DNA di dalam sel diatur sedemikian rupa sehingga cocok dengan ukuran sel yang kecil. Organisasinya juga memudahkan pemisahan kromosom yang benar selama pembelahan sel. Sejauh mana DNA terbungkus rapat juga dapat memengaruhi gen mana yang dihidupkan atau dimatikan, dengan memengaruhi kemampuan protein tertentu untuk mengikat DNA.
Dalam posting ini, kita akan membahas secara spesifik masing-masing efek DNA yang terbungkus rapat ini.
Struktur DNA
DNA adalah kompleks besar, terdiri dari beberapa blok bangunan yang dikenal sebagai nukleotida. Nukleotida ini mengikat bersama untuk membentuk untaian DNA. Untaian ini kemudian dapat berpasangan, berdasarkan urutan nukleotida yang saling melengkapi. Pasangan untaian ini membentuk apa yang dikenal sebagai struktur heliks ganda.
Heliks ganda DNA kemudian melilit protein tertentu yang dikenal sebagai histon. Ini memungkinkan DNA terbungkus lebih rapat dan karena itu mengambil lebih sedikit ruang di dalam sel. DNA dapat memadat lebih jauh oleh histon yang mendekat satu sama lain. Penggulungan DNA yang lebih erat ini menyebabkan pembentukan kromosom yang terbungkus rapat, atau terkondensasi.
Kondensasi Kromosom
Sepanjang sebagian besar kehidupan sel, DNA hanya melilit secara longgar di sekitar histon dan tidak dalam bentuk kromosom yang kental. Pembungkusan yang lebih rapat, atau pemadatan, dari kromosom hanya terjadi selama mitosis, proses pembelahan sel. Selama mitosis, kromosom memadat sehingga setiap kromosom adalah unit yang berbeda.
Sebelum mitosis, sel menyalin DNA-nya sehingga mengandung dua salinan dari setiap kromosom. Kromosom sejajar di tengah sel selama mitosis, dengan pasangan kromosom bersebelahan. Ketika sel membelah, satu salinan masuk ke masing-masing sel yang dihasilkan.
Jika kromosom tidak berbaris dengan benar, kelainan genetik yang parah dapat terjadi, yang dapat menyebabkan kematian sel atau kanker. Memadatkan DNA menjadi kromosom yang padat membuat proses penyelarasan dan pemisahan kromosom selama mitosis lebih efisien.
Bagaimana Gen Diekspresikan
Ekspresi gen, atau proses gen dihidupkan dan ditranskripsi, adalah proses yang kompleks. Ini melibatkan pengikatan protein tertentu, yang dikenal sebagai faktor transkripsi, ke bagian gen yang mengatur ekspresinya. Kebanyakan faktor transkripsi mempromosikan ekspresi gen; namun, beberapa faktor transkripsi mencegah gen diekspresikan, dengan kata lain, mematikannya.
Setelah faktor transkripsi mengaktifkan gen, protein yang disebut RNA polimerase bergerak di sepanjang DNA dan membentuk urutan komplementer RNA, yang kemudian menjadi protein.
Efek pada Ekspresi Gen
Cara DNA dibungkus dapat memengaruhi ekspresi gen, atau gen mana yang dihidupkan. Ketika kromosom terkondensasi rapat, DNA terbungkus sangat rapat, sehingga sulit bagi faktor transkripsi untuk mengikat DNA. Ketika DNA kurang erat melilit histon, histon itu sendiri dapat mempengaruhi ekspresi gen.
Modifikasi, seperti pengikatan gugus fosfat, dapat terjadi pada histon dan modifikasi ini dapat menyebabkan DNA mengikat lebih atau kurang erat pada histon. Daerah DNA yang hanya terikat secara longgar pada histon lebih mudah diakses oleh faktor transkripsi dan RNA polimerase, membuat gen tersebut lebih mudah diaktifkan. Namun, ketika DNA terikat lebih erat pada histon, lebih sulit untuk transkripsi faktor dan RNA polimerase untuk mengikat DNA, membuatnya lebih mungkin bahwa gen tersebut akan berubah mati.