DNA unutar stanice organizirana je tako da se dobro uklapa u malu veličinu stanice. Njegova organizacija također olakšava lako razdvajanje ispravnih kromosoma tijekom stanične diobe. Stupanj čvrstog umotavanja DNK također može utjecati na to koji su geni uključeni ili isključeni, utječući na sposobnost određenih proteina da se vežu za DNK.
U ovom ćemo postu preći kroz detalje svakog od ovih učinaka čvrsto zamotane DNA.
Struktura DNA
DNA je veliki kompleks, sastavljen od nekoliko gradivnih blokova poznatih kao nukleotidi. Ti se nukleotidi vežu zajedno i tvore lance DNA. Zatim se te niti mogu upariti, na temelju komplementarnih sekvenci nukleotida. Uparivanje ovih niti stvara ono što je poznato kao struktura dvostruke zavojnice.
Dvostruka zavojnica DNA tada se omota oko određenih proteina poznatih kao histoni. To omogućuje DNK da se čvršće zamota i tako zauzme manje prostora unutar stanice. DNK se može dodatno kondenzirati histonima koji dolaze u neposrednoj blizini. Ovo još čvršće namotavanje DNA uzrokuje stvaranje čvrsto omotanih ili zgusnutih kromosoma.
Kondenzacija kromosoma
Tijekom većeg dijela života stanice, DNA je samo labavo omotana oko histona i nije u zgusnutom kromosomskom obliku. Čvršće zamatanje ili zgušnjavanje kromosoma događa se samo tijekom mitoze, procesa stanične diobe. Tijekom mitoze, kromosomi se kondenziraju tako da je svaki kromosom zasebna jedinica.
Prije mitoze, stanica kopira svoju DNK tako da sadrži dvije kopije svakog kromosoma. Kromosomi se tijekom mitoze poravnaju u sredini stanice, s parovima kromosoma jedan pored drugog. Kad se stanica podijeli, jedna kopija ide u svaku od nastalih stanica.
Ako se kromosomi ne poređaju pravilno, mogu se dogoditi ozbiljne genetske abnormalnosti, što može dovesti do smrti stanice ili raka. Kondenzacijom DNA u čvrsto spakirane kromosome čini postupak poravnavanja i razdvajanja kromosoma tijekom mitoze učinkovitijim.
Kako se gen izražava
Ekspresija gena ili postupak uključivanja i prepisivanja gena složen je proces. Uključuje vezivanje određenih proteina, poznatih kao transkripcijski faktori, na dio gena koji regulira njegovu ekspresiju. Većina čimbenika transkripcije potiče ekspresiju gena; međutim, neki čimbenici transkripcije sprječavaju ekspresiju gena, drugim riječima, njegovo isključivanje.
Jednom kada transkripcijski faktor uključi gen, protein nazvan RNA polimeraza kreće se duž DNA i tvori komplementarni slijed RNA, koji zatim postaje protein.
Učinak na ekspresiju gena
Način na koji je DNA omotana može utjecati na ekspresiju gena ili na to koji su geni uključeni. Kada su kromosomi čvrsto kondenzirani, DNA se omota vrlo čvrsto, što otežava vezivanje transkripcijskih čimbenika za DNK. Kada je DNA manje čvrsto omotana oko histona, sami histoni mogu utjecati na ekspresiju gena.
Na histonima se mogu dogoditi modifikacije, poput vezivanja fosfatnih skupina, koje mogu uzrokovati da se DNA više ili manje čvrsto veže za histone. Regije DNA koje su samo slabo povezane s histonima dostupnije su transkripcijskim faktorima i RNA polimerazi, što olakšava uključivanje tih gena. Međutim, kada se DNK čvršće veže za histone, to je teže za transkripciju čimbenici i RNA polimeraza da se vežu za DNA, što čini vjerojatnije da će ti geni biti pretvoreni isključiti.