DNA'et inde i en celle er organiseret, så det passer godt inden i den lille størrelse af en celle. Dens organisation letter også let adskillelse af de korrekte kromosomer under celledeling. Graden af, hvor DNA er tæt indpakket, kan også påvirke, hvilke gener der tændes eller slukkes ved at påvirke visse proteins evne til at binde til DNA'et.
I dette indlæg skal vi gennemgå detaljerne i hver af disse effekter af tæt indpakket DNA.
Struktur af DNA
DNA er et stort kompleks, der består af flere byggesten kendt som nukleotider. Disse nukleotider binder sammen for at danne DNA-tråde. Disse tråde kan derefter parres, baseret på komplementære sekvenser af nukleotiderne. Parringen af disse tråde danner det, der er kendt som en dobbelt-helix-struktur.
Den dobbelte DNA-helix vikles derefter rundt om visse proteiner kendt som histoner. Dette gør det muligt for DNA at blive tættere indpakket og derfor optage mindre plads i cellen. DNA'et kan kondensere yderligere ved at histonerne kommer tæt på hinanden. Denne endnu strammere vikling af DNA forårsager dannelse af tæt indpakket eller kondenseret kromosom.
Kromosom kondens
Gennem det meste af en celles levetid er DNA'et kun løst viklet rundt om histonerne og er ikke i den kondenserede kromosomform. Den strammere indpakning eller kondensering af kromosomerne sker kun under mitose, processen med celledeling. Under mitose kondenseres kromosomerne, så hvert kromosom er en særskilt enhed.
Før mitose kopierer cellen sit DNA, så den indeholder to kopier af hvert kromosom. Kromosomerne justeres midt i cellen under mitose med kromosomeparene ved siden af hinanden. Når cellen deler sig, går en kopi til hver af de resulterende celler.
Hvis kromosomerne ikke stemmer overens ordentligt, kan der opstå alvorlige genetiske abnormiteter, som kan føre til celle eller kræft. Kondensering af DNA'et til tæt pakket kromosomer gør processen med kromosomjustering og -separation under mitose mere effektiv.
Hvordan et gen udtrykkes
Genekspression eller processen med at gen tændes og transskriberes er en kompleks proces. Det involverer binding af visse proteiner, kendt som transkriptionsfaktorer, til den del af genet, der regulerer dets ekspression. De fleste transkriptionsfaktorer fremmer ekspression af et gen; nogle transkriptionsfaktorer forhindrer imidlertid et gen i at blive udtrykt, med andre ord at slå det fra.
Når en transkriptionsfaktor tænder et gen, bevæger et protein kaldet RNA-polymerase sig langs DNA'et og danner en komplementær sekvens af RNA, som derefter bliver til protein.
Effekt på genekspression
Den måde, hvorpå DNA pakkes ind, kan påvirke genekspression, eller hvilke gener der er tændt. Når kromosomerne er tæt kondenseret, pakkes DNA'et meget tæt, hvilket gør det vanskeligt for transkriptionsfaktorer at binde til DNA'et. Når DNA er mindre tæt viklet rundt om histonerne, kan histonerne selv påvirke genekspression.
Modifikationer, såsom binding af phosphatgrupper, kan forekomme på histonerne, og disse modifikationer kan få DNA'et til at binde mere eller mindre tæt til histonerne. Regioner af DNA'et, der kun er løst bundet til histonerne, er mere tilgængelige for transkriptionsfaktorer og RNA-polymerase, hvilket gør disse gener lettere at tænde. Når DNA'et er bundet tættere til histonerne, er det imidlertid vanskeligere for transkription faktorer og RNA-polymerase til at binde til DNA, hvilket gør det mere sandsynligt, at disse gener bliver drejet af.