Ez a szocikk a DNS-r?l mint dezoxiribonukleinsavrol szol. Hasonlo cimmel lasd meg: DNS (egyertelm?sit? lap) .

A dezoxiribonukleinsav (kozismert magyar roviditese: DNS ; angol roviditese: DNA - deoxyribonucleic acid ) a nukleinsavak ( nukleotidokbol felepul? szerves makromolekulak) csoportjaba tartozo osszetett molekula, amely a genetikai informaciot tarolja magaban, ez az orokit?anyag. A DNS eseteben a nukleotidok harom kovetkez? komponensb?l epulnek fel: heterociklusos bazisok ( adenin - A, guanin - G, citozin - C, timin - T), pentoz ( dezoxiriboz - pontosabban 2-dezoxi-β-D-riboz) es vegul a harmadik alkotoelem a foszforsav . A DNS szerkezete lehet?ve teszi az informacio stabil tarolasat, pontos megkett?z?deset ( DNS-szintezis ) es utodokba valo atadasat. A biologiai informacio atadodasat egyik generaciorol a masik generaciora maga az orokit?anyag teszi lehet?ve, amely nelkulozhetetlen a fajfennmaradas erdekeben.

A harom f? makromolekula , a DNS, az RNS es a feherjek az elet megjelenesi formainak esszencialis feltetele. A molekularis biologia alapja maga a centralis dogma , vagyis a genetikai informacioaramlas iranya keves kivetelt?l (pl. retrovirusok ) eltekintve a kovetkez?: DNS → mRNS → feherje → tulajdonsag. A centralis dogma magaba foglalja a transzkripciot (vagyis az atirodast: DNS → mRNS) es a transzlaciot (vagyis az atforditast: mRNS → feherje).

Eukariota sejtekben a DNS egyedi es eleg bonyolult strukturakba, ugynevezett kromoszomakba rendez?dik. Sejtosztodaskor, a DNS-replikacio (DNS megkett?z?des = DNS-szintezis) folyamata soran ezeknek a kromoszomaknak a szama megkett?z?dik. Az eukariota szervezetekben (ez alatt a kovetkez?ket ertjuk: allatok , novenyek , gombak , protisztak ) a DNS a maghartyan belul, vagyis a sejtmagban talalhato, illetve sejtmagon kivul a mitokondriumban es a kloroplasztiszokban is jelen van. Prokariotaknal pedig a sejtplazmaban diffuz formaban tarolodik a DNS. Virusokban az orokit?anyag lehet DNS vagy RNS , es ezen szempontok alapjan is csoportosithatoak.

A kromoszomakon belul a kromoszoma feherjek, vagyis a hisztonok fontos szerepet jatszanak a DNS stabilitasaban, szervez?deseben. Ez a kompakt struktura ad utmutatast a DNS es mas feherjek kozott, segit abban, hogy mely DNS reszek irodjanak at. A DNS kemiai szerkezete magaban rejti az evolucioban fontos szerkezetvaltozas lehet?seget is. Az informacio nemcsak a feherjek szerkezetere vonatkozik, hanem modot nyujt azok szintezisenek mennyisegi es id?beli szabalyozasara is, igy vegs? soron a sejtek csaknem valamennyi funkcioja a DNS ellen?rzese alatt all.

A DNS szerkezete [ szerkesztes ]

A DNS alakja kett?s helix, vagy hetkoznapibb elnevezessel kett?s csavar. A magyar irodalomban helytelenul a "kett?s spiral" nev terjedt el Watson The Double Helix cim? konyvenek pontatlan magyar forditasa nyoman. A spiral fokozatosan valtozo atmer?j?, mig a DNS szerkezete allando atmer?j?, tehat helix. ^[1]

Mint ahogy az a neveb?l is lathato, a DNS egy nukleinsav. A nukleinsavak ismetl?d? nukleotid egysegekb?l allo nagy meret? molekulak ( polimerek ). A DNS-ben el?fordulo nukleotidok harom egymashoz kapcsolodo elemb?l allnak:

• egy nitrogentartalmu szerves bazisbol ( adenin , timin , citozin , guanin ),
• egy pentozcukorbol ( dezoxiriboz ) es
• egy foszfatcsoportbol . Egy 2010-es vizsgalat szerint a GFAJ-1 bakterium DNS-e foszfor helyett arzent is tartalmazhat, ^[2] am ezt kes?bb mas kutatok cafoltak. ^[3]

A polimer vaza a nukleotidok foszfodieszter kotessel egymashoz kapcsolodo dezoxiriboz reszeib?l all. A foszfodieszter kotes az egyik nukleotid cukor komponensenek 3'OH-csoportja es a kovetkez? cukorkomponensenek 5'OH-ja kozott talalhato, foszfatcsoport ?kozbeiktatasaval”, amint erre a kotes neve is utal. A szerkezet valtozo resze az egymast kovet? nukleotidok bazisainak a sorrendje, ez a bazissorrend hatarozza meg az informaciot. A bazisok ket csoportra oszthatok: pirimidinekre es purinokra . A pirimidinek 6 atomos, a purinok 9 atomos heterociklusos gy?r?t tartalmaznak. Mindket nukleinsav (DNS, RNS ) negyfajta bazist tartalmaz: a purinok koze tartozo adenin es guanin a DNS-nek es az RNS-nek egyarant alkotoresze. A pirimidinek kozul a DNS-ben citozin es timin talalhato, az RNS-ben citozin es uracil van. Az uracil es timin kozotti egyetlen kulonbseg az, hogy az 5. szenatomon a timinben egy metilcsoport helyezkedik el. A bazisokat gyakran csak kezd?bet?ikkel jeloljuk, igy a DNS-ben A, G, C es T, mig az RNS-ben A, G, C es U fordul el?.

A pentoznak ket tipusat talaljuk meg a nukleinsavakban: a DNS-ben a dezoxiriboz , mig az RNS-ben a riboz fordul el?. A kulonbseg kozottuk az, hogy a dezoxiriboz 2. szenatomjan -OH csoport helyett csak -H van. A bazisok a pentoz 1. szenatomjahoz kapcsolodnak glikozidos kotessel. (A pirimidinek az 1., a purinok a 9. nitrogenatomjukkal kapcsolodnak a pentozhoz.) Hogy megkulonboztethessuk a bazisok es a pentozok atomszamait, az utobbiakat vessz?vel (pl: 5', 3') jeloljuk.

A bazisok es a pentozok altal alkotott vegyuleteket nukleozid oknak nevezzuk, melyek egy foszfatcsoporttal kiegeszulve alkotjak a nukleotid okat. A nukleinsavakban a nukleotidok osszekapcsolodva polinukleotid lancokat hoznak letre, melyek gerincet alternalo pentoz es foszfatcsoportok kepezik.

A DNS szerkezetenek felfedezese [ szerkesztes ]

A DNS tortenetenek kezdete 1869 -ig nyulik vissza, amikor Johann Miescher nukleinsavat talalt gennyes kotszer feherversejtjeiben. Ez utobbi vezette kes?bb a kutatokat arra a gondolatra, hogy a DNS lehet az orokit?anyag egy el? organizmusban. ^[4] A DNS-t 1871 -ben azonositottak a Rajnaban el? pisztrang spermajabol , bar pontos szerepe az orokl?desben tisztazatlan maradt. Albrecht Kossel nemet biokemikus 1879 -ben megallapitotta, hogy a nukleinsavak tagjai otfele bazis ? adenin, timin, citozin, guanin es uracil ? kombinacioi.

Az 1950-es evekben harom csoport t?zte ki celjaul a DNS szerkezetenek felfedezeset. Az els? csoport a londoni King’s College -en alakult es Maurice Wilkins vezette. Kes?bb Rosalind Franklin csatlakozott. Egy masik, Francis Crickb?l es James D. Watsonbol allo csoport is alakult a Cambridge-i Egyetemen . A harmadik csoport Caltechen volt, es ezt Linus Pauling vezette. Crick es Watson fizikai modelleket keszitett femrudakbol es golyokbol, amikben egyesitettek a nukleotidok ismert kemiai szerkezetet ugyanugy, mint a kapcsolatokat, amik a nukleotidokat a kovetkez?hoz kapcsoljak a polimer hosszaban. A King’s College-en Maurice Wilkins es Rosalind Franklin rontgenkrisztallografias vizsgalatokat vegeztek a DNS-lancon. A harom csoport kozul csak a londoni csoport tudott a szerkezet tisztazasara alkalmas, jo min?seg? rontgensugar - elhajlasi kepet kesziteni.

A DNS kemiai szerkezete [ szerkesztes ]

A helix-szerkezet [ szerkesztes ]

1948-ban Pauling felfedezte, hogy sok feherje tartalmaz csavarodott alakzatokat. Pauling erre a szerkezetre rontgenmintakbol kovetkeztetett. (Pauling Astbury adatai alapjan kes?bb egy haromlancos helix-szerkezetre kovetkeztetett hibasan.) Meg a kezdeti elhajlasi adatokbol a DNS-r?l, amit Maurice Wilkins keszitett, nyilvanvalo lett, hogy a szerkezete helix jelleg?. De ez a megerzes csak a kezdet volt. Az a kerdes, hogy hany szal kapcsolodik, meg nyitott maradt, ugyanugy, mint hogy vajon ez a szam ugyanannyi-e minden molekulanal, vagy hogy a bazisok a spiraltengely fele neznek, vagy attol el, es vegul hogy mik a konkret kotesi szogek es az atomok pontos koordinatai. Ezek a kerdesek motivaltak Watson es Crick modellezesi probalkozasait.

Egymast kiegeszit? nukleotidok [ szerkesztes ]

A modellezesben Watson es Crick arra korlatoztak magukat, amit kemiailag es biologiailag eszszer?nek lattak. A lehet?segek spektruma viszont meg mindig szeles volt. 1952-ben attores kovetkezett be, amikor Erwin Chargaff meglatogatta Cambridge-t es Cricket inspiralta azokkal a kiserletekkel, amiket 1947-ben publikalt. Chargaff megfigyelte, hogy a negy nukleotid aranya valtozik a kulonboz? mintakban, de bizonyos nukleotidparok eseten ? adenin es timin , guanin es citozin ? a ket nukleotid mindig egyenl? aranyban mutatkozik meg.

Watson es Crick modellje [ szerkesztes ]

Crick es Watson DNS modellje, ami 1953-ban epult, jelenleg a Londoni Nemzeti Tudomanyos Muzeumban tekinthet? meg.

Watson es Crick elkezdtek kett?s csavarvonal elrendezeseken gondolkodni, de nem volt eleg informaciojuk a csavarodasrol es a tavolsagrol a ket szal kozott. Rosalind Franklinnek fel kellett fednie nehany felfedezeset az Orvosi Kutatasi Tanacsnak, es Crick ezt az anyagot lathatta Max Perutz OKT-hez f?z?d? kapcsolatain keresztul. Franklin munkaja igazolt egy kett?s helixet, ami a molekula kulsejen volt, es betekintest nyujtott a szimmetriajaba, pontosabban, hogy a ket spiralis szal ellenkez? iranyba fut.

Watson es Crick ki lettek segitve Franklin adataival. Ez vitathato, mivel Franklin kritikus rontgenmintajat Franklin tudomasa es beleegyezese nelkul mutattak meg Watsonnak es Cricknek. Wilkins a hires 51-es fotot egyb?l azutan mutatta meg Watsonnak a laborjaban, miutan az sikertelenul probalta ravenni Franklint, hogy segitsen megel?zni Paulingot a szerkezet megtalalasaban.

Az 51-es foto adatai alapjan Watson es Crick nem csak azt tudtak megallapitani, hogy a tavolsag a ket szal kozott allando, hanem a pontos 2 nanometeres erteket is meg tudtak merni. Ugyanaz a foto adta meg nekik a helix 3,4 nanometer/10 bazispar ?s?r?seget”.

Az utolso otlet akkor jott, amikor Crick es Watson meglattak, hogy a bazisok kiegeszit? parositasa magyarazattal szolgalhat Chargaff elgondolkoztato felfedezesere. Ennek ellenere a bazisok szerkezetet hibasan tippeltek a tankonyvekben enol tautomernek, mivel nagyobb esellyel vannak ketonformaban. Amikor Jerry Donohue ramutatott erre a teveszmere Watsonnak, Watson gyorsan rajott, hogy az adenin-timin parok, es a guanin es citozin parok majdnem megegyez? formajuak, es egyenl? meret? ?letrafokokat” hoznak letre a ket szal kozott. A bazisparokkal Watson es Crick gyorsan olyan modell fele tert, amit mar azel?tt bejelentettek, miel?tt Franklin barmelyik munkajat publikalta volna.

Franklin ket lepesre volt a megoldastol. Nem jott ra a bazisparok letezesere es alabecsulte a szimmetria letet. Ennek ellenere egyedul dolgozott, nem volt rendszeres kapcsolata egy partnerrel (mint Crick es Watson eseteben) es mas szakert?kkel (mint Jerry Donohue-val). A jegyzetei azt mutatjak, hogy mind Jerry Donohue munkajara tekintettel volt a bazisok tautomer formajaval kapcsolatban (a ketonformat hasznalta 3 bazisnal), mind Chargaff munkajara.

Franklin adatainak elarulasa Watsonnak duhitett nehany embert, akik ugy hittek, Franklin nem kapta meg a kell? elismerest es esetleg felfedezte a szerkezetet egyedul, Crick es Watson el?tt. Crick es Watson hires cikkeben a Nature-ben 1953-ban azt mondtak, hogy a munkajukat Wilkins es Franklin munkaja osztonozte, a munkajuk alapja volt. Ennek ellenere megegyeztek Wilkins-szel es Franklinnel, hogy cikkeiket a Nature kozos lapszamaban hozzak nyilvanossagra az igert szerkezet hasznara.

A Watson?Crick-modell [ szerkesztes ]

Watson es Crick modellje nagy figyelmet vonzott mar a bemutatasakor. Az 1953 . februar 21-ei vegkovetkeztetesukhoz jutvan Watson es Crick az els? bejelentest februar 28-an tettek kozze. Cikkuk az ?Egy szerkezeti valtozat a dezoxiribonukleinsavra” aprilis 25-en kerult nyomtatasba. Egy hangsulyos bemutaton 1957-ben Crick lefektette a ?kozponti dogmat”, ami megjosolta a kapcsolatot a DNS, az RNS es a feherjek kozott, es megformalta a ?szekvencia-elmeletet”. A replikaciot, a kett?s helixszerkezet egy kritikus bizonyitekat 1958-ban fedeztek fel, a Meselson?Stahl-kiserlet formajaban. Crick es munkatarsai kimutattak, hogy a genetikai kod egymast nem atfed?, kodonnak nevezett bazisharmasokbol all. Har Gobind Khorana es masok nem sokkal ezutan megfejtettek a DNS-kodot. Ezek a felfedezesek voltak a molekularis biologia kezdetei.

Watsont, Cricket es Wilkinst 1962-ben orvosi Nobel-dijjal jutalmaztak a DNS szerkezetenek felfedezeseert. Franklin addigra meghalt rakban 37 eves koraban. A Nobel-dijat nem osztjak posztumusz, ha meg elt volna, a dontes a megosztott Nobel-dijrol nehez lett volna, mivel maximum harman oszthatjak meg a dijat, de mivel a munkajuk vegyeszetnek szamit, feltetelezhet?, hogy Wilkins es Franklin inkabb kemiai Nobelt kapott volna.

Kapcsolodo szocikkek [ szerkesztes ]

A Wikimedia Commons tartalmaz Dezoxiribonukleinsav temaju mediaallomanyokat.

Biologiai-biokemiai vonatkozasok:

• DNS-javitas , mutacio
• gen , genetika ; genom

Laboratoriumi vizsgalomodszerek:

• DNS-szekvenalas , polimeraz-lancreakcio , Southern blot

Jegyzetek [ szerkesztes ]

Forrasok [ szerkesztes ]

• A DNS otven eve Archivalva 2011. augusztus 30-i datummal a Wayback Machine -ben
• Arzen tartalmu DNS-re bukkantak
• DNS-r?l szolo irasok a PubMed Central-on