ДНК вътре в клетката е организирана така, че да се вписва добре в малкия размер на клетката. Неговата организация също улеснява лесното отделяне на правилните хромозоми по време на клетъчното делене. Степента, в която ДНК е плътно обвита, може също да повлияе кои гени са включени или изключени, като влияе върху способността на определени протеини да се свързват с ДНК.
В този пост ще разгледаме спецификата на всеки от тези ефекти на плътно обвитата ДНК.
Структура на ДНК
ДНК е голям комплекс, съставен от няколко градивни блока, известни като нуклеотиди. Тези нуклеотиди се свързват заедно, за да образуват вериги на ДНК. След това тези вериги могат да се сдвояват въз основа на комплементарни последователности на нуклеотидите. Сдвояването на тези нишки образува така наречената структура с двойна спирала.
След това двойната спирала на ДНК се увива около определени протеини, известни като хистони. Това позволява на ДНК да бъде по-плътно обвита и следователно да заема по-малко място в клетката. ДНК може да се кондензира още повече от хистоните, които се намират в непосредствена близост един до друг. Това още по-тясно навиване на ДНК причинява образуването на плътно увити или кондензирани хромозоми.
Хромозомна кондензация
През по-голямата част от живота на клетката ДНК е само слабо увита около хистоните и не е в кондензираната хромозомна форма. По-плътното обвиване или кондензиране на хромозомите се случва само по време на митоза, процес на клетъчно делене. По време на митозата хромозомите се кондензират, така че всяка хромозома е отделна единица.
Преди митозата клетката копира своята ДНК, така че да съдържа две копия от всяка хромозома. Хромозомите се подравняват в средата на клетката по време на митоза, с двойките хромозоми една до друга. Когато клетката се раздели, едно копие отива във всяка от получените клетки.
Ако хромозомите не се подредят правилно, могат да възникнат тежки генетични аномалии, които могат да доведат до смърт на клетката или рак. Кондензирането на ДНК в плътно опаковани хромозоми прави процеса на подравняване и разделяне на хромозомите по време на митоза по-ефективен.
Как се изразява ген
Експресията на гена или процесът на ген, който се включва и транскрибира, е сложен процес. Той включва свързването на определени протеини, известни като транскрипционни фактори, към частта от гена, която регулира неговата експресия. Повечето транскрипционни фактори насърчават експресията на ген; някои транскрипционни фактори обаче предотвратяват експресията на гена, с други думи, изключването му.
След като транскрипционният фактор включи ген, протеин, наречен РНК полимераза, се движи по ДНК и образува допълнителна последователност на РНК, която след това се превръща в протеин.
Ефект върху генната експресия
Начинът на обвиване на ДНК може да повлияе на генната експресия или кои гени са включени. Когато хромозомите са плътно кондензирани, ДНК се обвива много плътно, което затруднява транскрипционните фактори да се свързват с ДНК. Когато ДНК е по-малко плътно обвита около хистоните, самите хистони могат да повлияят на генната експресия.
Модификации, като свързване на фосфатни групи, могат да се появят върху хистоните и тези модификации могат да накарат ДНК да се свърже повече или по-малко плътно с хистоните. Областите на ДНК, които са слабо свързани с хистоните, са по-достъпни за транскрипционните фактори и РНК полимеразата, което прави тези гени по-лесни за включване. Когато ДНК е свързана по-плътно с хистоните, обаче, е по-трудно за транскрипция фактори и РНК полимераза, за да се свържат с ДНК, което прави по-вероятно тези гени да бъдат превърнати изключен.