın proteine çevirisini engeller.

Ribozom Nedir?

Hücre sitoplazması içerisinde yer alan, ribozomal RNA (rRNA) ile hücrenin proteinlerden meydana gelen ve hücrenin protein sentezini sağlayan organele ribozom denilmektedir. Sitoplazma içerisinde serbest veya endoplazmik retikuluma bağlı olarak bulunan 120 – 200 A (angstrom) çapında bulunan ribozom tüm canlı hücrelerde bulunmaktadır.

Virüsler dışındaki tüm canlıların hücresinde ribozom organeli bulunmaktadır. Ribozomda protein sentezi yapılmaktadır. Hücre içerisinde giren aminoasitler ribozomda protein haline getirilir. Proteinler hücre için en önemli yapıtaşlarından biridir. Bu nedenle ribozom da hücrenin en önemli organelidir.

Ribozom, ribozomal RNA(rRNA) ve proteinlerden oluşmaktadır. Hücrelerin protein fanrikasıdır (protein sentez yeridir). Sitoplazma içerisinde serbest olarak bulunan ribozomlar ve endoplazmik retikulum organeline bağlı ribozomlar bulunmaktadır. Ribozomların yaklaşık % 65 kadarı ribozomal RNA (rRNA), geri kalan % 35 ’lik kısmı ise ribozomal proteinlerden oluşur.
Ribozom Yapısı

Ribozom organeli protein üretim fabrikası olarak bilinmektedir.
Ribozomlar 20 ila 30 nanometre çapındadır. Ribozomun boyutunu anlamak açısından nanometre metrenin milyarda biridir.
Zarsız bir organeldir.

Ribozomlar; Endoplazmik Retikulum ve çekirdek zarı üzerinde, sitoplazmanın sıvı kısmında, kloroplast ve mitokondri içerisinde bulunur.

Ribozomun temel görevi, protein sentezi gerçekleştirmekdir. Endoplazmik retikulumun üzerindeki ribozomlarda hücre dışına salgılanacak proteinler, diğer ribozomlarda ise hücre içi proteinleri sentezlenir.

Hücre aynı proteinden çok sayıda sentezlemek istediğinde çok sayıda ribozom bir araya gelerek polizom oluşturur. Ribozomlar aynı mRNA molekülü üzerinde arka arkaya sıralanarak polizom veya poliribozom denen birlikleri meydana getirir. Bu sayede kısa sürede aynı proteinden çok sayıda üretilebilir.

Ribozomlar iki temel alt birimden meydana gelmektedir.
Küçük alt birim ve büyük alt birim olmak üzere 2 alt birimden oluşan ribozom alt birimler yalnızca protein sentezinin gerçekleşeceğiz zaman diliminde bir araya gelirler ve geri kalan zaman diliminde ayrıdırlar.
Ribozom hem prokaryot hemde ökaryot hücrelerde bulunur. Ancak büyüklükleri ve iç detayları birbirinden farklıdır.
Ribozomların ağırlık birimi gram gösterilmez, Svedberg biriminin kısaltması olan S ile gösterilir.
Protein sentezi yapılacağı zaman ribozomun iki alt birimi bir araya gelir.
Ribozomların %40 RNA‘dan oluşurken geriye kalan %60 ise proteinlerden oluşmaktadır.
Ribozomdaki RNA’lar ribozomal RNA (rRNA) olarak adlandırılır. Bu ribozomal RNA’lar ribozomun 3 boyutlu temel yapısını oluşturur.


Çekirdeği olan ve çekirdeği olmayan hücrelerde bulunan ribozomal RNA’nın yapıları ve sayıları farklıdır. Çekirdeği olmayan hücrelerinde ribozomları 3 farklı rRNA molekülünden meydana gelir, çekirdeği olan hücreler ise 4 farklı rRNA’dan meydana gelir.
Ribozomal RNA’ların üzerinde bulunan protein sayıları oldukça yüksektir. prokaryot hücrelerde an az 55 farklı protein bulunurken, ökaryot hücrelerde ise 80 farklı protein bulunmaktadır.
Ribozomda bulunan proteinlerin bir kısmı yapısal görevlerde rol alırken bir kısmı ise enzim olarak görev yapmaktadır.

Ribozomlarda gerçekleşen protein sentezi tepkimesi;

n(amino asit) → Polipeptit (protein) + (n-1) Su

şeklinde olduğuna göre, ribozom etkinliği artmış bir hücrede;

Amino asit miktarında azalma gözlenir.
Peptit bağı sayısında bir artış gözlenir.
Su miktarında artış gözlenir.
Turgor basıncında artış gözlenirken, osmotik basınçta azalma gözlenir.
Dipeptit, tripeptit, … protein miktarında artış gözlenir.
Hücre pH’sında artış gözlenir.
ATP miktarında azalma gözlenir.

Ribozomun Özellikleri

Hücrenin protein üretim merkezidir. Yani protein sentezini sağlamaktadır.
Ribozomun yapısı içerisinde ribozomal-RNA ve protein bulunmaktadır.
Ribozom nükleusta meydana gelmektedir.
Protein sentezinin çok yapıldığı hücrelerde ribozom sayısı fazladır.
Bağımsız bir metabolizmaya sahip olan tüm hücrelerde bulunmaktadır.
Olgun alyuvar hücrelerinde ribozom organeli bulunmamaktadır.
Sitoplazmada, endoplazmik retikulum zarında, nükleus zarında, mitokondride ve kloroplastlarda ribozom bulunabilmektedir.

Zar sistemine bağlı olan ribozomlarda enzimatik proteinler üretilmektedir.
Prokaryot ve ökaryot hücrelerin ortak organelidir.
Ribozomun %60’ı proteinlerden, % 40’ı ise rRNA’dan oluşmaktadır.
Ribozomlar iki alt birimden meydana gelmektedir. Küçük alt birim ve büyük alt birim olarak adlandırılan bu alt birimler sadece protein sentezinin olacağı zamanda birleşir geriye kalan zamanlarda ayrıdır.
Çok sayıda ribozom bir araya gelip birleşerek boncuk dizisi şeklinde poliribozomları meydana getirir.
Ribozomlar hücrede bulunan en küçük organeldir.
Ribozom organeli yaşlı hücrelerde, endoplazmik retikulumun üzerinde bolca bulunur.
Canlıların çoğunda yapısı büyük oranda benzerdir ancak içerdiği proteinlerde farklılıklar vardır.
Ribozomlar ihtiyaca göre bir hücrede bolca bulunabilirler.

Ribozom Görevleri

Ribozom organeli enzimlerin ve proteinlerin sentezinde görev almaktadır.
Ribozomlar bol miktarda protein sentezini gerçekleştirirken yan yana boncuk gibi dizilerek polizom adı verilen yapıları meydana getirirler.
Hücrelerin yaşamsal faaliyetlerini ve canlılık özelliklerini sürdürebilmek için ribozoma ihtiyaçları vardır.
Ribozomun sayısı enzimin salgıladığı bez hücrelerinden daha fazladır.

Ribozom Hücrede Nerede Bulunur?

Hücre sitoplazmasında serbest olarak bulunmaktadır.
Endoplazmik retikulum zarına yapışık bir şekilde bulunabilmektedir.
Nükleus (çekirdek) zarının üzerinde yapışık ibr şekilde bulunabilmektedir.
Mitokondri ve kloroplast organelinin yapısı içerisinde bulunabilmektedir.


Riboflavin (B2 vitamini) Nedir?

B2 vitamini yani riboflavin, pentoz şeker olan ribitol ve lumikromdan oluşur. Görünür ve uv ışında bozulur. Göz yorgunluğu, kataraktların önlenmesi ve tedavisi için gereklidir; karbonhidrat, yağ ve protein metabolizmasına yardımcı olur.

Ayrıca deri dokularının, tırnakların ve saçların oksijen kullanımına destek verir, kepekleri giderir.

Bunların yanı sıra demir ve B6 vitamini alımına yardımcı olur, eksikliği ise hamilelikte bebeğin gelişimine zarar verebilir. heterosiklik bir yapıya bağlı ribitolden oluşur. Renkli, ısıya dayanıklı, uv ye duyarlı, bitkisel kaynaklıdır. Hayvanlarda sentezlenemez.

Riboflavin flavokinaz enzimi ile aktif formu olan FMN’ye dönüşür. FMN’ye ATP’nin AMP grubu bağlanarak FAD sentez edilir. Koenzim olarak FMN ve FAD’ye ihtiyaç duyan enzimler flavoproteinler denir.

Hücrede enerji oluşumu ve hücre solunumunda önemlidir.

Kaynakları: karaciğer , buğday,soya fasulyesi,süt ve süt ürünleri ve sebzeler.

ince barsakta riboflavin binding prot.e bağlanarak taşınır.

Riboflavin. B2 vitamini ilk defa sütten elde edilir ve bu nedenle laktaflavin denilir. Bütün bitkiler ve mikroorganizmalar tarafından sentezlenebildiği halde hayvansal organizmalar tarafından sentezlenemez. riboflavin bir izoalloksazin türevidir.

izoalloksazinin 10 nolu azotu riboz şekerinin indirgenmesiyle oluşan ribitole bağlanır. riboflavinin, ribitol grubunun 5’C atomuna bağlanmasıyla (ester bağıyla) flavinmononükleotid (FMN) oluşur.

FMN’ye Adenilat (AMP) bağlanması ile Flavinadeninnükleotid (FAD) meydana gelir. Flavoproteinler veye flavoanzimler olarak bilinen indirgenme yükseltgenme enzimlerinin prostetik gruplarıdır.

Bu enzimler piruvatın yağ asitlerinin aminoasitlerin oksidatif yıkımına ve taşınım olaylarına katılır.


Vitamin B2 veya riboflavin, insan sağlığı için gerekli olan sekiz B vitamininden biridir. Hububat, bitki ve süt ürünlerinde bol miktarda bulunur. Gıda bileşenlerini parçalamak, diğer besin maddelerinin emilimi ve dokuları korumak çok önemli bir vitamindir.

B2 vitamini suda çözünen bir vitamindir. Tüm vitaminler ya suda ya da yağda çözünür. Suda çözünen vitaminlerin ihtiyaç duyulmayan kısmı idrarla vücuttan dışarı atılır. Suda çözündüğü için B2 vitamininin de kullanılmayan kısmı idrar ile atılır, depolanmaz. Bu nedenle her gün vitamin B2 tüketmemiz gerekir.

Vitamin B2 veya Riboflavin bazı gıdalarda doğal olarak bulunur. Emilimi çoğunlukla ince bağırsakta olur.

Vitamin B2 veya Riboflavinin Görevi Nedir?

Vitamin B2; proteinleri, yağları ve karbonhidratları parçalamaya yardımcı olur. Vücudun enerji kaynağının korunmasında önemli bir rol oynar.

Vitamin B2 veya Riboflavin, karbonhidratları adenosin trifosfata (ATP) dönüştürmeye yardımcı olur. İnsan vücudu gıdadan ATP üretir ve saklar. Enerji gereksinimi olduğunda da vücudumuz ATP`den enerji üretir. ATP enerjinin kaslarda depolanması için hayati öneme sahiptir.

Vitamin B2 aşağıdaki görevler için gereklidir,

Sindirim sistemi mukozasını korumak
Karaciğeri korumak
Gözleri, sinirleri, kasları ve cildi sağlıklı tutmak
B1, B3 ve B6 demir, folik asit ve vitaminleri emilimini sağlamak ve aktive etmek
Böbreküstü bezleri tarafından hormon üretimi
Katarakt gelişimini önleme
Özellikle vitamin yetmezliğinin yaygın olduğu bölgelerde anne karnındaki bebeğin gelişimin desteklenmesi
Bazı araştırmalar, B2 vitamininin katarakt ve migren baş ağrısını önlemeye yardımcı olabileceğini düşündürmektedir, ancak bunu doğrulamak için daha fazla çalışmaya ihtiyaç vardır.
Diğer çalışmalar, otizmli çocuklarda, B2, B6 ve magnezyum vitaminlerinin takviyelerinin idrardaki anormal organik asit düzeylerini azalttığını bulmuşlardır.