Histon Proteinleri ve DNA Katlanması: Metreler Uzunluğundaki DNA, Mikron Düzeyindeki Küçük Hücrelerimize Nasıl Sığar?

Histon Proteinleri ve DNA Katlanması: Metreler Uzunluğundaki DNA, Mikron Düzeyindeki Küçük Hücrelerimize Nasıl Sığar?
Çağrı Mert Bakırcı Editör Çağrı Mert Bakırcı
5 dakika
3,148 Okunma Sayısı
Notlarım
Reklamı Kapat

Bir insan DNA'sı, ortalamada 2 metre uzunluğundadır. Bir hücremiz ise ortalama 0.000001 metredir. Bu oranlara göre DNA'mızın 100.000 kat kısaltılması gerekmektedir. Aslında farklı boyutlardaki cisimlerin bu şekilde kıyaslanması doğru değil; çünkü sonuçta "sığdırma" işi sadece uzunluk ile yapılmıyor, kıyaslanan iki cismin hacminin tümünü kıyaslamak gerekiyor ve DNA'nın hacmi, hücrenin hacmine nazaran yok denecek kadar küçüktür.

Ama upuzun bir iplik olan DNA'yı düzgün bir şekilde depolamak için hücrelerimizde oldukça ilginç bir paketleme yöntemi kullanıldığı da gerçektir. İşte bu yazıda DNA paketlenmesi denilen bu süreci ve bunu mümkün kılan histon proteinlerini inceleyeceğiz.

DNA'dan Kromozoma...

DNA, nükleotidlerin belli kurallar çevresinde birbirlerine bağlanması ile oluşan yapılardır ve canlılık için gerekli tüm bilgiyi üstünde taşır. Aşağıdaki görselde DNA, kurdele modeli olarak bilinen bir model çerçevesinde gösterilmektedir (en solda). Bu kurdele, çoklu nükleotit dizilerini temsil etmektedir; yani gerçekte DNA o şekilde gözükmez. DNA'nın omurgasını oluşturan fosfat grupları, negatif yüklüdür ve bu yük, paketlenmenin temelinde yatar; bu nedenle önemlidir.

Reklamı Kapat

Campbell Biyoloji

DNA'mızı, çekirdeklerimizde kromozom olarak saklarız (yukarıdaki görselde en sağda). Ancak görselden de görebileceğiniz gibi DNA, belirli bir paketlenme sürecinden geçerek kromozomları oluşturur; kendi başına kromozomal bir yapısı yoktur. Kromozom yapısını daha ufak parçalara ayıracak olursak, kromozomların kromatin ipliklerinden meydana geldiği görülür. Kromatin ipliğini de DNA, histon proteinleri ve histon olmayan proteinler bir araya gelerek oluşturur. Paketlenme de bu sırada başlar diyebiliriz. Eğer nükleotit, DNA, kromatin, kromozom, vb. kavramları daha iyi öğrenmek isterseniz buradaki yazımızı okuyabilirsiniz.

Histon Proteini Nedir?

DNA paketlenmesinin ilk basamağından sorumlu olan proteinler, histon proteini olarak bilinen bir protein grubudur. Histon proteinleri sadece 100 civarında aminoasitten oluşan ufak proteinlerdir; ancak DNA paketlemesinde bu histonlardan o kadar çok sayıda görev alır ki, bir hücrenin içindeki toplan histon proteini kütlesi, DNA'nın kendi kütlesine eşit olabilir! Bir diğer deyişle, sadece histon proteinleri dolayısıyla krozomların kütlesi normalde olacağın 2 katına çıkar.

Histon proteinlerini oluşturan aminoasitlerin %20'sinden fazlası pozitif yüklü olan lisin ve arjinindir. Bu yük farkı sayesinde histon proteinleri, DNA moleküllerine sıkı sıkıya bağlanır. Bu histonların evrim ağacı üzerindeki benzerliği inanılmaz yüksektir; örneğin bir ineğin histon proteini sekansı ile bir bezelye bitkisinin histon proteini dizilimleri arasında sadece 2 aminoasit farkı vardır. Farklı canlı gruplarında bu kadar yüksek benzerlik olması, yaşamın evriminde bu proteinlerin ne kadar temel ve önemli olduğunu göstermektedir; muhtemelen histon proteinleri, canlılığın çok erken basamaklarında evrimleşmiş ve bütün canlı gruplarına miras kalmıştır. DNA paketlemenin ne kadar önemli olduğu düşünülecek olursa, bu evrimsel çıkarımın isabetliliği daha iyi anlaşılabilir.

Histon Proteinleri DNA'yı Nasıl Sarar?

Histon proteinleri, lisin ve arjinin içeriğine göre 5 aileye ayrılır: H1, H2A, H2B, H3, H4. Bunlar arasından en büyük histon proteini H1'dir. H1 dışındaki histon tipleri öz histon olarak adlandırılmaktadır ve DNA paketlemesinin ilk evresinde, H1 haricindeki 4 histon proteini görev alır. İkinci evrede ise H1 proteini devreye girer. İnsanlarda 215 nükleotit uzunluğunda olan H1 proteininin aminoasit dizilimi, basitçe, şöyledir:

H1 Histon Proteini
H1 Histon Proteini
Uniprot

1. Aşama: Nükleozom Oluşumu (10 nanometre)

DNA paketlemesinin ilk evresinde, her öz histondan 2 adet olmak üzere 8 tane histon bir araya gelerek nükleozom çekirdeğini oluşturur. Bu yapı yaklaşık 10 nanometre çapındadır. Her bir histonun ucundaki aminoasitlerin radikal terminali (N-terminus) nükleozomun dışına doğru sarkar ve buna histon kuyruğu adı verilir. DNA'nın nükleozom çekirdeğine girdiği ve çıktığı noktalarda ise H1 histonu bulunur. Böylece nükleozom çekirdeğine H1 histonunun bağlanmasıyla nükleozom oluşmuş olur.

Evrim Ağacı'ndan Mesaj

DNA, H1 histonu yardımıyla ve negatif yüklü olması sebebiyle nükleozoma yaklaşık 2 dönüş yaparak sarılır (147 baz çifti uzunluğa tekabül eder) ve yine H1 histonu sayesinde yeni bir nükleozoma gider. Nükleozomlar yaklaşık 200 baz çifti aralıklarla sıralanır. İki nükleozom arasındaki çıplak DNA bölgesine de Bağlayıcı DNA (İng: "linker DNA") denir.

Histon proteinlerinin yapısı.
Histon proteinlerinin yapısı.

Histonlar ile DNA, sadece hücre bölünmesi ve transkripsiyon işlemi sırasında kısa bir süreliğine birbirlerinden ayrılırlar. Nüklozomlar, özellikle de histon kuyrukları aracılığıyla gen ifadesinin regülasyonunda görev alırlar.

Buraya kadar olan süreci, bir ipi makaraya sarmaya benzetebiliriz. Uzun ipi, makara yardımıyla kolayca sarar ve saklarız. İşte histonlar da DNA'mızı ip gibi kendi çevresinde sarar ve çok uzun olan DNA'mız oldukça kısalır; ama bu kısalık, hala DNA'mızı hücre içine sığdırmaya yetmez. Bu makaraları da sıkı sıkıya paketlememiz gerekmektedir.

2. Aşama: Fibril Oluşumu (30 nanometre)

Sıradaki aşamada, 30 nanometrelik fibril yapısı oluşur. Bu yapı, 6 tane nükleozomun H1 histonlarını ortalarına alarak bir altıgen oluşturmasıyla elde edilir. Böylece nükleozoma sarılan DNA, bir de nükleozomların birbiri ile oluşturduğu fibril yapı ile daha da kısalmış olur.

Reklamı Kapat

Fibriller
Fibriller

3. Aşama: Halkalı Alanlar (300 nanometre)

Fibril yapı da, son olarak DNA'nın iskelet proteinlerine bağlanarak bir halka oluşturur. Bu halkanın iskeletinde, Topoizomeraz 2 enzimi aktif rol alır. Her bir halka, yaklaşık 20-100 kilobaz DNA içerir.

Histonlardan, kromozomlara...
Histonlardan, kromozomlara...

4. Aşama: Metafaz Kromozomu

Bu aşamaya kadar olan katlanmalar sonucunda, başta sözünü ettiğimiz kromatin iplikleri oluşmuş olur. Kromatitlerin genişliği 700 nanometre civarındadır. Bu iplikler de bir araya gelerek kromozomlarımızı oluşturur ve bizler, bu kromozomları hücre çekirdeklerimizde saklarız.

Mitotik hücre bölünmesinin evreleri
Mitotik hücre bölünmesinin evreleri

Aslında mitoz geçiren hücrelerdeki kromozomlar da farklı şekillerde kendi üzerlerine katlanıp kıvrılarak paketlemeyi bir aşama daha öteye götürürler; ancak bu katlanmanın detayları henüz tam olarak çözülebilmiş değildir. Ancak bildiğimiz bir şey, bu katlanmalar sonucunda genler hep benzer yerlere ulaşırlar; zaten bu nedenle çiftleşme sırasında göz rengi genleri başka genler ile karışmaz. Dolayısıyla bu katlanmaların oldukça spesifik ve isabetli bir şekilde gerçekleştiği bilinmektedir.

Sonuç

Milyarlarca baz çifti içeren uzun DNA'mızı hücreye sığdırmak için bazik yapılı histon proteinleri kullanılır. Bu proteinler ile oluşturulan nükleozom yapıları da altıgen şeklinde birbirine bağlanır ve fibril yapılarını oluşturur. Böylece artık hücre çekirdeklerine sığacak şekilde katlanmış kromozomlar oluşmuş olur.

Okundu Olarak İşaretle
Bu İçerik Size Ne Hissettirdi?
  • Bilim Budur! 6
  • Muhteşem! 3
  • Tebrikler! 1
  • İnanılmaz 1
  • Mmm... Çok sapyoseksüel! 0
  • Güldürdü 0
  • Umut Verici! 0
  • Merak Uyandırıcı! 0
  • Üzücü! 0
  • Grrr... *@$# 0
  • İğrenç! 0
  • Korkutucu! 0
Kaynaklar ve İleri Okuma
  • M. Koyama, et al. (2018). Structural Diversity Of The Nucleosome. The Journal of Biochemistry, sf: 85-95. doi: 10.1093/jb/mvx081. | Arşiv Bağlantısı
  • B. E. Bernstein, et al. (2005). Genomic Maps And Comparative Analysis Of Histone Modifications In Human And Mouse. Cell, sf: 169-181. doi: 10.1016/j.cell.2005.01.001. | Arşiv Bağlantısı
  • J. M. Scholey, et al. (2003). Cell Division. Nature, sf: 746-752. doi: 10.1038/nature01599. | Arşiv Bağlantısı
  • J. B. Reece, et al. (2012). Campbell Biology. ISBN: 9780321831552. Yayınevi: Benjamin-Cummings Publishing Company.

Evrim Ağacı'na her ay sadece 1 kahve ısmarlayarak destek olmak ister misiniz?

Şu iki siteden birini kullanarak şimdi destek olabilirsiniz:

kreosus.com/evrimagaci | patreon.com/evrimagaci

Çıktı Bilgisi: Bu sayfa, Evrim Ağacı yazdırma aracı kullanılarak 19/10/2021 00:36:01 tarihinde oluşturulmuştur. Evrim Ağacı'ndaki içeriklerin tamamı, birden fazla editör tarafından, durmaksızın elden geçirilmekte, güncellenmekte ve geliştirilmektedir. Dolayısıyla bu çıktının alındığı tarihten sonra yapılan güncellemeleri görmek ve bu içeriğin en güncel halini okumak için lütfen şu adrese gidiniz: https://evrimagaci.org/s/10319

İçerik Kullanım İzinleri: Evrim Ağacı'ndaki yazılı içerikler orijinallerine hiçbir şekilde dokunulmadığı müddetçe izin alınmaksızın paylaşılabilir, kopyalanabilir, yapıştırılabilir, çoğaltılabilir, basılabilir, dağıtılabilir, yayılabilir, alıntılanabilir. Ancak bu içeriklerin hiçbiri izin alınmaksızın değiştirilemez ve değiştirilmiş halleri Evrim Ağacı'na aitmiş gibi sunulamaz. Benzer şekilde, içeriklerin hiçbiri, söz konusu içeriğin açıkça belirtilmiş yazarlarından ve Evrim Ağacı'ndan başkasına aitmiş gibi sunulamaz. Bu sayfa izin alınmaksızın düzenlenemez, Evrim Ağacı logosu, yazar/editör bilgileri ve içeriğin diğer kısımları izin alınmaksızın değiştirilemez veya kaldırılamaz.

Reklamı Kapat
Size Özel
İçerikler
Instagram
Bilgi
İlaç
Karanlık Enerji
Meteor
Tarih
Atmosfer
Solunum
Tedavi
Evrim Ağacı Duyurusu
Hava
Kimyasal
Sars Virüsü
Aminoasit
Balina
Göz
Abd
Uzun
Genetik Mühendisliği
Elektrokimya
Video
Moleküler Biyoloji Ve Genetik
Kalp
Tarım
Mühendislik
Mitler
Daha Fazla İçerik Göster
Evrim Ağacı'na Destek Ol
Evrim Ağacı'nın %100 okur destekli bir bilim platformu olduğunu biliyor muydunuz? Evrim Ağacı'nın maddi destekçileri arasına katılarak Türkiye'de bilimin yayılmasına güç katmak için hemen buraya tıklayın.
Popüler Yazılar
30 gün
90 gün
1 yıl
EA Akademi
Evrim Ağacı Akademi (ya da kısaca EA Akademi), 2010 yılından beri ürettiğimiz makalelerden oluşan ve kendi kendinizi bilimin çeşitli dallarında eğitebileceğiniz bir çevirim içi eğitim girişimi! Evrim Ağacı Akademi'yi buraya tıklayarak görebilirsiniz. Daha fazla bilgi için buraya tıklayın.
Etkinlik & İlan
Bilim ile ilgili bir etkinlik mi düzenliyorsunuz? Yoksa bilim insanlarını veya bilimseverleri ilgilendiren bir iş, staj, çalıştay, makale çağrısı vb. bir duyurunuz mu var? Etkinlik & İlan Platformumuzda paylaşın, milyonlarca bilimsevere ulaşsın.
Podcast
Evrim Ağacı'nın birçok içeriğinin profesyonel ses sanatçıları tarafından seslendirildiğini biliyor muydunuz? Bunların hepsini Podcast Platformumuzda dinleyebilirsiniz. Ayrıca Spotify, iTunes, Google Podcast ve YouTube bağlantılarını da bir arada bulabilirsiniz.
Yazı Geçmişi
Okuma Geçmişi
Notlarım
İlerleme Durumunu Güncelle
Okudum
Sonra Oku
Not Ekle
Kaldığım Yeri İşaretle
Göz Attım

Evrim Ağacı tarafından otomatik olarak takip edilen işlemleri istediğin zaman durdurabilirsin.
[Site ayalarına git...]

Filtrele
Listele
Bu yazıdaki hareketlerin
Devamını Göster
Filtrele
Listele
Tüm Okuma Geçmişin
Devamını Göster
0/10000

Göster

Şifremi unuttum Üyelik Aktivasyonu

Göster

Şifrenizi mi unuttunuz? Lütfen e-posta adresinizi giriniz. E-posta adresinize şifrenizi sıfırlamak için bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Eğer aktivasyon kodunu almadıysanız lütfen e-posta adresinizi giriniz. Üyeliğinizi aktive etmek için e-posta adresinize bir bağlantı gönderilecektir.

Geri dön

Close
Geri Bildirim Gönder
Reklamsız Deneyim

Evrim Ağacı'nın çalışmalarına Kreosus, Patreon veya YouTube üzerinden maddi destekte bulunarak hem Türkiye'de bilim anlatıcılığının gelişmesine katkı sağlayabilirsiniz, hem de site ve uygulamamızı reklamsız olarak deneyimleyebilirsiniz. Reklamsız deneyim, Evrim Ağacı'nda çeşitli kısımlarda gösterilen Google reklamlarını ve destek çağrılarını görmediğiniz, daha temiz bir site deneyimi sunmaktadır.

Kreosus

Kreosus'ta her 10₺'lik destek, 1 aylık reklamsız deneyime karşılık geliyor. Bu sayede, tek seferlik destekçilerimiz de, aylık destekçilerimiz de toplam destekleriyle doğru orantılı bir süre boyunca reklamsız deneyim elde edebiliyorlar.

Kreosus destekçilerimizin reklamsız deneyimi, destek olmaya başladıkları anda devreye girmektedir ve ek bir işleme gerek yoktur.

Patreon

Patreon destekçilerimiz, destek miktarından bağımsız olarak, Evrim Ağacı'na destek oldukları süre boyunca reklamsız deneyime erişmeyi sürdürebiliyorlar.

Patreon destekçilerimizin Patreon ile ilişkili e-posta hesapları, Evrim Ağacı'ndaki üyelik e-postaları ile birebir aynı olmalıdır. Patreon destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi 24 saat alabilmektedir.

YouTube

YouTube destekçilerimizin hepsi otomatik olarak reklamsız deneyime şimdilik erişemiyorlar ve şu anda, YouTube üzerinden her destek seviyesine reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. YouTube Destek Sistemi üzerinde sunulan farklı seviyelerin açıklamalarını okuyarak, hangi ayrıcalıklara erişebileceğinizi öğrenebilirsiniz.

Eğer seçtiğiniz seviye reklamsız deneyim ayrıcalığı sunuyorsa, destek olduktan sonra YouTube tarafından gösterilecek olan bağlantıdaki formu doldurarak reklamsız deneyime erişebilirsiniz. YouTube destekçilerimizin reklamsız deneyiminin devreye girmesi, formu doldurduktan sonra 24-72 saat alabilmektedir.

Diğer Platformlar

Bu 3 platform haricinde destek olan destekçilerimize ne yazık ki reklamsız deneyim ayrıcalığını sunamamaktayız. Destekleriniz sayesinde sistemlerimizi geliştirmeyi sürdürüyoruz ve umuyoruz bu ayrıcalıkları zamanla genişletebileceğiz.

Giriş yapmayı unutmayın!

Reklamsız deneyim için, maddi desteğiniz ile ilişkilendirilmiş olan Evrim Ağacı hesabınıza üye girişi yapmanız gerekmektedir. Giriş yapmadığınız takdirde reklamları görmeye devam edeceksinizdir.

Destek Ol
Sizi Takip Ediyor

Devamını Oku
Evrim Ağacı Uygulamasını
İndir
Chromium Tabanlı Mobil Tarayıcılar (Chrome, Edge, Brave vb.)
İlk birkaç girişinizde zaten tarayıcınız size uygulamamızı indirmeyi önerecek. Önerideki tuşa tıklayarak uygulamamızı kurabilirsiniz. Bu öneriyi, yukarıdaki videoda görebilirsiniz. Eğer bu öneri artık gözükmüyorsa, Ayarlar/Seçenekler (⋮) ikonuna tıklayıp, Uygulamayı Yükle seçeneğini kullanabilirsiniz.
Chromium Tabanlı Masaüstü Tarayıcılar (Chrome, Edge, Brave vb.)
Yeni uygulamamızı kurmak için tarayıcı çubuğundaki kurulum tuşuna tıklayın. "Yükle" (Install) tuşuna basarak kurulumu tamamlayın. Dilerseniz, Evrim Ağacı İleri Web Uygulaması'nı görev çubuğunuza sabitleyin. Uygulama logosuna sağ tıklayıp, "Görev Çubuğuna Sabitle" seçeneğine tıklayabilirsiniz. Eğer bu seçenek gözükmüyorsa, tarayıcının Ayarlar/Seçenekler (⋮) ikonuna tıklayıp, Uygulamayı Yükle seçeneğini kullanabilirsiniz.
Safari Mobil Uygulama
Sırasıyla Paylaş -> Ana Ekrana Ekle -> Ekle tuşlarına basarak yeni mobil uygulamamızı kurabilirsiniz. Bu basamakları görmek için yukarıdaki videoyu izleyebilirsiniz.

Daha fazla bilgi almak için tıklayın