डीएनए को क्रोमोसोम में कसकर लपेटने का क्या फायदा है?

एक कोशिका के अंदर के डीएनए को व्यवस्थित किया जाता है ताकि यह कोशिका के छोटे आकार के भीतर अच्छी तरह से फिट हो जाए। इसका संगठन कोशिका विभाजन के दौरान सही गुणसूत्रों के आसान पृथक्करण की सुविधा भी देता है। जिस हद तक डीएनए को कसकर लपेटा जाता है, वह यह भी प्रभावित कर सकता है कि कौन से जीन चालू या बंद हैं, कुछ प्रोटीनों की डीएनए से बंधने की क्षमता को प्रभावित करके।

इस पोस्ट में, हम कसकर लिपटे डीएनए के इन प्रभावों में से प्रत्येक की बारीकियों पर जाने वाले हैं।

डीएनए एक बड़ा परिसर है, जिसमें कई बिल्डिंग ब्लॉक्स होते हैं जिन्हें न्यूक्लियोटाइड कहा जाता है। ये न्यूक्लिओटाइड्स आपस में जुड़कर डीएनए की किस्में बनाते हैं। न्यूक्लियोटाइड के पूरक अनुक्रमों के आधार पर ये किस्में जोड़ी जा सकती हैं। इन धागों की जोड़ी एक डबल-हेलिक्स संरचना के रूप में जानी जाती है।

डीएनए के डबल हेलिक्स को फिर कुछ प्रोटीनों के चारों ओर लपेटा जाता है जिन्हें हिस्टोन कहा जाता है। यह डीएनए को अधिक कसकर लपेटने की अनुमति देता है और इसलिए कोशिका के भीतर कम जगह लेता है। हिस्टोन के एक दूसरे के निकट आने से डीएनए और भी सघन हो सकता है। डीएनए की यह और भी कड़ी घुमावदारता कसकर लिपटे, या संघनित, गुणसूत्रों के निर्माण का कारण बनती है।

एक कोशिका के अधिकांश जीवन के दौरान, डीएनए केवल हिस्टोन के चारों ओर शिथिल रूप से लिपटा होता है और संघनित गुणसूत्र रूप में नहीं होता है। गुणसूत्रों का सख्त लपेटना, या संघनन, केवल समसूत्रण के दौरान होता है, कोशिका विभाजन की प्रक्रिया। समसूत्रण के दौरान, गुणसूत्र संघनित हो जाते हैं ताकि प्रत्येक गुणसूत्र एक अलग इकाई हो।

माइटोसिस से पहले, कोशिका अपने डीएनए की प्रतिलिपि बनाती है ताकि इसमें प्रत्येक गुणसूत्र की दो प्रतियां हों। समसूत्रण के दौरान गुणसूत्र कोशिका के मध्य में एक दूसरे के बगल में गुणसूत्रों के जोड़े के साथ संरेखित होते हैं। जब कोशिका विभाजित होती है, तो प्रत्येक परिणामी कोशिका में एक प्रति जाती है।

यदि गुणसूत्र ठीक से पंक्तिबद्ध नहीं होते हैं, तो गंभीर आनुवंशिक असामान्यताएं हो सकती हैं, जिससे कोशिका या कैंसर की मृत्यु हो सकती है। डीएनए को कसकर पैक किए गए गुणसूत्रों में संघनित करने से समसूत्रण के दौरान गुणसूत्र संरेखण और पृथक्करण की प्रक्रिया अधिक कुशल हो जाती है।

जीन अभिव्यक्ति, या जीन की प्रक्रिया को चालू और स्थानांतरित किया जा रहा है, एक जटिल प्रक्रिया है। इसमें कुछ प्रोटीनों का बंधन शामिल है, जिन्हें प्रतिलेखन कारक के रूप में जाना जाता है, जीन के उस हिस्से से जो इसकी अभिव्यक्ति को नियंत्रित करता है। अधिकांश प्रतिलेखन कारक जीन की अभिव्यक्ति को बढ़ावा देते हैं; हालांकि, कुछ प्रतिलेखन कारक जीन को व्यक्त होने से रोकते हैं, दूसरे शब्दों में, इसे बंद कर देते हैं।

एक बार प्रतिलेखन कारक एक जीन को चालू करता है, आरएनए पोलीमरेज़ नामक एक प्रोटीन डीएनए के साथ चलता है और आरएनए का एक पूरक अनुक्रम बनाता है, जो तब प्रोटीन बन जाता है।

जिस तरह से डीएनए लपेटा जाता है वह जीन अभिव्यक्ति को प्रभावित कर सकता है, या कौन से जीन चालू हैं। जब गुणसूत्रों को कसकर संघनित किया जाता है, तो डीएनए बहुत कसकर लपेटा जाता है, जिससे प्रतिलेखन कारकों को डीएनए से बांधना मुश्किल हो जाता है। जब डीएनए को हिस्टोन के चारों ओर कम कसकर लपेटा जाता है, तो हिस्टोन स्वयं जीन अभिव्यक्ति को प्रभावित कर सकते हैं।

संशोधन, जैसे फॉस्फेट समूहों के बंधन, हिस्टोन पर हो सकते हैं और इन संशोधनों के कारण डीएनए हिस्टोन को कम या ज्यादा कसकर बांध सकता है। डीएनए के ऐसे क्षेत्र जो केवल हिस्टोन से शिथिल रूप से बंधे होते हैं, प्रतिलेखन कारकों और आरएनए पोलीमरेज़ के लिए अधिक सुलभ होते हैं, जिससे उन जीनों को चालू करना आसान हो जाता है। जब डीएनए हिस्टोन से अधिक मजबूती से बंधा होता है, हालांकि, प्रतिलेखन के लिए यह अधिक कठिन होता है कारकों और आरएनए पोलीमरेज़ को डीएनए से बाँधने के लिए, जिससे यह अधिक संभावना है कि उन जीनों को बदल दिया जाएगा बंद।