Nükleobazlar ve nükleositlerde tautomer kararlılığının moleküler modelleme yöntemleriyle belirlenmesi ve mutasyon etkisinin araştırılması

Abstract

DNA bir dizi organik molekülün kendine has kurallarla bir araya gelmesi ile oluşan ve canlı sistemlerde başta kalıtsal bilginin aktarılması olmak üzere bir çok hayati faaliyetin yönetilmesinden sorumlu bir makro-organik moleküldür. DNA'yı meydana getiren moleküllerdeki tautomerizasyon sonucunda mutasyonlar ve DNA hasarları ortaya çıkabilir. DNA hasarı, insanlarda kalıcı hastalıklara sebep olabilir. Bu nedenle son zamanlarda DNA hasarları ile ilgili çalışmalar giderek daha da önem kazanmaktadır. DNA, nükleotit olarak isimlendirilen birimlerden oluşmuş iki uzun polimerden meydana gelir. Bu nükleotitler nükleobazlar, deoksiriboz şekeri ve fosfat grubunun bir araya gelmesiyle oluşur. Nükleobazlara riboz şekeri bağlandığında nükleositler, riboz şekeri ve fosfat bağlandığında nükleotidler, nükleotidlerinde bir araya gelmesiyle DNA zinciri meydana gelir. DNA'da doğal mutasyonun oluşumu bazların tautomerizasyonu ile yakından ilgilidir. Nükleobazlar ve nükleositler ile yapılan deneylerde izolasyon ve çalışmaların yüksek maliyeti gibi dezavantajlar bulunmaktadır. Dolayısıyla bu tür biyomoleküler çalışmalar bilgisayarlı bilimlere de konu olmuşlardır. Hesapsal çalışmalar, her ne kadar deneylerin yerini almış olmasa da, düşük maliyeti, çevreye zararsız oluşu ve bilgisayar teknolojisindeki gelişmelere bağlı olarak giderek hızlanmasıyla gün geçtikçe daha da önem kazanmaktadır. Bu çalışma kapsamında DNA'daki nükleobazlar ve nükleositlerin olası izomerleri hesapsal olarak incelenmiş ve kararlı olanlar hem gaz hem de su ortamında tespit edilmiştir. DNA hasarına yol açması muhtemel tautomerizasyonlar irdelenmiş ve hem nükleobaz hem de nükleosit yapılarında olası tautomer arasındaki enerjileri farkları hesaplanmıştır. DNA'yı oluşturan birimlerin nükleobaz durumunda iken sahip olduğu en kararlı tautomer ile nükleosit halindeki en kararlı tautomer yapılarının tamamen birbiriyle aynı olmadığı tespit edilmiştir.

DNA is a macro-organic molecule which composed by a special combination of a series of molecules and responsible from transfers of genetic information and many vital processes in living organisms. Mutations or DNA damages can occur as a result of tautomerization at the molecules which composes DNA. DNA damage can cause permanent ilnesses for humans. For this reason the studies about DNA damages are attracting more interests by the day. DNA has been composed from two long polimers which have been named nucleotides. These nucleotides have been composed from combination nucleobases, deoxyribose sugar and a phosphate group. Nuclosides forms when ribose sugar connected to nuclobase, nucleotides form after phosphate addition and DNA forms from the connection of nucleotides. The natural DNA mutation is strongly related with the tautomerization of nucleobases. There are some disadvantages of experiments of nucleobases and nucleosides like isolation and the cost of study. Therefore these biomolecular studies have been one of the topics of computational science. Although the experiments have not replaced with calculations, the lower cost, antipolutant properties and increasing computational power, make computational sciences more important by the day. The stable isomers of nucleobases and nucleosides of DNA have been detected by calculating all possible ones in gas and water. Possible tautomerizations were discussed which may cause DNA damage and the energy barrier between stable tautomers of nucleobases and nucleosides were calculated. It has been concluded that the stable tautomers of DNA units are not same at the nucleobas state and nucleoside state.