Ląstelės viduje esanti DNR yra sutvarkyta taip, kad ji gerai atitiktų mažą ląstelės dydį. Jo organizavimas taip pat palengvina lengvą teisingų chromosomų atskyrimą ląstelių dalijimosi metu. Tai, kiek DNR yra glaudžiai suvyniota, taip pat gali paveikti, kurie genai yra įjungti arba išjungti, veikdami tam tikrų baltymų gebėjimą prisijungti prie DNR.
Šiame įraše mes apžvelgsime kiekvieno iš šių sandariai suvyniotų DNR padarinių specifiką.
DNR struktūra
DNR yra didelis kompleksas, susidedantis iš kelių statybinių blokų, vadinamų nukleotidais. Šie nukleotidai susijungia ir sudaro DNR grandines. Tada šios sruogos gali susiporuoti, remdamosi komplementariomis nukleotidų sekomis. Šių sruogų poravimas sudaro vadinamąją dvigubos spiralės struktūrą.
Dviguba DNR spiralė apvyniojama aplink tam tikrus baltymus, vadinamus histonais. Tai leidžia DNR glaudžiau suvynioti, todėl ląstelėje užima mažiau vietos. DNR gali dar labiau kondensuotis histonams artėjant vienas prie kito. Šis dar griežtesnis DNR apvija lemia sandariai suvyniotų arba sutirštėjusių chromosomų susidarymą.
Chromosomų kondensacija
Didžiąją ląstelės gyvenimo dalį DNR yra tik laisvai apvyniota aplink histonus ir nėra kondensuota chromosomų forma. Glaudesnis chromosomų apvyniojimas arba kondensavimas vyksta tik mitozės - ląstelių dalijimosi proceso metu. Mitozės metu chromosomos kondensuojasi taip, kad kiekviena chromosoma yra atskiras vienetas.
Prieš mitozę ląstelė nukopijuoja savo DNR taip, kad joje būtų po dvi kiekvienos chromosomos kopijas. Mitozės metu chromosomos susilygina ląstelės viduryje, o chromosomų poros yra viena šalia kitos. Kai ląstelė dalijasi, po vieną kopiją keliauja kiekviena iš gautų langelių.
Jei chromosomos nesutampa tinkamai, gali atsirasti sunkių genetinių anomalijų, kurios gali sukelti ląstelės mirtį ar vėžį. Kondensuojant DNR į sandariai supakuotas chromosomas, chromosomų sulyginimo ir atsiskyrimo procesas mitozės metu tampa efektyvesnis.
Kaip išreiškiamas genas
Genų ekspresija arba geno įjungimo ir perrašymo procesas yra sudėtingas procesas. Tai apima tam tikrų baltymų, vadinamų transkripcijos veiksniais, susiejimą su geno dalimi, reguliuojančia jo ekspresiją. Dauguma transkripcijos veiksnių skatina geno ekspresiją; tačiau kai kurie transkripcijos veiksniai neleidžia genui reikštis, kitaip tariant, jį išjungia.
Kai transkripcijos faktorius įjungia geną, baltymas, vadinamas RNR polimeraze, juda išilgai DNR ir sudaro papildomą RNR seką, kuri vėliau tampa baltymu.
Poveikis genų raiškai
DNR apvyniojimo būdas gali turėti įtakos genų ekspresijai arba įjungtiems genams. Kai chromosomos yra sandariai kondensuojamos, DNR suvyniojama labai tvirtai, todėl transkripcijos veiksniams sunku prisijungti prie DNR. Kai DNR yra mažiau sandariai suvyniota aplink histonus, patys histonai gali paveikti genų ekspresiją.
Histonai gali atsirasti modifikacijų, tokių kaip fosfatų grupių prisijungimas, ir dėl šių modifikacijų DNR gali daugiau ar mažiau tvirtai prisijungti prie histonų. DNR regionai, kurie tik laisvai susijungę su histonais, yra lengviau prieinami transkripcijos veiksniams ir RNR polimerazei, todėl tuos genus lengviau įjungti. Kai DNR yra labiau susieta su histonais, transkripcija yra sunkesnė faktoriai ir RNR polimerazė jungiasi prie DNR, todėl labiau tikėtina, kad tie genai bus pasukti išjungtas.