細胞内のDNAは、細胞の小さなサイズにうまく収まるように構成されています。 その組織はまた、細胞分裂中に正しい染色体を簡単に分離することを容易にします。 DNAがしっかりと包まれている程度も、特定のタンパク質がDNAに結合する能力に影響を与えることにより、どの遺伝子がオンまたはオフになるかに影響を与える可能性があります。
この投稿では、しっかりと包まれたDNAのこれらの効果のそれぞれの詳細について説明します。
DNAの構造
DNAは大きな複合体であり、ヌクレオチドと呼ばれるいくつかの構成要素で構成されています。 これらのヌクレオチドは互いに結合してDNAの鎖を形成します。 次に、これらの鎖は、ヌクレオチドの相補的配列に基づいて対になることができる。 これらのストランドのペアリングは、二重らせん構造として知られているものを形成します。
次に、DNAの二重らせんがヒストンと呼ばれる特定のタンパク質に巻き付けられます。 これにより、DNAをよりしっかりと包み込むことができるため、細胞内で占めるスペースが少なくなります。 DNAは、ヒストンが互いに近接することでさらに凝縮する可能性があります。 DNAのこのさらにきつい巻きは、しっかりと包まれた、または凝縮された染色体の形成を引き起こします。
染色体凝縮
細胞の寿命のほとんどを通して、DNAはヒストンの周りに緩く包まれているだけであり、凝縮した染色体の形ではありません。 染色体のより緊密なラッピングまたは凝縮は、細胞分裂のプロセスである有糸分裂中にのみ発生します。 有糸分裂の間、染色体は凝縮し、各染色体は別個のユニットになります。
有糸分裂の前に、細胞はそのDNAをコピーして、各染色体の2つのコピーを含みます。 染色体は、有糸分裂中に細胞の中央で整列し、染色体のペアが隣り合っています。 セルが分割されると、1つのコピーが結果の各セルに送られます。
染色体が適切に整列していない場合、重度の遺伝的異常が発生し、細胞の死や癌につながる可能性があります。 DNAを密集した染色体に凝縮すると、有糸分裂中の染色体の整列と分離のプロセスがより効率的になります。
遺伝子の発現方法
遺伝子発現、または遺伝子がオンになって転写されるプロセスは、複雑なプロセスです。 それは、転写因子として知られている特定のタンパク質の、その発現を調節する遺伝子の部分への結合を含みます。 ほとんどの転写因子は遺伝子の発現を促進します。 ただし、一部の転写因子は、遺伝子の発現を妨げる、つまり、遺伝子をオフにします。
転写因子が遺伝子をオンにすると、RNAポリメラーゼと呼ばれるタンパク質がDNAに沿って移動し、RNAの相補配列を形成し、それがタンパク質になります。
遺伝子発現への影響
DNAがどのように包まれているかは、遺伝子発現やどの遺伝子がオンになっているかに影響を与える可能性があります。 染色体がしっかりと凝縮していると、DNAは非常にしっかりと包まれ、転写因子がDNAに結合するのが困難になります。 DNAがヒストンにしっかりと巻き付いていない場合、ヒストン自体が遺伝子発現に影響を与える可能性があります。
リン酸基の結合などの修飾がヒストンで発生する可能性があり、これらの修飾により、DNAがヒストンに多かれ少なかれしっかりと結合する可能性があります。 ヒストンに緩く結合しているだけのDNAの領域は、転写因子とRNAポリメラーゼにアクセスしやすく、これらの遺伝子をより簡単にオンにすることができます。 しかし、DNAがヒストンにしっかりと結合していると、転写がより困難になります DNAに結合する因子とRNAポリメラーゼにより、これらの遺伝子が回転する可能性が高くなります オフ。