ДНК внутри клетки организована так, что она хорошо вписывается в небольшой размер клетки. Его организация также способствует легкому разделению правильных хромосом во время деления клеток. Степень, в которой ДНК плотно обернута, также может влиять на то, какие гены включаются или выключаются, влияя на способность определенных белков связываться с ДНК.
В этом посте мы собираемся рассмотреть особенности каждого из этих эффектов плотно обернутой ДНК.
Структура ДНК
ДНК - это большой комплекс, состоящий из нескольких строительных блоков, известных как нуклеотиды. Эти нуклеотиды связываются вместе, образуя нити ДНК. Эти нити затем могут быть спарены на основе комплементарных последовательностей нуклеотидов. Спаривание этих нитей образует так называемую структуру двойной спирали.
Затем двойная спираль ДНК оборачивается вокруг определенных белков, известных как гистоны. Это позволяет ДНК быть более плотной и, следовательно, занимать меньше места внутри клетки. ДНК может конденсироваться еще больше, если гистоны находятся в непосредственной близости друг от друга. Это еще более плотное скручивание ДНК вызывает образование плотно свернутых или конденсированных хромосом.
Конденсация хромосом
На протяжении большей части жизни клетки ДНК только свободно оборачивается вокруг гистонов и не находится в конденсированной хромосомной форме. Более плотная упаковка или уплотнение хромосом происходит только во время митоза, процесса деления клеток. Во время митоза хромосомы конденсируются, так что каждая хромосома представляет собой отдельную единицу.
Перед митозом клетка копирует свою ДНК так, чтобы она содержала по две копии каждой хромосомы. Хромосомы выравниваются в середине клетки во время митоза, при этом пары хромосом расположены рядом друг с другом. Когда ячейка делится, по одной копии попадает в каждую из полученных ячеек.
Если хромосомы не выстраиваются должным образом, могут возникнуть серьезные генетические аномалии, которые могут привести к гибели клетки или раку. Конденсация ДНК в плотно упакованные хромосомы делает процесс выравнивания и разделения хромосом во время митоза более эффективным.
Как выражается ген
Экспрессия гена или процесс включения и транскрибирования гена - сложный процесс. Он включает связывание определенных белков, известных как факторы транскрипции, с частью гена, которая регулирует его экспрессию. Большинство факторов транскрипции способствуют экспрессии гена; однако некоторые факторы транскрипции препятствуют экспрессии гена, другими словами, выключают его.
Как только фактор транскрипции включает ген, белок, называемый РНК-полимеразой, перемещается по ДНК и образует комплементарную последовательность РНК, которая затем становится белком.
Влияние на экспрессию генов
Способ упаковки ДНК может повлиять на экспрессию генов или то, какие гены включены. Когда хромосомы плотно конденсированы, ДНК очень плотно обернута, что затрудняет связывание факторов транскрипции с ДНК. Когда ДНК менее плотно обернута вокруг гистонов, сами гистоны могут влиять на экспрессию генов.
На гистонах могут происходить модификации, такие как связывание фосфатных групп, и эти модификации могут вызывать более или менее прочное связывание ДНК с гистонами. Участки ДНК, которые слабо связаны с гистонами, более доступны для факторов транскрипции и РНК-полимеразы, что облегчает включение этих генов. Однако, когда ДНК более плотно связана с гистонами, транскрипция затруднена. факторов и РНК-полимеразы для связывания с ДНК, повышая вероятность того, что эти гены будут выключенный.