O DNA dentro de uma célula é organizado de modo que se encaixe bem no tamanho pequeno de uma célula. Sua organização também facilita a separação fácil dos cromossomos corretos durante a divisão celular. O grau em que o DNA está firmemente envolvido também pode afetar quais genes são ativados ou desativados, afetando a capacidade de certas proteínas se ligarem ao DNA.
Neste post, vamos abordar as especificidades de cada um desses efeitos do DNA fortemente embrulhado.
Estrutura do DNA
O DNA é um grande complexo, composto de vários blocos de construção conhecidos como nucleotídeos. Esses nucleotídeos se unem para formar fitas de DNA. Essas fitas podem então emparelhar, com base nas sequências complementares dos nucleotídeos. O emparelhamento dessas fitas forma o que é conhecido como estrutura de dupla hélice.
A dupla hélice do DNA é então envolvida em torno de certas proteínas conhecidas como histonas. Isso permite que o DNA seja mais bem embrulhado e, portanto, ocupe menos espaço dentro da célula. O DNA pode se condensar ainda mais quando as histonas ficam próximas umas das outras. Esse enrolamento ainda mais apertado do DNA causa a formação de cromossomos compactados ou condensados.
Condensação de cromossomos
Durante a maior parte da vida de uma célula, o DNA está apenas frouxamente enrolado em torno das histonas e não está na forma cromossômica condensada. O envoltório mais apertado, ou condensação, dos cromossomos ocorre apenas durante a mitose, o processo de divisão celular. Durante a mitose, os cromossomos se condensam de modo que cada cromossomo é uma unidade distinta.
Antes da mitose, a célula copia seu DNA para que contenha duas cópias de cada cromossomo. Os cromossomos se alinham no meio da célula durante a mitose, com os pares de cromossomos próximos um do outro. Quando a célula se divide, uma cópia vai para cada uma das células resultantes.
Se os cromossomos não se alinham corretamente, podem ocorrer graves anormalidades genéticas, que podem levar à morte da célula ou ao câncer. Condensar o DNA em cromossomos compactados torna o processo de alinhamento e separação dos cromossomos durante a mitose mais eficiente.
Como um gene é expresso
A expressão gênica, ou o processo de um gene sendo ativado e transcrito, é um processo complexo. Envolve a ligação de certas proteínas, conhecidas como fatores de transcrição, à porção do gene que regula sua expressão. A maioria dos fatores de transcrição promovem a expressão de um gene; entretanto, alguns fatores de transcrição impedem que um gene seja expresso, ou seja, desligando-o.
Assim que um fator de transcrição ativa um gene, uma proteína chamada RNA polimerase se move ao longo do DNA e forma uma sequência complementar de RNA, que então se torna proteína.
Efeito na expressão gênica
A maneira como o DNA é envolvido pode afetar a expressão gênica ou quais genes são ativados. Quando os cromossomos estão fortemente condensados, o DNA fica muito bem embrulhado, dificultando a ligação dos fatores de transcrição ao DNA. Quando o DNA está menos firmemente envolvido em torno das histonas, as próprias histonas podem afetar a expressão do gene.
Modificações, como a ligação de grupos fosfato, podem ocorrer nas histonas e essas modificações podem fazer com que o DNA se ligue mais ou menos fortemente às histonas. As regiões do DNA que estão apenas fracamente ligadas às histonas são mais acessíveis aos fatores de transcrição e à RNA polimerase, tornando esses genes mais fáceis de ativar. Quando o DNA está ligado mais fortemente às histonas, no entanto, é mais difícil para a transcrição fatores e RNA polimerase para se ligar ao DNA, tornando mais provável que esses genes sejam transformados fora.