A sejt belsejében lévő DNS úgy van rendezve, hogy jól illeszkedjen a sejt kis méretéhez. Szervezése megkönnyíti a helyes kromoszómák könnyű szétválasztását a sejtosztódás során. A DNS szoros burkoltságának mértéke az egyes fehérjék DNS-hez való kötődési képességének befolyásolásával is befolyásolhatja, hogy mely gének vannak be- vagy kikapcsolva.
Ebben a bejegyzésben áttekintjük a szorosan beburkolt DNS ezen hatásainak mindegyikét.
A DNS szerkezete
A DNS egy nagy komplex, amely több nukleotidként ismert építőelemből áll. Ezek a nukleotidok összekapcsolódva DNS-szálakat képeznek. Ezek a szálak ezután párosulhatnak, a nukleotidok komplementer szekvenciái alapján. Ezeknek a szálaknak a párosítása képezi az úgynevezett kettős spirálszerkezetet.
A DNS kettős spirálját ezután bizonyos fehérjék köré tekerik, amelyeket hisztonoknak neveznek. Ez lehetővé teszi a DNS szorosabb becsomagolását, és ezért kevesebb helyet foglal el a sejtben. A DNS még tovább kondenzálódhat azáltal, hogy a hisztonok közel kerülnek egymáshoz. A DNS ezen még szorosabb feltekerése szorosan beburkolt vagy kondenzált kromoszómák kialakulását idézi elő.
Kromoszóma kondenzáció
A sejtek egész életének nagy részében a DNS csak lazán van beburkolva a hisztonok köré, és nem kondenzált kromoszómális formában van. A kromoszómák szorosabb beburkolása vagy kondenzálása csak a mitózis, a sejtosztódás folyamata során következik be. A mitózis során a kromoszómák úgy kondenzálódnak, hogy mindegyik kromoszóma külön egység.
A mitózis előtt a sejt úgy másolja le DNS-ét, hogy mindkét kromoszómából két példány legyen. A kromoszómák a mitózis során a sejt közepén helyezkednek el, egymás mellett a kromoszómapárokkal. Amikor a cella megoszlik, egy-egy másolat kerül a kapott cellák mindegyikéhez.
Ha a kromoszómák nem sorakoznak megfelelően, súlyos genetikai rendellenességek léphetnek fel, amelyek a sejt halálához vagy rákhoz vezethetnek. A DNS szorosan csomagolt kromoszómákba történő kondenzálása hatékonyabbá teszi a kromoszóma igazodásának és elválasztásának folyamatát a mitózis során.
Hogyan fejeződik ki egy gén
A génexpresszió, vagy egy gén bekapcsolásának és átírásának folyamata összetett folyamat. Ez magában foglalja bizonyos fehérjék, úgynevezett transzkripciós faktorok megkötését a gén expresszióját szabályozó részéhez. A legtöbb transzkripciós faktor elősegíti egy gén expresszióját; egyes transzkripciós tényezők azonban megakadályozzák egy gén expresszióját, más szóval kikapcsolását.
Amint egy transzkripciós faktor bekapcsol egy gént, az RNS-polimeráz nevű fehérje a DNS mentén mozog, és egy komplementer RNS-szekvenciát képez, amely aztán fehérjévé válik.
Hatás a génexpresszióra
A DNS burkolásának módja befolyásolhatja a génexpressziót vagy azt, hogy mely gének vannak bekapcsolva. Amikor a kromoszómák szorosan kondenzálódnak, a DNS-t nagyon szorosan becsomagolják, ami megnehezíti a transzkripciós faktorok kötődését a DNS-hez. Amikor a DNS kevésbé szorosan van a hisztonok köré tekerve, maguk a hisztonok is befolyásolhatják a génexpressziót.
Módosítások, például foszfátcsoportok megkötése fordulhatnak elő a hisztonokon, és ezek a módosítások azt okozhatják, hogy a DNS többé-kevésbé szorosan kötődjön a hisztonokhoz. A DNS azon régiói, amelyek csak lazán kötődnek a hisztonokhoz, hozzáférhetőbbek a transzkripciós faktorok és az RNS-polimeráz számára, megkönnyítve e gének bekapcsolását. Ha a DNS szorosabban kötődik a hisztonokhoz, akkor a transzkripció nehezebb faktorok és az RNS-polimeráz kötődnek a DNS-hez, ami valószínűbbé teszi, hogy ezek a gének megforduljanak ki.