Rakus olev DNA on korraldatud nii, et see sobib hästi raku väiksuse piiridesse. Selle korraldamine hõlbustab ka õigete kromosoomide hõlpsat eraldamist rakkude jagunemisel. DNA tihedalt mähitud aste võib mõjutada ka seda, millised geenid sisse või välja lülitatakse, mõjutades teatud valkude võimet DNA-ga seonduda.
Selles postituses tutvume tihedalt pakitud DNA kõigi nende mõjude eripäradega.
DNA struktuur
DNA on suur kompleks, mis koosneb mitmest ehitusplokist, mida nimetatakse nukleotiidideks. Need nukleotiidid seonduvad omavahel, moodustades DNA ahelad. Need ahelad võivad seejärel paarituda, tuginedes nukleotiidide komplementaarsetele järjestustele. Nende kiudude sidumine moodustab nn topeltheeliksi struktuuri.
Seejärel keeratakse DNA topeltheeliks ümber teatud valkude, mida nimetatakse histoonideks. See võimaldab DNA-d tihedamalt mähkida ja võtab rakus seetõttu vähem ruumi. DNA suudab veelgi tihendada, kui histoonid satuvad üksteise lähedusse. See veelgi tihedam DNA mähis põhjustab tihedalt mähitud või kondenseerunud kromosoomide moodustumist.
Kromosoomide kondenseerumine
Kogu raku eluea jooksul on DNA ainult lõdvalt ümbritsetud histoonide ümber ega ole kondenseerunud kromosomaalses vormis. Kromosoomide tihedam mähkimine ehk kondenseerumine toimub ainult mitoosi ehk rakkude jagunemise käigus. Mitoosi ajal kondenseeruvad kromosoomid nii, et iga kromosoom on eraldi üksus.
Enne mitoosi kopeerib rakk oma DNA nii, et see sisaldab kahte kromosoomi koopiat. Kromosoomid joonduvad mitoosi ajal raku keskel, kromosoomipaaridega kõrvuti. Lahtri jagunemisel läheb üks koopia igale saadud lahtrile.
Kui kromosoomid ei rivistu korralikult, võivad tekkida tõsised geneetilised kõrvalekalded, mis võivad viia raku surma või vähini. DNA kondenseerimine tihedalt pakitud kromosoomideks muudab kromosoomide joondumise ja eraldumise protsessi mitoosi ajal tõhusamaks.
Kuidas geen väljendub
Geeniekspressioon ehk geeni sisselülitamise ja transkribeerimise protsess on keeruline protsess. See hõlmab teatud valkude, tuntud kui transkriptsioonifaktorid, seondumist geeni selle osaga, mis reguleerib selle ekspressiooni. Enamik transkriptsioonifaktoreid soodustavad geeni ekspressiooni; mõned transkriptsioonifaktorid takistavad siiski geeni ekspresseerimist, teisisõnu selle välja lülitamist.
Kui transkriptsioonifaktor lülitab geeni sisse, liigub valk, mida nimetatakse RNA polümeraasiks, mööda DNA-d ja moodustab RNA komplementaarse järjestuse, mis seejärel muutub valguks.
Mõju geeniekspressioonile
DNA mähkimise viis võib mõjutada geeniekspressiooni või millised geenid on sisse lülitatud. Kui kromosoomid on tihedalt kondenseerunud, mähitakse DNA väga tihedalt, mis muudab transkriptsioonifaktorite seondumise DNA-ga raskeks. Kui DNA on histoonide ümber vähem tihedalt mähitud, võivad histoonid ise mõjutada geeniekspressiooni.
Histoonidel võib esineda modifikatsioone, näiteks fosfaatrühmade seondumist, ja need modifikatsioonid võivad põhjustada DNA seondumist histoonidega enam-vähem tihedalt. Ainult histoonidega lõdvalt seotud DNA piirkonnad on transkriptsioonifaktoritele ja RNA polümeraasile paremini ligipääsetavad, mis muudab nende geenide sisselülitamise lihtsamaks. Kui DNA on histoonidega tihedamalt seotud, on transkriptsioon siiski raskem faktorid ja RNA polümeraas seonduvad DNA-ga, muutes tõenäolisemaks nende geenide pöördumise väljas.