DEZOKSİRİBONUKLEİN TURŞU­LARI (DNT) – canlı orqanizmdə genetik məlumatı saxlayan və ötürən yüksək­ molekullu təbii üzvi birləşmə. Ali orqanizmlərdə, bakteriya və bir çox viruslarda genetik məlumatın daşıyıcısı 2′­dezoksiri­ bonukleotidlərdən ibarət olan biopolimerdir. DNT bir, yaxud ikizəncirli formada ola bilər və 2′­dezoksiribonukleotidlər 3′, 5′­fos­fodiefir rabitələrlə birləşmişdir. İkizəncirli DNT­də iki komplementar zəncir ardıcıl­lığın əks istiqamətində (antiparalel orienta­ siya) bir­birinin ətrafında burulmaqla sola və ya sağaburulan spiral əmələ gətirir. İki zəncir, azotlu əsaslar arasında hidrogen rabitələrinin spesifik yaranması, həmçinin stekinq qarşılıqlı təsir yolu ilə bir yerdə tutulur. Birzəncirli, yaxud ikizəncirli DNT həlqəvi molekul şəklində (mitoxondri, xloroplast, bakteriya) ola bilər. Bu hаlqа burularaq daha çox burulmuş spiral yara­da bilir. Prokariot orqanizmlərdə DNT membranla birləşir və plazmid, yaxud episom formasında olur. Eukariot DNT-nin 95%-ə qədəri nüvədə yerləşir və spesifik zülallarla birləşmişdir. Mitoxondri DNT­-si bütün hüceyrə DNT-­sinin 1–2%­-ni, xloroplast (plastid) DNT-­sinin isə 5%-­ə qədərini təşkil edir. Genetik məlumatın ana hüceyrədən qız hüceyrəyə köçürülməsi replikasiya nəticəsində baş verir. Növün bütün əlamətləri və fərdin xüsusiyyətləri haqqında genetik məlumatlar DNT­-nin nuk­leotid ardıcıllığında
kodlaşmışdır. Bütün əsas genetik proseslər­replikasiya, trans­kripsiya, reparasiya və rekombinasiya DNT molekulunun fəaliyyəti ilə əlaqədardır.

İlk dəfə 1868 ildə İ.F. Mişer tərəfindən DNT zülallarla kompleks (dezoksiribonuk­ leoproteidlər) şəklində irin hüceyrələrinin nüvəsində və balıq spermalarında (1870) kəşf edilmişdir. 1889 ildə R. Altman nuklein turşularını zulallardan təmizləyərək, “nuk­lein”terminini biokimyaya gətirmişdir. Nuklein turşularının genetik rolu haqqında müasir təsəvvürlər ingilis mikrobioloqu F. Qriffits tərəfindən 1928 ildə Diplococcus pneumoniae bakteriyası ilə apardığı təcrü­bələrdən sonra formalaşmağa başlamışdır. Uzun müddət hesab edilirdi ki, DNT yalnız heyvan hüceyrələrində mövcuddur, lakin 1930 illərin ortalarında sübut edildi ki, (A.N. Belozerski) DNT hər bir canlı hücey­rənin əvəzolunmaz komponentidir. 1944 ildə Аmerika mikrobioloqu O.T. Eyveri əməkdaşları ilə göstərmişdir ki, irsi bioloji əlamət hüceyrənin bütün digər kompo­nentlərindən əsaslı təmizlənmiş DNT-­nin köməyilə bir hüceyrədən digərinə ötürülə bilər. Beləliklə, DNT­nin bioloji funksiyası – onun irsiyyət materialı, yaxud genetik məlumatın daşıyıcısı olması müəyyən­ləşdirildi.

19 əsrin sonu – 20 əsrin əvvəllərində DNT­nin monomer tərkibi – dezoksiriboza, fosfat turşusu və 4 azotlu əsasdan [purin əsasları – quanin (Q) və adenin (A); pirimi­din əsasları – sitozin (S) və timin (T)] birinin qalıqları olan dezoksiribonukleotid­lərdən ibarət polimer molekul olduğu müəyyən edildi. Eyni vaxtda E. Çarqaff əməkdaşları ilə DNT-­nin nukleotid tərkibi­ nin əsas qanunauyğunluqlarını (Çarqaff qaydası) müəyyənləşdirdi ki, onlardan ən mühümü hər bir DNT molekulunda adenin və timin (A=T), həmçinin quanin və sitozin (G=S) qalıqlarının miqdarlarının bərabər olmasıdır.

Bu məlumatlara əsaslanaraq C.D. Uot­son və F.H. Krik 1953 ildə R. Franklin və M. Uilkinsin laboratoriyalarında alınmış DNT kristallarının rentgenoqramlarının şifrəsini açmışlar. Onlar DNT molekulunun iki polinukleotid zəncirdən ibarət nizamlı (müntəzəm) quruluşu olan ikiqat spiral ol­masını müəyyənləşdirdilər (şəkil 1). Spira­lın diametri bütün uz. boyu sabitdir və təqr. 2 nm­-ə bərabərdir. Spiralın burumunun uz. 3,4 nm­-dir. Tək zəncirin hər burumunda təqr. 10 nukleotid qalığı yerləşir, yəni spira­lın oxu boyunca nukleotidlərarası məsafə 0,34 nm-­ə bərabərdir. Azotlu əsaslar DNT­-nin ikiqat spiralında bir müstəvidə və prak­tiki olaraq spiralın əsas oxuna perpendi­ kulyar yerləşir. İki zəncirin qarşı­qarşıya yerləşən azotlu əsasları hidrogen rabitələri ilə stabilləşmiş komplementar cütlər ya­radır, beləliklə həmişə adenin yalnız timin­lə, quanin isə sitozinlə cütləşir (Q–S cütü öz aralarında üç, A–T cütü isə yalnız iki hid­rogen rabitəsi ilə birləşir, şəkil 2). DNT­-nin ikiqat spiral quruluşunun stabilləşməsi üçün eyni bir zəncirə məxsus qonşu əsasların müstəviləri arasındakı qarşılıqlı təsir də mühüm əhəmiyyət kəsb edir.

 Шякил 1. ДНТ-нин икигат спиралынын Уотсон-Крик модели (К.Ш.– кичик шырым; Б.Ш.–бюйцк шырым).

Uotson–Krikin ikiqat spiral modelindən DNT molekulunun (və yaxud, istənilən ge­netik materialın) özü­özünü yaratması prin­sipi (ikiləşmə, yaxud replikasiya) məlum olur: DNT­nin iki komplementar zəncirini ayırıb, sonra matrisa üzərində onlara dəqiq komplementar olan yeni ikizəncirli iki molekul sintez olunur, bu iki ikizəncirli iki qız molekullar ana molekul ilə identik olur. Bu prinsipin kəşfi irsiyyət hadisəsinin mole­kulyar səviyyədə izah edilməsinə imkan yaratdı və molekulyar biologiyanın başlan­ğıcını qoymuş oldu. Nuklein turşuları əsaslarının komplementar cütləşməsi prinsipi hüceyrədə bütün genetik məlumatların ötü­rülməsi proseslərinin əsasını təşkil edir.

DNT­nin ikiqat spiralında polinukleotid zəncirlərin şəkərfosfat skeleti xaricə yönəl­mişdir, spiralın səthində isə iki şırım var: böyük şırımın eni 2,2 nm, kiçik şırımın eni isə 1,2 nm­-dir. C. Uotson və F. Krikin təsvir etdiyi DNT­nin ikiqat spiralı sağaburulmuş formadadır və onun polinukleotid zəncirləri isə antiparaleldir, yəni onlar əks istiqamət­lərə elə yönəlmişlər ki, bir zəncirin 3′­son­luğu digər zəncirinin 5′­sonluğu qarşısında yerləşir və B­forması adlanır. DNT­nin B­ fəsiləsinə C­DNT və D­DNT formaları da daxildir. Genin aktivliyinin tənzimlənmə­ sində DNT polimorfizmi mühüm rol oynaya bilər və B­formadan başqa DNT­nın ikiqat spiralının digər konformasiyalarının invivo olması haqqında artıq yeni məlumatlar vardır.

DNT­nin ikiqat spiralı əhəmiyyətli də­ rəcədə polimorfizmlə xarakterizə olunur və xarici şərait dəyişdikdə Uotson-­Krikin B­ formasından fərqli fəza quruluşu (konfor­masiya) ala bilir. Belə ki, preparatda rütubət azaldıqda, yaxud məs., DNT­nin sulu məh­luluna etanol əlavə edildikdə B­forma A­ formaya keçir.

 
Шякил 2. Икиспираллы ДНТ молекулунда комплементар Уотсон-Крик ъцтц. Солда аденин-тимин ъцтц;саьда гуанин-ситозин ъцтц. Спесифик щидроэен рабитяляри иля бирляшмиш атомлар, щямчинин дезоксирибоза галыгларынын Ъ-1′ атомлары арасындакы мясафяляр верилмишдир

A­DNT forması həmçinin Uotson­-Krik nukleotid cütləri ilə stabilləşmiş sağaburu­lan ikiqat zəncirdir. B­DNT-­dən fərqli ola­ raq A­DNT aşağı nisbi rütubət şəraitində yaranır. Biomolekulun kristallaşmasını sti­mullaşdıran reagentlər onun dehidratasiya­sına səbəb olur və bir çox DNT molekulu kristal halında A­formaya keçir. A­formada antiparalel polinukleotid zəncirlər B­DNT nisbətən az dərəcədə burulmuşlar. Spiralın bir burumuna 11–12 nukleotid cütü düşür. A­DNT C3′­-endo-­, B­DNT isə C2′­-endo-­ konformasiyaya malikdir. Әlverişsiz şə­raitdə bəzi bakteriyalar sporlara çevrilirlər və belə qeyri­-aktiv vəziyyətdə uzun müddət qala bilirlər. Onların DNT-­si spor zülalları ilə əhatə edilmiş və A­DNT formasında olur. Bu halda DNT molekulu UB şüanın tə­sirinə 10 dəfə çox davamlı olur. Spor zülal­ları B­formadan A­formaya çevrilməkdə bakteriya DNT-­sinə kömək edir və əlveriş­siz şəraitdə DNT-­ni mühafizə edir.

DNT­nin ikiqat spirallarının mühüm xassələrindən biri onların yüksək aşkarlayı­cı rentgenstruktur analiz ilə aşkar olunan mikroheterogenliyidir. Bu, nukleotid qalıqlarının konformasiyasındakı incə fərqlər­lə şərtlənir ki, onların görünməsi zəncirdə nukleotidlərin yerləşmə ardıcıllığından asılıdır və xarakterik bükük və sınmaların əmələ gəlməsi ilə meydana çıxır. DNT mo­lekulunun quruluşunun belə xüsusiyyətləri şübhəsiz ki, onun fəaliyyəti ilə əlaqədardır.

DNT molekulunda təkrarlanan nukleo­tid ardıcıllıqları (palindromlar) olan zaman cütlər yalnız qarşı­qarşıya olan (əks) zəncir­lərin əsasları arasında deyil, həm də bir zəncir çərçivəsində əsaslar arasında forma­laşa bilir ki, bu da hidrogen rabitələri ilə birləşmiş özünəməxsus sancaq ilgəklərinin yaranmasına imkan yaradır.

DNT məhlulların qızdırılması, pH-­ın dəyişməsi, ion quvvəsinin azalması, bir sıra üzvi maddələrin, digər birləşmələrin və faktorların təsiri ilə DNT-­nin denaturasi­yası – cüt əsaslar arasındakı hidrogen ra­bitələrinin qırılması və ikiqat spiralın mün­təzəm quruluşunun dağılması hesabına zəncirlər bir­birindən tam ayrılır. İkiqat spiralı stabilləşdirən molekuldaxili qarşılıqlı təsirlərin kooperativ xarakteri hesabına bu proses faza keçidini xatırladır və bu­ na görə DNT-­nin əriməsi adlanır. İkiqat spiralın əmələ gəlməsi üçün optimal şərait­ də DNT­-nin ayrı­-ayrı komplementar zəncirləri əvvəlki ikiqat spiral quruluşu bərpa etməklə (DNT-­nin renaturasiyası) reasso­ siasiya qabiliyyətinə malikdir. Termiki de­naturasiya, yaxud ərimə 80 – 90°C­-də baş verir, soyuyan zaman isə ikiqat DNT mole­kulu bərpa olunur. Bu xassə DNT, yaxud DNT və RNT molekullarının nukleotid ar­dıcıllıqlarında oxşarlıq dərəcəsini, onların təşkil xüsusiyyətlərini, o cümlədən tək­rarların mövcudluğunu və sayını aşkar etməyə imkan verən nuklein turşularının molekulyar hibridləşmə metodunun əsasında durur.

Müxtəlif orqanizmlərin DNT moleku­lunda nukleotid qalıqlarının növbələşən ardıcıllığı (birinci quruluş) qəti olaraq fərdi­dir, DNT­nin bir molekulunu digərindən və uyğun olaraq bir geni, yaxud tənzimləyici genetik elementi digərindən fərqləndirən mühüm xüsusiyyətidir. DNT molekullarının ölçüsü bir neçə min nukleotid cütündən (plazmid və bəzi viruslar) yüz minlərlə cütə qədər (ali orqanizmlərdə) dəyişir. Müxtəlif orqanizmlərdə DNT­nin miqdarı da fərqli­dir, onu əmələ gətirən nukleotidlərin sayına görə bakteriyalarda 5·106, ali bitki genom­larında isə 2·1011 nukleotid cütü təşkil edir (haploid genomuna görə hesablanmış). Bu nəhəng molekullar hüceyrə, yaxud virus­larda çox kompakt qablaşmışdır. Prokariot nukleotiddə belə qablaşma az miqdarda xüsusi zülallar və ribonuklein turşularının (RNT) hesabına təmin olunduğu ehtimal edilir. Universal histon və bəzi qeyri­histon zülallar dəstinin köməyilə xromosomun əsas komponentinin­-xromatinin yaranma­sına səbəb olan eukariot DNT-­nin qablaş­ masının bir neçə səviyyəsi xarakterizə olunmuşdur. Məs., insanın ən böyük xro­mosomunun DNT-­nin uz. 8 sm olduğu hal­da, mitoz zamanı spirallaşmış vəziyyətdə xromosomda onun uz. 5 mkm­-dan çox de­yildir.

Eukariotların somatik hüceyrələrinin nüvələrində DNT molekulu iki nüsxədə olur. Hər bir pro­- və eukariot xromosomun­ da yalnız bir ikispirallı DNT molekulu var. Virusların müəyyən qisminin genomları həmçinin ikispirallı DNT ilə təmsil olunmuş və yalnız bəzi faqların genomu birzəncirli hаlqаvi, yaxud xətti DNT molekulundan ibarətdir.

Prokariot xromosomların, plazmidlərin, bir çox virusların, mitoxondrilərin və xloro­plastların ikisaplı DNT molekulları həlqəvi qapanmışdır. Bu zaman əgər zəncir kova­lent­fasiləsizdirsə (yəni bütün fosfodiefir rabitələri qapanmışsa), onda ikiqat spiralın sapları bir neçə dəfə bir-­biri ilə kəsişdikləri, yaxud birləşdikləri üçün tsiklik DNT yüksəkspirallaşmış formada ola bilər. Hü­ceyrədə superburumlar topoizomeraza fer­mentlərinin iştirakı ilə yaranır və dağılır. Tsiklik yüksəkspirallaşmış DNT onun xətti formasına nisbətən müəyyən enerji ehtiya­tına malikdir və buna görə superburmaların yaranması DNT-­nin fəaliyyəti üçün vacibdir (məs., replikasiya zamanı meydana çıxan topoloji çətinlikləri aradan götürməyə im­kan verir). Bundan başqa, superburma­ların olması hesabına onun makromoleku­lunda qeyri­adi quruluşlar yarana bilər: xaçabənzər quruluşlar (palindromlarda), Z­forma, üçsaplı sahələr, yaxud H­forma (homopurin­homopirimidin bloklarda) yarana bilər.

DNT­-nin biosintezi (replikasiya) DNT­ polimeraza fermentlərin və köməkçi zülal­ların böyük bir qrupunun birgə iştirakı za­manı matrisa sintezi yolu ilə həyata keçirilir və hüceyrənin xüsusi tənzimləyici sistem­lərinin nəzarəti altında gedir. DNT­-nin istənilən sahəsi Polimeraza Zəncir Reak­siyası ilə in vitro amplifikasiya oluna bilər. Replikasiyanın in vivo gedişində, həm­çinin onun sona çatmasından sonra az sayda müəyyən sitozin qalıqlarının 5­ metilsitozin əmələ gəlməsilə nəticələnən metilləşməsi baş verir, bu DNT modifi­ kasiyasının spesifik prosesini təmsil edir və onun sonrakı fəaliyyəti ilə bilavasitə bağlıdır. DNT-­nin metilləşməsi və metil­sizləşməsi embrio­ və qametogenez pro­seslərində mühüm rol oynayır.

Orqanizmlərin həyat fəaliyyətində onların DNT-­si xarici amillərin təsiri altında azotlu əsasların quruluşunun pozulması ilə müşayiət olunan müxtəlif zədələyici təsirlə­rə məruz qala bilər. Təkamülün gedişində hüceyrələr DNT­-nin ilkin quruluşunun bər­pasını təmin edən (reparasiya) müdafiə me­xanizmlərini inkişaf etdirmişdir.

Hüceyrədə DNT spesifik fermentlər­ dezoksiribonukleazalarla parçalanır. Bunla­rın arasında ən çox məlum olan hüceyrəni yad DNT­-dən qoruyan və gen mühəndisli­ yində geniş istifadə olunan restriksiya endo­ nukleazalarıdır.

1970 illərin əvvəllərində F. Senger və başqaları tərəfindən DNT molekulların nukleotid ardıcıllıqlarını təyin edən səmərəli metodlar hazırlanmışdır. 20 əsrin sonunda bu metodların əsasında DNT-­nin sekvens edilməsi üçün güclü avtomatlaşdırılmış tex­nologiya yaradılmış və onun vasitəsilə bir çox virusların, mitoxondrilərin, xloroplast­ların, bakteriyaların, bitki və heyvanların tam genomlarının DNT-­nin birinci quru­luşu təyin edilmişdir. 2004 ilə qədər insanın tam genomunun nukleotid ardıcıllığının tə­yin edilməsi başa çatdırıldı. Bu işlər bioin­formatikanın inkişafına təkan vermiş və molekulyar genetikanın yeni bölməsi olan genomikanın əsasını qoymuşdur.

DNT­nin nukleotid ardıcıllığı haqqında məlumatlar rekombinant DNT molekulları­nın, yəni əvvəlcədən müəyyən olunmuş xassələrə malik molekulun yaradılması za­manı, müxtəlif orqanizmlərin DNT­-nin quruluş elementləri daxil edilmiş molekulların (bax Gen mühəndisliyi), həmçinin yeni zülalların konstruksiyası zamanı geniş istifa­də olunur. DNT­-nin birinci quruluşu haqqın­da biliklər irsi və onkoloji xəstəliklərin analizi, şəxsiyyətin identifikasiyası, müəy­yən genlərinin amplifikasiyası və ayrılması, tənzimləyici elementlərin və DNT­-nin funk­sional mühüm sahələrinin analizi zamanı vacibdir.

Əd.: W a t s o n J.D., C r i c k F.H.C. Molecular structure of nucleic acid. Nature, 1953, vol. 171; У о т­ с о н Дж. Молекулярная биология гена. М., 1967; Х а г г и с Дж., М и х и Д., М ю и р А., Р о б е р т с К., У о к е р П. Введение в молекулярную биоло­ гию. М., 1967; А г о л В.И., Б о г д а н о в А.А., Г в о з д е в В.А., Г р а г е р о в А.И., К о л ч и н  ­с к и й А.М., М и р з а б е к о в А.Д., Никифоров В.Г. Молекулярная биология. Структура и био­ синтез нуклеиновых кислот. М., 1990; С. М ю л ­ л е р. Нуклеиновые кислоты, От А до Я. М., 2013.