एक कोशिका में फिट होने के लिए डीएनए को कैसे व्यवस्थित किया जाता है?

आपके शरीर में लगभग 50 ट्रिलियन कोशिकाएं हैं। उनमें से लगभग सभी में डीएनए है - इसके दो मीटर, वास्तव में। यदि आप उस सारे डीएनए को एक-दूसरे से जोड़ दें तो आपके पास इतनी लंबी डोरी होगी कि वह पृथ्वी का ढाई लाख बार चक्कर लगा सके। फिर भी, किसी तरह, डीएनए को आपके शरीर के अंदर न केवल फिट करने के लिए पर्याप्त रूप से पैक किया जाता है, बल्कि आपके शरीर को बनाने वाली कोशिकाओं के छोटे नाभिक में फिट हो जाता है। आपका शरीर इसे उसी तरह से प्रबंधित करता है जैसे आप रस्सियों के संग्रह या धागे के इंद्रधनुष को व्यवस्थित करने का प्रबंधन करते हैं: यह एक साथ स्पूल और लूप करता है।

डीएनए के एक अणु में एडेनिन, साइटोसिन, गुआनिन और थाइमिन अणुओं की एक लंबी श्रृंखला होती है जो चीनी और फॉस्फेट समूहों के साथ जुड़ी होती है। डीएनए अणु शायद ही कभी अपने आप मौजूद होते हैं; वे आम तौर पर प्रसिद्ध डबल हेलिक्स कॉन्फ़िगरेशन में एक दूसरे के चारों ओर घाव के पूरक तारों में जोड़े जाते हैं। धागे के दो स्ट्रैंड की तरह, डबल-स्ट्रैंडेड डीएनए एक तरह की रासायनिक सुरक्षा प्रदान करता है जो दोनों को एक साथ एक से अधिक मजबूत बनाता है। यह डबल-स्ट्रैंडिंग डीएनए को एक तंग पैकेज में पैक करने का पहला तंत्र है, जो दो मीटर लंबाई को घटाकर एक कर देता है।

यदि आपके पास 50 गज का धागा होता, तो आप इसे केवल ढेर में नहीं गिराना चाहेंगे। इसके बजाय, आप एक स्पूल प्राप्त करेंगे और उसके चारों ओर धागा लपेटेंगे। यही काम आपका शरीर डीएनए के साथ करता है। यह डीएनए के लिए स्पूल के रूप में हिस्टोन नामक अणुओं के समूह का उपयोग करता है। स्थिति आपके धागे के स्पूल की तुलना में थोड़ी अधिक जटिल है, हालांकि, क्योंकि आपके शरीर को अलग-अलग समय पर आपके डीएनए के विभिन्न हिस्सों तक पहुंचने में सक्षम होना चाहिए। तो एक बड़े स्पूल के बजाय जिसे बीच में कहीं जाने के लिए बहुत कुछ खोलना होगा, आपका शरीर आपके डीएनए में एक के बाद एक लूप बनाते हुए बहुत सारे छोटे स्पूल बनाता है। स्पूल किए गए डीएनए के उन छोटे छोरों को न्यूक्लियोसोम कहा जाता है, और प्रत्येक गुणसूत्र में सैकड़ों हजारों होते हैं। परिणामी संरचना को आमतौर पर "मोतियों की स्ट्रिंग" कहा जाता है। यह स्पूलिंग डीएनए की लंबाई को लगभग एक मीटर से घटाकर लगभग 14 सेंटीमीटर कर देता है।

डीएनए को संकुचित करने का अगला चरण उतना अच्छी तरह से समझा नहीं गया है, भले ही परिणाम ज्ञात हों। किसी तरह, न्यूक्लियोसोम एक दूसरे के चारों ओर हवा करते हैं, शायद डेज़ी पर पंखुड़ियों की तरह अगर प्रत्येक पंखुड़ी एक लंबवत न्यूक्लियोसोम होती है। फिर न्यूक्लियोसोम के गोलाकार लूप एक दूसरे के ऊपर सर्पिल होते हैं। परिणाम एक संरचना है जिसे 30-नैनोमीटर फाइबर कहा जाता है, क्योंकि यह एक मीटर व्यास का 30 अरबवां तार है। वह 30-नैनोमीटर फाइबर फिर अपने आप पर लूप करता है, और फिर लूप फिर से अपने आप पर लूप करते हैं - अब धागे के स्पूल की तुलना में यार्न की एक कंकाल की तरह। कोइलिंग का वह स्तर डीएनए को सेल न्यूक्लियस में फिट करने के लिए पर्याप्त है।

जब कोई कोशिका विभाजित होती है, तो वह स्वयं की दो पूर्ण प्रतियों में विभाजित हो जाती है। उन दो पूर्ण प्रतियों में डीएनए के दो सेट शामिल हैं। दोहराव की तैयारी के लिए, गुणसूत्रों को और भी अधिक संघनित किया जाता है, एक सेलुलर जीवन चरण में मेटाफ़ेज़ कहा जाता है। मेटाफ़ेज़ में, डीएनए में लूपों पर इतने लूप होते हैं कि यह अपनी मूल लंबाई के एक-दस हज़ारवें हिस्से में संकुचित हो जाता है। वे संकुचित रूप खोजे गए डीएनए के पहले रूप थे।