DNA inne i en celle er organisert slik at den passer godt innenfor den lille størrelsen på en celle. Organisasjonen letter også enkel separasjon av de riktige kromosomene under celledeling. I hvilken grad DNA er tett innpakket kan også påvirke hvilke gener som slås på eller av, ved å påvirke visse proteins evne til å binde seg til DNA.
I dette innlegget skal vi gå gjennom detaljene til hver av disse effektene av tett innpakket DNA.
Struktur av DNA
DNA er et stort kompleks, sammensatt av flere byggesteiner kjent som nukleotider. Disse nukleotidene binder seg sammen for å danne DNA-tråder. Disse strengene kan deretter pares, basert på komplementære sekvenser av nukleotidene. Sammenkoblingen av disse strengene danner det som er kjent som en dobbel-helix-struktur.
Den doble helixen av DNA blir deretter pakket rundt visse proteiner kjent som histoner. Dette gjør at DNA kan pakkes tettere og derfor tar mindre plass i cellen. DNA kan kondenseres ytterligere ved at histonene kommer i nærheten av hverandre. Denne enda strammere viklingen av DNA forårsaker dannelsen av tett innpakket, eller kondensert, kromosomer.
Kromosomkondens
Gjennom det meste av livet til en celle er DNA bare løst pakket rundt histonene og er ikke i kondensert kromosomform. Den strammere innpakningen, eller kondenseringen, av kromosomene skjer bare under mitose, prosessen med celledeling. Under mitose kondenserer kromosomene slik at hvert kromosom er en tydelig enhet.
Før mitose kopierer cellen DNA sitt slik at den inneholder to kopier av hvert kromosom. Kromosomene justeres i midten av cellen under mitose, med parene av kromosomer ved siden av hverandre. Når cellen deler seg, går en kopi til hver av de resulterende cellene.
Hvis kromosomene ikke stemmer overens ordentlig, kan alvorlige genetiske abnormiteter oppstå, noe som kan føre til at cellen dør eller kreft. Kondensering av DNA til tettpakket kromosomer gjør prosessen med kromosomjustering og separasjon under mitose mer effektiv.
Hvordan et gen uttrykkes
Genekspresjon, eller prosessen med at et gen slås på og transkriberes, er en kompleks prosess. Det innebærer binding av visse proteiner, kjent som transkripsjonsfaktorer, til den delen av genet som regulerer ekspresjonen. De fleste transkripsjonsfaktorer fremmer ekspresjon av et gen; noen transkripsjonsfaktorer forhindrer imidlertid at et gen uttrykkes, med andre ord å slå det av.
Når en transkripsjonsfaktor slår et gen på, beveger et protein kalt RNA-polymerase seg langs DNA og danner en komplementær sekvens av RNA, som deretter blir protein.
Effekt på genuttrykk
Måten DNA pakkes inn kan påvirke genuttrykk, eller hvilke gener som er slått på. Når kromosomene er tett kondensert, pakkes DNA veldig tett, noe som gjør det vanskelig for transkripsjonsfaktorer å binde seg til DNA. Når DNA er mindre tett pakket rundt histonene, kan histonene i seg selv påvirke genuttrykk.
Modifikasjoner, for eksempel binding av fosfatgrupper, kan forekomme på histonene, og disse modifikasjonene kan føre til at DNA binder mer eller mindre tett til histonene. Regioner av DNA som bare er løst bundet til histonene er mer tilgjengelige for transkripsjonsfaktorer og RNA-polymerase, noe som gjør disse genene lettere å slå på. Når DNA er bundet tettere til histonene, er det imidlertid vanskeligere for transkripsjon faktorer og RNA-polymerase for å binde seg til DNA, noe som gjør det mer sannsynlig at disse genene blir dreid av.