Bizi birləşdirən, eyni zamanda, fərqləndirən dəyər: DNT İkili Sarmalı (2-ci Hissə)

| Sadiq Niftullayev |


Birinci hissə

Budur, yoldaş oxucu, söz verdiyimiz kimi, gəldik çıxdıq hekayəmizin sonuncu— ikinci hissəsinə. Əvvəla, hekayəmizin yarısının bir, digər yarısının isə, növbəti sayda nəşr olunmasına görə həvəsinizi itirməyib, səbrlə davrandığınız üçün, sizə minnətdarlığımızı bildirmək istərdik. Minnətdarlıq əlaməti olaraq da, ikinci hissəni nə estetik gözəllik, nə də ağıl-kamal cəhəttən kasadlıq yaşamayan bir xanımın bu valeh edici şəkli ilə başlayırıq. Ümidvarıq ki, ötən saydan bu saya Chase’in acı taleyindən tutmuş, DNT-nin fosforla aşıb daşan tərkibinə, habelə, evində oturduğu yerdə “başına bomba düşmüş” Frederick’dən ta Hershey-Chase təcrübəsindəki mətbəx blenderinədək bir çox detal barədə düşünmək imkanınız olub. Olmayıbsa da eyib etməz! Bu məqaləni də oxuyub beyninizdə DNT-nin tarixi barəsində tam bir rəsm formalaşdırdıqdan sonra, iki məqalənin də detallarını birgə götür-qoy edərsiz olub-bitər — təbii ki, bu könlünüzdən keçirsə. Qeyd etmək lazımdır ki, uca elm yalnız onu sevib, ona həvəslə yanaşdıqda, öz qapılarını üzümüzə tayba-tay açır.

Nəysə, yubanmadan keçid alaq iki zənciri bir-birinə dolanmış bu DNT molekulunun hekayesinin ardını nəql etməyə. Kiçik bir xatırlatma edib deyək ki, məqalənin ilk hissəsinin sonunda Hershey-Chase təcrübəsindən və bu təcrübənin DNT-nin irsiyyətin daşıyıcı olmasını sübut etməsindən danışıb, Chase’in “Nobelsiz qalmasından” gileylənmişdik. İndisə, görək adı çəkilən təcrübənin üzə çıxardığı, qızıldan qiymətli (ən azından bioloqlar üçün) bu tapıntı o vaxtkı biologiya aləminə necə təsir göstərdi.

DNT-nin quruluşu: bəxtəvər Watson və Crick, bəxtsiz Rosalind

RF.jpg
Şəkil 1. Rosalind Franklin Tuscan landşaftının fonunda (Müəllif: Vittorio Luzatti).

1944-cü ildə, Avery tərəfindən çap olunan məqalənin qədrini bilən bir başqa alim isə, Columbia Universitetinin tibb məktəbində biokimya professoru olaraq çalışan, nazi hərakatına görə Birləşmiş Ştatlara köçmüş, avstriya-macar əsilli Erwin Chargaff idi (Şəkil 2). Avery’nin məqaləsindən dərindən təsirlənən Chargaff, Levene’nin DNT ilə bağlı tapıntılarını daha da genişləndirir, o cümlədən, səlistləşdirir. Belə ki, o, ilk öncə, müxtəlif növlərin DNT-sini araşdırır və Levene’in tetranükleodit fərziyyəsinin əksinə olaraq, fərqli növlərin DNT-sində nükleotidlərin tamam fərqli şəkildə sıralandığının fərqinə varır. Bundan əlavə olaraq, o, müşahidə edir ki, DNT-nin bəzi xassələri, hansı növün öyrənilməsindən asılı olmayaraq, daim sabit olaraq qalır: məsələn, hər bir DNT molekulunda A’ların ümumi sayı T’lərin ümumi sayına, C’lərin ümumi sayı isə, G’lərin sayına bərabərdir. Başqa sözlə, A+G = T+C. Bu son mülahizə biologiya tarixinə Chargaff qaydası olaraq keçir. Heyf ki, Chargaff özü öz mülahizələrinə məntiqi açıqlama gətirə bilmir.

Şəkil 2. Erwin Chargaff (Müəllif: Christian Fischer).

Bu ərəfələrdə, Londonun King’s Kollecində, aralarındakı şəxsi münasibət bir o qədər də yaxşı olmayan Rosalind Franklin və Maurice Wilkins (Şəkil 7) X-şüası kristaloqrafiyası (ing. X-ray crystallography) vasitəsilə DNT-nin quruluşunu öyrənməyə çalışırdılar (Şəkil 7). Bu metoddan istifadə edərək, Rosalind DNT molekulunun, sonralar çox məşhur olacaq, “Fotoqraf 51”ni (Şəkil 3) əldə edə bilmişdi. Metodla yaxından tanış olan Rosalind DNT molekulunun sarmal formada olduğunu asanlıqla təxmin edə bilmişdi. O, King’s Kollecdə verdiyi və sonradan DNT molekulunun quruluşunu dəqiqliklə təxmin edəcək iki şəxsdən biri olan James Watsonun (Şəkil 7) da iştirak etdiyi leksiyada, öz tapıntısını nümayiş etdirir. Lakin, Watson leksiya zamanı Rosalind’in dediklərinə tam diqqət yetirmir (o, sonradan öz yazılarının birində, bunu etiraf edir və, hətta, qeyd edir ki, bu səbəbdən, o, leksiyənin məğzini həmkarı Francis Crick’ə (Şəkil 7) dəqiqliklə çatdıra bilməmişdir). Ancaq, elimizin gözəl bir məsəlində də vurğulandığı kimi, “olacağa çarə yoxdur”. Bir müddət sonra, Wilkins, Rosalind’dən xəbərsiz olaraq, sonuncunun X-şüası kristaloqrafiyası vasitəsi əldə etdiyi DNT fiqurlarını Watson ilə bölüşür. Yenilikcə Chargraff’ın qaydaları ilə tanış olmuş Watson, Crick ilə birgə, DNT molekulunun ikili sarmal zəncirdən ibərət olduğunu irəli sürürlər. Onlar, eyni zamanda, iki zəncirin bir-birinə əks istiqamətdə yer aldığını (antiparalel olduğunu) iddia edirlər.

photo_51_x-ray_diffraction_image
Şəkil 3. Rosalind`in X-şüası kristalloqrafiyası metodu vasitəsi ilə əldə etdiyi və sonradan Watson`a DNT`nin quruluşunun ideyasını verən məşhur “Fotoqraf 51” (Mənbə: Wikipedia; müəllif: Raymond Gosling)

Bu modelə Chargraff’ın A+G = T+C qaydasını əlavə edən cütlük, bunun A’ların T’lərlə, G’lərin də C’lərlə cütləşdiyi (rabitə qurduğu) mənasına gəldiyini başa düşür. Beləcə, onlar özləri ilə eyni zamanda DNT molekulu üçün alternativ model irəli sürən amerikalı biokimyaçı (1954-cü ildə Kimya sahəsindəki uğurlarına, 1962-ci ildə isə Sülh sahəsindəki aktivliyinə görə Nobel mükafatı ilə təltif olunmuş və bunu iki fərqli zamanda, iki fərqli sahədə edən — Marie Curie`dən savayı— yeganə şəxs olan)1 Linus Pauling’in modelindən daha dəqiq sayılan “DNT İkili-Sarmalı” modelini irəli sürürlər (Şəkil 4 və 5). Wilkins – Rosalind və Watson – Crick cütlükləri, Nature jurnalının 1953-cü il 25 aprel sayında, ayrı-ayrılıqda DNT molekulunun quruluşuna dair, iki məqalə çap edirlər (yəqin ki, indi, ötən sayımızdakı məqalənin başlanğıcında yer alan şəkildəki iki “centlmenlərin” kim olduğunu başa düşdünüz). Bu məqalələr, biologiya elminin axımında inqilabı dəyişikliklər etməklə yanaşı, sadaladığımız dört elm adamından üçünə (Rosalind xaricində), 1962-ci ildə, Fiziologiya və Tibb səhələrində təltif olunan Nobel mükafatını bölüşmək imkanı verdi. Yəqin deyirsiz, “Bəs Rosalind bajımız?”. Əfsuslar olsun ki, Rosalind, 1958-ci ildə, 37 yaşında, yumurtalıq xəçəngi nəticəsində vəfat edir. Nobel komitəsinin qanunlarına əsasən isə, Nobel yalnız həyatda olan şəxslərə təqdim olunur. Ümumilikdə, Watson tərəfindən də dəfələrlə qeyd edildiyi kimi, onlar (söhbət Wilkins, Watson, və Crick’dən gedir) Rosalind’ə qarşı daim təkəbbürlü davranırmışlar. Görünür, nəinki onun həmkarları, hətta “ölüm tanrısı” belə Rosalind’ə qarşı mərhəmətsiz imiş: bəlkə bu onun cinsiyyətcə digər üç alimdən fərqlənməsindən irəli gəlirdi, kim bilir?! Xoşbəxtlikdən, müasir dövrdə, həm elm, həm də qeyri-elm sektorlarında, üç kişi həmkarından və o vaxtki elmi cəmiyyətdən fərqli olaraq, Rosalind`in əməyi daha geniş qiymətləndirilir. Misal üçün, 2015-ci ilin sentyabr ayında, London şəhərində, Anna Ziegler tərəfindən yazılmış Photograph 51 tamaşası səhnəyə qoyulub (Şəkil 6). Tamaşada, Rosalind`in King`s Kollecdəki işindən danışılır. Rosalind rolunu isə Nicole Kidman ifa edir. Yəni ki, insanlıq hələ də ölməyib… Nəysə, davam edək!

dnt-feza-qurulus
Şəkil 4. DNT-nin fəza quruluşu — Watson və Crick tərəfindən hazırlanmış orijinal maket (Mənbə: Elm Muzeyi, Birləşmiş Krallıq).

Ötən illər ərzində, DNT İkili-Sarmalı modeli bir sıra dəyişikliklərə/əlavələrə məruz qalsa da, onun dörd əsas xüsusiyyəti hələ də öz aktuallığını qoruyub saxlayır.

  1. DNT molekulu hidrogen rabitələri2 ilə birləşən iki-zəncirli sarmaldır. Bu sarmalda, A – T və C – G cütlükləri dəyişməzdirlər.
  2. Əksər DNT molekulu sağa-burulan (ing. right-handed) sarmaldır (Z-DNA xaricində).
  3. İki DNT zənciri bir-birinə antiparaleldir.
  4. DNT molekulunda yer alan azotlu əsaslar nəinki öz aralarında hidrogen (H) rabitələri qurmağa qadirdir, onların, həmçinin, kənar qismləri ilə— DNT molekulunun fəzavi quruluşunda əlçatan formada yerləşdiklərindən— əlavə hidroqen rabitə(ləri)si qurmaq qabiliyyətinə malikdirlər. Bu da, öz növbəsində, zülallar kimi digər bir sıra vacib molekulların, müxtəlif məqsədlərlə, DNT molekulu ilə əlaqə qurmasını asanlaşdırır (Şəkil 5.).
Şəkil 5. Ondan daha artıq alimin köməkliyi ilə, Watson və Crickin irəli sürdüyü DNT ikili sarmal modeli (Müəllif: Benjamin Cummings, Pearson Education İnc.).

Könül istərdi ki, həm Chase həm də Rosalind layiq olduqları hörməti vaxtında qazanardılar, bizdə yazımıza daha nikbin notlarla davam edərdik, amma, həyat heç də həmişə bizim könlümüzü razı salmaqla məşğul olmur. Yenə də, biz bədbin olmayaq! Əgər, bu gün, 9 milyonluq əhalisi olan Azərbaycandan çıxan bir kəs bu iki nümunəvi xanımın adlarını hörmətlə yad edirsə, demək ki, onlar, artıq çox şeyə nail olublar. Hər şey bir yana qalsın, onlar bütün bunları etməsə idi, mən də sizinlə bölüşməyə mövzu tapmazdım. Təşəkkürlər, Martha Chase və Rosalind Franklin!

Bu hələ harasıdır?! DNT replikasiyası barədə ilkin fərziyələr.

Şəkil 6. DNT cəngavərləri: (soldan sağa) F. Crick, J. Watson, F. Rosalind, M. Wilkins və L. Pauling

Təbii ki, içi sirlərlə dolu olan DNT molkelunun üzərində aparılan araşdırmalar təkcə onun fəzavi quruluşunun kəşfi ilə sonlana bilməzdi. İndi (1953-cü ildən sonra), alimləri başqa bir mövzu maraqlandırırdı— DNT molekulu necə replikasiya olunur? Yəqin razılaşarsız ki, bu suala cavab tapmaq məqsədi ilə alimlərin DNT-nin başına açdığı oyunlardan danışmazdan əvvəl, replikasiya prosesin özü barədə bir az məlumat əldə etmək heç də pis olmazdı.

Şəkil 7. London şəhərində yerləşən Noel Coward Theatre`ın fasadında Photograph 51 tamaşasının afişası (Mənbə: Wikipedia)

DNT replikasiyası hər hansısa hüceyrənin, hüceyrə bölünməsindən əvvəl, öz DNT-sini kopyaladığı prosesdir. Prosesin nəticəsində, hüceyrənin bütün genomunun, yüksək dəqiqliklə, “nüsxəsi çıxarılır” (Şəkil 8). Əmələ gələn nüsxələr hüceyrə bölünməsi nəticəsində yaranan iki yeni hüceyrəyə bərabər şəkildə ötürülür. Bəzi hallarda, DNT replikasiyası hüceyrə bölünməsi ilə müşahidə olunmur və beləcə normadan daha çox DNT/xromosom dəstinə sahib hüceyrə formalaşır (məsələn, drozofil milçəyinin tüpürcək vəzilərindəki politen xromosomlar). 1953-cü ildə, Watson-Crick və Rosalind-Wilkins cütlüklərinin DNT ilə bağlı elmə bəxş etdikləri töhvələrdən sonra, DNT molekulunun strukturu artıq hamı üçün aydın idi. Belə olduqda, təbii ki, bu molekulun irsiyyəti necə daşıdığı, necə kopyalandığı və s. kimi oxşar məsələlər bütün biologiya aləmini düşündürürdü. Lakin, keçmişə nəzər saldıqda görərik ki, DNT replikasiyasının bir sıra əsas məqamları sonraki illərdə, tədricən kəşf olunacaqdı (1956- A. Kornberg və həmkarlarının DNT-polimerazanı kəşf etməsi; 1966- R. Okazaki və həmkərlarının Okazaki fraqmentlərinə aydınlıq gətirməsi və s.). Detallarına tam hakim olmadıqları üçün, alimlər replikasiya prosesinin dərinliklərini deyil, fundamental mexanizmasını aşkarlamağa çalışırdılar.

Şəkil 8. DNT replikasiyasının sadələşdirilmiş sxemi (Mənbə: Benjamin Cummings, Pearson Education İnc. )

Əslində, Watson və Crick’in irəli sürdüyü model əvvəlki abzasda qeyd olunmuş suala müəyyən mənada aydınılq gətririrdi. Watson və Crick DNT molekulundakı azotlu əsasların yalnız A-T və G-C şəklində cütləşməsinin bu molekulun replikasiyası zamanı vacib rol oynaya biləcək bir məqam olduğundan agah idilər. Bunu onların 1953-cü ildə nəşr etdiyi məqalədə də görmək mümkündür: “… Bu struktur bioloji cəhətdən kifayət qədər maraqlı olan yeni əlamətlərə sahibdir. Bu bizim diqqətimizdən yayınmayıb ki, bizim irəli sürdüyümüz xüsusi cütləşmə, genetik material üçün, yerindəcə mümkün bir kopyalama mexanizması təklif edir…”. Gecikmədən, Watson və Crick işə qoyulur və mümkün DNT replikasiyası mexanizması üzərində baş sındırmağa başlayırlar. Onların qənaətincə, replikasiya zamanı, mövcud DNT molekulunun zəncirləri, gələcək DNT molekullarının zəncirlərinin sintezi üçün qəlib rolunu oynayırdı. Müvafiq olaraq, cütlük yarı-qoruyucu (ing. semi-conservative) DNT replikasiyası modelini irəli sürür. 1950-ci illərin ortalarında, bu mövzu ilə əlaqədar daha iki alternativ fərziyyə mövcud idi: qoruyucu (ing. conservative) və dağınıq (ing. dispersive) DNT replikasiyası. Gəlin bu fərziyyələrə ayrı-ayrılıqda, qısaca nəzər salaq (Şəkil 9).

Qoruyucu DNT replikasiyası: Bu fərziyyəyə əsasən, ilkin replikasiya mərhələsindən sonra əmələ gələn iki DNT molekulunun biri yalnız təzə, digəri isə yalnız köhnə zəncirdən ibarət olur. İkinci replikasiya mərhələsindən sonra isə, əmələ gələn dörd DNT molekulundan yalnız biri (yəni 25%-i) köhnə zəncirdən ibarət olur, yerdə qalan üç molekul isə (yəni 75%), tamamilə yeni zəncirdən təşkil olunur. Belə davam etdikdə, hər bir replikasiya prosesindən sonra, mövcud “köhnə DNT molekulunu”nun sayı sabit qalsa da (yalnız bir), faizi azalır. Başqa deyişlə, vaxt keçdikcə, “köhnə DNT molekulu”nun “yeni DNT molekulu”na nisbəti kiçilir. Bu modelin qoruyucu olaraq adlandırılmasının səbəbi odur ki, modelə əsasən, ard-arda baş verən çox saylı replikasiyalar nəticəsndə, əmələ gələn DNT molekulları, ya tamamilə köhnə, ya da tamamilə təzə zəncirdən təşkil olunur; yəni, ilkin DNT molekulu sonadək qorunub saxlanılır.

Yarı-qoruyucu DNT replikasiyası: Watson və Crick tərəfindən irəli sürülmüş bu fərziyyəyə əsasən, ilkin replikasiya prosesindən sonra əmələ gələn hər bir DNT molekulu bir yeni, bir də köhnə zəncir daşıyacaq, sadə şəkildə desək, hibrid olacaq. Bunu müşahidə edən replikasiya prosesi isə, ikisi hibrid, ikisi də tamamilə yeni olmaqla dörd DNT molekulunun sintezinə səbəb olacaq. Bu minvalla, hər keçən replikasiya raundundan sonra, hibrid DNT-nin ümümi DNT-yə olan nisbəti kiçilir. Modelinin adının mənbəyi isə əmələ gələn hər bir yeni DNT molekulunun zəncirlərindən birinin köhnə, digərinin isə yeni olmasıdır; yəni, ilkin DNT molekulu yalnız qismən qorunur.

Şəkil 9. 1950-ci illərin ortalarında DNT replikasiyasının təməl mexanizmi olaraq irəli sürülmüş üç model (Mənbə: Wikipedia).

Dağınıq DNT replikasiyası: Bu fərziyyəyə alman-amerikan biofiziki Max L. H. Delbrück tərəfindən irəli sürülmüşdür. Əgər ötən saydakı məqalə hələ də neyronlarınız bir yerinə tutunub beyninizdə məskən salmağı bacarıbsa, xatırlayacaqsınız ki, bu Delbrück o Delbrück’dür ki, 1969-cu ildə, S. Luria və A. Hershey ilə birgə, Tibb və Fiziolgiya sahələrində, Nobel’ə layiq görülmüşdü. O, iddia edirdi ki, hər bir replikasiya prosesi zamanı, DNT molekulu fraqmentlərə (hissələrə) bölünür və bu hissələrdən yeni DNT molekulu əmələ gəlir. Qısaca, yarı-qoruyucu modeldəki kimi, burda da əmələ gələn DNT molekulu hibrid olur. Lakin, yarı-qoruyucu modelin əksinə olaraq, ikinci replikasiyadan sonra əmələ gələn DNT molekullarından yalnız ikisi yox, hamısı hibrid formada olur. Belə ki, dağınıq modelin doğruluğuna inansaq, görərik ki, tamamiylə yeni zəncirdən ibarət DNT molekulu əldə etmək üçün bizə kifayət qədər çox replikasiya sikli lazımdır.

Meselson-Stahl təcrübəsi və onun nəticələri.

Matthew Meselson və Franklin Stahl yuxarıda qeyd edilmiş üç modeldən hansının həqiqəti əks etdirdiyini üzə çıxarmaqda qərarlı olan alimlərdən ikisi idi (Şəkil 10). Meselson L. Pauling məktəbini keçmiş amerikalı genetik və molekulyar bioloq idi. 1957-ci ilədək, o, California Texnologiya İnstitutunun bakteriyofaq heyətinin tərkibində araşdırma aparırdı. Burada, o, J. Vinograd ilə birgə molekullar arasındakı ən kiçik sıxlıq fərqinə belə həssas olan tarazlıq-sıxlıq qradient sentrifuqasiyası (ing. equilibrium-density gradient centrifugation) metodunu təkmilləşdirir. Bu metod Meselson’un Stahl ilə birgə aparacağı təcrübənin təməlini təşkil edirdi. Stahl isə, kariyerasını bakteriya genetikası və T4 bakteriofaqaları üzərində qurmuşdu. İkili, 1957-ci ildə, sonralardan “biologiyanin ən gözəl təcrübəsi” kimi tanınacaq, tarixi Meselson-Stahl təcrübəsinə öz imzalarını atacaqdı.

Meselson və Stahl üçün başlıca hədəf “köhnə DNT-ni” “yeni DNT-dən” fərqləndirməyin yolunu tapmaq idi. Onlar bilirdilər ki, bunun mümkün olduğu təqdirdə, replikasiyənin necə baş verdiyinə dair təcrübələr dizayn etmək olar. Elementlərin izotopların bir sıra təcrübələrdə uğurlu istifadəsindən xəbərdar olan Meselson və Stahl, mövcud üç replikasiya modelinin test edilməsində bu metoda (izotoplardan istifadəyə) arxalanmaq qərarına gəlirlər. Sonda, ikili azot (N) elementin iki fərqli izotopunu istifadə etməkdə ortaq məxrəcə gəlirlər: 14N və 15N. 14N təbiətdə daha çox rastlanılan azot izotopu olmaqla yanaşı, çəkicə yüngüldür; 15N isə, olduqca nadir tapılan azot izotopudur və çəkicə ağırdır. Təcrübələr üçün məhz azot elementinin izotopunun seçilməsindəki hikmət DNT-nin tərkibinin azotca zəngin olması idi. Belə ki, sözü gedən təcrübədə istifadə olunmaq üçün nəzərdə tutulan model orqanizm— E. coli— əvvəl yalnız 15N tərkibli mühitdə, sonra isə, yalnız 14N tərkibli mühitdə böyüdüləcək, bu minvalla da, zaman oxu boyunca, bir hüceyrədən iki fərqli çəkiyə malik olan DNT molekulu əldə etmək mümkün olacaqdı: 15N daşıyan ağır və 14N daşıyan yüngül DNT (buradan etibarən, müvafiq olaraq 15N-DNT və 14N-DNT) .

Şəkil 10. DNT`nin bugunkü şanını borclu olduğu daha iki alim Franklin Stahl (solda) və Matthew Meselson (sağda) (Mənbə: Messelson M., 2004)

Yaxşı, bəs yalnız bir neutronla fərqlənən izotoplar daşıyan iki fərqli DNT-ni necə fərqləndirmək olardı? Əvvəla, nəzərə almaq lazımdır ki, bir DNT molekulun kifayət qədər çox azot atomu var. Bu isə, o demək idi ki, sonda əldə olunacaq ağır və yüngül DNT molekulları arasında tutarlı miqdarda çəki fərqi olacaqdı. Qaldı ki bu fərqi əyani formada ölçə biləcək metod və ya texnikaya, bu vəzifənin yerinə yetirilməsi Meselson’la Vinograd’ın birgə əməyinin məhsulu olan tarazlıq-sıxlıq qradient sentrifuqasiyasına həvalə olunacaqdı. Qradienti təşkil edən molekul isə sezium xlorid (CsCl) idi. Bəli, bu qadər sadə: bir ovuc E. coli, iki növ azot isotopu və yenicə tərtib olunmuş sentrifuqasiya metodu. Bəs nəticə? Nəticə isə, 1930-50-ci illərdə, başı müqəddəs DNT ilə qarışıq olan biologiya aləminə daha bir hədiyyə idi: elə bir hədiyyə ki, bəzəkli lentlərini açıb qurtarmaq hələ də alimlərə tam nəsib olmayıb.

Lazımi bütün şərtləri təmin edən Meselson və Stahl, çox keçmədən, planladıqları təcrübənin icrasına başlayırlar. Onlar ilk öncə, nəzərdə tutlduğu kimi, bakteriya hüceyrələrini yalnız 15N daşıyan mühitdə çoxaltmaqla, bütün azot atomları 15N olan 15N-DNT molekulu əldə etməyə çalışırlar. Lakin, buna nail olmaq üçün cütlük 14-üncü bakteriya nəslini gözləməli olur: yalnız 14 nəsil sonra, yalnız 15N-DNT daşıyan bakteriya əldə etmək mümkün oldu. Sözü gedən bakteriya əldə olunduqdan dərhal sonra, alimlər bu bakteriyaları 14N daşıyan mühitdə becərməyə başlayır. İlki bakteriya hüceyrələrini 15N mühitindən 14N mühitinə keçirməzdən dərhal əvvəl olmaqla, Meselson və Stahl, sabit aralıqlarla, bölünməkdə olan hücəyrələrdən nümunələr alır, bu nümunələrdən DNT molekulunu ekstraksiya edir və əldə olunan DNT molekulunu CsCl tarazlıq-sıxlıq qradienti sentrifuqasiyası ilə, çəkisinə əsasən, ayırırdılar.

Şəkil 11. Matthew Meselson (yuxarıda, solda), Franklin Stahl (yuxarıda, sağda) və Martha Chase (aşağıda), 1954, Cold Spring Harbor Laboratories (M. Meselson`un lütfkarlığı ilə).

Düşünürəm ki, ərsəyə gələn nəticələr barədə danışmazdan əvvəl bir az təcrübənin arxasında dayanan məntiqdən söz açsaq, lap yerinə düşər. Deməli belə, 14 nəsil 15N mühitində çoxaldıqdan sonra hüceyrələr yalnız 15N-DNT molekulları daşıyır; bu o deməkdir ki, həmin hüceyrələrin DNT-si 14N atomu daşıyan DNT-yə nisbətdə daha ağırdır. Bir başqa deyişlə, sentrifuqasiyadan sonra, daha uzaq məsafə qət edəcək. Yalnız 15N-DNT daşıyan hüceyrələr 14N mühitinə yerləşdirildiklərində, onların DNT-nin tərkibindəki 14N tədricən artır, dolayısı ilə də, DNT`nun çəkisi tədricən yüngülləşir. Yəni, DNT-nin tərkibində 14N nə qədər çoxdursa, DNT bir o qədər yüngüldür və DNT sentrifuqasiyadan sonra daha az məsafə qətt edəcək (Şəkil 12).

İndi ki, təcrübənin təməl prinsipi barədə məlumat aldıq, nəticələri müzakirə etməyimiz üçün heç bir maneə qalmadı. Qeyd etdiyimiz kimi, ilk sentrifuqasiya yalnız 15N-DNT daşıyan hüceyrələrdən əldə edilmiş DNT ilə aparılır. Nəticədə, yalnız bir intensiv DNT lenti təsbit edilir. 14N mühitində ilk bölünmədən sonra alınan DNT molekulunun sentrifuqasiyası isə, yenə də yalnız bir intensiv DNT lenti üzə çıxarır, lakin bu lent daha aşağı çəkiyə müvafiq gəlirdi (yalnız 15N-DNT və yalnız 14N-DNT-lərinin təsbit edildiyi çəkilərin tam ortasında bir çəkiyə, yəni 15N/14N-DNT hibridinə). 14N mühitindəki ikinci bölünmədən sonra isə, alimlər eyni intensivlikdə, iki fərqli DNT lenti müşahidə edirlər: yalnız 14N-DNT və 14N/15N-DNT hibridinə müvafiq lentlər. Bundan sonraki bütün bölünmələrdən sonra, bu iki DNT lenti müşahidə olunmağa davam edir; fərq yalnız onda olur ki, getdikcə, hibrid lentin intensivliyi artır, 14N-DNT lenti isə sönükürdü (Şəkil 12). Deyəcəksiniz ki, “Lap gözəl, lap pakizə! Bəs indi biz bundan nə qənaətə gələk?”. Çox da düzgün buyuracaqsınız. İlk saydakı yazımızda da qeyd etdiyimiz kimi, düzgün analiz edilməmiş datanın bir yığın cızma-qaradan heç bir fərqi yoxdur.

Meselson-Stahl təcrübəsinin analizi. DNT replikasiyasının sirrinin açılması. Tale yenə də Watson və Crick’in üzünə gülümsəyir.

Hələ təcrübənin icrasına başlamazdan əvvəl, Meselson və Stahl mövcud hər üç fərziyədən əldə oluna biləcək nəticələri ətraflı götür-qoy etmişdilər. Onlar güman edirdilər ki, dağınıq modelin doğru olduğu təqdirdə, 15N mühitindən 14N mühitinə keçid anından başlayaraq, sentrifuqasiya daim yalnız bir intensiv DNT lenti üzə çıxaracaq ki, bu da hər bölünmədən sonra (daha çox 14N integrasiyasına görə) daha yüngül çəkiyə uyğun gələcək. Əgər qoruyucu model doğru idisə, o zaman, elə ilk bölünmədən sonra, bərabər intensivlikdə iki fərqli DNT lenti müşahidə olunacaqdı ki, bunlardan biri 14N-DNT, digəri isə, 15N-DNT molekulunun çəkisinə uyğun gələcəkdi. Yox əgər yarı-qoruyucu model doğru idisə, bu halda, ilk bölünmə yalnız bir DNT lenti üzə çıxaracaqdı və bu lent hibrid (14N/15N-DNT) DNT-nin çəkisinə müvafiq gələcəkdi; ikinci bölünmə isə, eyni intensivlikdə, lakin fərqli çəkilərdə (biri hibrid, digəri isə, 14N-DNT molekuluna müvafiq olan) iki DNT lenti üzə çıxaracaqdı. Zaman ötdükcə, bu iki lent mövcudiyyətini qoruyacaq, lakin lentlərin intensivliyi 14N-DNT lehinə dəyişəcəkdi.

Şəkil 12. Sadə və bir o qədər də eleqant olan Meselson-Stahl Təcrübəsinin sadələşdirilmiş sxemi və nəticəsi (Mənbə: Wikipedia)

Budur, alimlərin əlində həm Meselson-Stahl təcrübəsindən əldə olunmuş əyani nəticələr var idi, həm də hər üç modelin bu təcrübəya əsasən ortaya çıxara biləcəyi potensial nəticələr. Yekunda, Meselson və Stahl bakteriya hüceyrələrinin yarı-qoruyucu modelə əsasən bölündüyü qərarına gəlməkdə heç də əziyyət çəkmirlər; necə olsa da, nəticələrin bu modeli dəstəklədiyi göz qabağında idi. Beləcə, DNT replikasiyasının təməl mexanizması nədir? marafonunda finiş xəttinə büdrəmədən çatan fərziyyə məhz elə Watson`la Crick`in yarı-qoruyucu modeli olur (Şəkil 12). O gündən bu günə, nəyinki sözü gedən mexanizma ən xırda detalları ilə təsvir olunub, o cümlədən, DNT-nin və DNT-yə əsasən sintezlənən bir çox RNT və zülal molekullarının yekun aqibəti, bu molekulların hüceyrədəki rolu, onların DNT ilə əlaqəsi və s. kimi bu yazıda sayıb qurtarmaq iqtidarında olmadığımıız yeniliklərə, elm aləmi tərəfindən, işıq salınıb. Əgər “Eh, daha bizim kəşf edəcəyimiz bir şey qalmayıb!” deyə düçünürsünüzsə, onda heç narahat olmayın, çünki bütün bu elmi tərəqqiyə baxmayaraq, bildirklərimiz, hələ də bilmədiklərimizin cılız bir alt çoxluğudur.

Gələn məqalələrədək, yoldaş oxucu.

Qeydlər

  1. Frederick Sanger (1956 və 1972) və John Bardeen (1958 və 1980) müvafiq olaraq, fizika və kimya sahələrində iki dəfə Nobel mükafatı alaraq tarixə keçən digər iki alimdir. Lakin, tarixlərdən də görüldüyü kimi, L. Pauling bu göstəricidə hər iki alimi qabaqlamışdır.
  2. Hidrogen rabitələri, ən güclü molekullar-arası rabitələrdən biri olub, H daşıyan molekullarla oxsiqen (O) və flüor (F) daşıyan molekullar arasında əmələ gəlir (Bəşirov, 2016)

Mənbələr

Bəşirov, B. (2016). Mendeleyev və rus vodkası. Elmi Spektr, 1(3), 18-24.

Bell, S. P., & Dutta, A. (2002). DNA replication in eukaryotic cells. Annual review of biochemistry, 71(1), 333-374.

Bloch, D. P. (1955). A possible mechanism for the replication of the helical structure of desoxyribonucleic acid. Proceedings of the National Academy of Sciences, 41(12), 1058-1064.

Delbrück, M. (1954). On the replication of desoxyribonucleic acid (DNA). Proceedings of the National Academy of Sciences, 40(9), 783-788.

Hartl, D. L., & Ruvolo, M. (2011). Genetics. Jones & Bartlett Publishers.

Hartwell, L., Hood, L., Goldberg, M., Reynolds, A., Silver, L., & Veres, R. (2006). Genetics: from genes to genomes.

Freeland, J. H. (1979). The eighth day of creation: Makers of the revolution in biology.

Meselson, M. (2004). Explorations in the land of DNA and beyond. Nature medicine, 10(10), 1034-1037.

Pray, L. (2008). Discovery of DNA structure and function: Watson and Crick. Nature Education, 1(1).

Pray, L. (2008). Major molecular events of DNA replication. Nature Education, 1(1), 99.

Pray, L. A. (2008). Semi-conservative DNA replication: Meselson and Stahl. Nature Education, 1(1), 98.

Sugino, A., & Araki, H. (2006). Historical view of DNA replication studies, with special reference to Japan. IUBMB life, 58(5‐6), 323-327.

Watson, J. D., & Crick, F. H. (1953). Molecular structure of nucleic acids. Nature, 171(4356), 737-738.

Wright, P. (2002). Erwin Chargaff. Guardian, 16.

Əlavə mənbələr

DNA’s Double Helix: 50 Years of Discoveries and Mysteries An Exhibit of Scientific Achievement. University of Buffalo Library. (library.buffalo.edu/exhibits/pdf/dna.pdf)

http://www.dnaftb.org/19/bio-3.html

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/peace/laureates/1962/pauling-bio.html

http://www.pbs.org/wgbh/aso/databank/entries/do53dn.html

Rəy bildir

Sistemə daxil olmaq üçün məlumatlarınızı daxil edin və ya ikonlardan birinə tıklayın:

WordPress.com Loqosu

WordPress.com hesabınızdan istifadə edərək şərh edirsinz. Çıxış /  Dəyişdir )

Google foto

Google hesabınızdan istifadə edərək şərh edirsinz. Çıxış /  Dəyişdir )

Twitter rəsmi

Twitter hesabınızdan istifadə edərək şərh edirsinz. Çıxış /  Dəyişdir )

Facebook fotosu

Facebook hesabınızdan istifadə edərək şərh edirsinz. Çıxış /  Dəyişdir )

%s qoşulma