Šūnas iekšpusē esošais DNS ir sakārtots tā, lai tas labi iekļautos šūnas mazajā izmērā. Tās organizācija arī atvieglo pareizo hromosomu vieglu atdalīšanu šūnu dalīšanās laikā. Pakāpe, kādā DNS ir cieši iesaiņota, var ietekmēt arī to, kuri gēni tiek ieslēgti vai izslēgti, ietekmējot noteiktu olbaltumvielu spēju saistīties ar DNS.
Šajā ziņojumā mēs aplūkosim katru no šīm cieši ietītās DNS sekām.
DNS struktūra
DNS ir liels komplekss, kas sastāv no vairākiem celtniecības blokiem, kas pazīstami kā nukleotīdi. Šie nukleotīdi savienojas kopā, veidojot DNS virknes. Pēc tam šīs virknes var savienoties pārī, pamatojoties uz komplementārām nukleotīdu sekvencēm. Šo pavedienu savienošana pārī veido tā saukto dubultās spirāles struktūru.
Pēc tam DNS dubultā spirāle tiek ietīta ap dažiem proteīniem, kas pazīstami kā histoni. Tas ļauj DNS ietīt ciešāk un tādējādi šūnā aizņem mazāk vietas. DNS var vēl vairāk kondensēties, histoniem nonākot tuvu viens otram. Šī vēl ciešākā DNS uztīšana izraisa cieši iesaiņotu vai kondensētu hromosomu veidošanos.
Hromosomu kondensācija
Visā šūnas dzīves laikā DNS ir tikai brīvi aptīts ap histoniem un nav kondensētā hromosomu formā. Stingrāka hromosomu iesaiņošana vai kondensācija notiek tikai mitozes laikā - šūnu dalīšanās procesā. Mitozes laikā hromosomas kondensējas tā, ka katra hromosoma ir atšķirīga vienība.
Pirms mitozes šūna kopē savu DNS tā, lai tajā būtu divas katras hromosomas kopijas. Mitozes laikā hromosomas izlīdzinās šūnas vidū, blakus esošajiem hromosomu pāriem. Kad šūna sadalās, katrai no iegūtajām šūnām nonāk viena kopija.
Ja hromosomas nesakrīt pareizi, var rasties nopietnas ģenētiskas patoloģijas, kas var izraisīt šūnas nāvi vai vēzi. DNS kondensēšana cieši iepakotās hromosomās padara hromosomu izlīdzināšanas un atdalīšanās procesu mitozes laikā efektīvāku.
Kā izpaužas gēns
Gēnu ekspresija vai gēna ieslēgšanas un transkripcijas process ir sarežģīts process. Tas ietver noteiktu olbaltumvielu, kas pazīstami kā transkripcijas faktori, saistīšanu ar gēna daļu, kas regulē tā ekspresiju. Lielākā daļa transkripcijas faktoru veicina gēna ekspresiju; tomēr daži transkripcijas faktori novērš gēna ekspresiju, citiem vārdiem sakot, to izslēdz.
Kad transkripcijas faktors ieslēdz gēnu, olbaltumviela, ko sauc par RNS polimerāzi, pārvietojas pa DNS un veido RNS komplementāru secību, kas pēc tam kļūst par olbaltumvielu.
Ietekme uz gēnu izpausmi
DNS ietīšanas veids var ietekmēt gēnu ekspresiju vai to, kuri gēni ir ieslēgti. Kad hromosomas ir cieši kondensētas, DNS ietin ļoti cieši, tāpēc transkripcijas faktoriem ir grūti saistīties ar DNS. Kad DNS ir mazāk cieši apvilkts ap histoniem, paši histoni var ietekmēt gēnu ekspresiju.
Histonos var notikt modifikācijas, piemēram, fosfātu grupu saistīšanās, un šīs modifikācijas var izraisīt DNS vairāk vai mazāk cieši saistīšanos ar histoniem. DNS reģioni, kas tikai brīvi saistīti ar histoniem, ir pieejamāki transkripcijas faktoriem un RNS polimerāzei, padarot šos gēnus vieglāk ieslēdzamus. Kad DNS ciešāk ir saistīts ar histoniem, transkripcijai ir grūtāk faktori un RNS polimerāze, lai saistītos ar DNS, padarot lielāku varbūtību, ka šie gēni tiks pagriezti izslēgts.