DNA znotraj celice je organizirana tako, da se dobro prilega majhni celici. Njegova organizacija omogoča tudi enostavno ločevanje pravilnih kromosomov med delitvijo celic. Stopnja tesne zavoje DNK lahko vpliva tudi na to, kateri geni se vklopijo ali izklopijo, tako da vplivajo na sposobnost nekaterih proteinov, da se vežejo na DNA.
V tem prispevku bomo preučili podrobnosti vsakega od teh učinkov tesno zavite DNA.
Struktura DNK
DNA je velik kompleks, sestavljen iz več gradnikov, znanih kot nukleotidi. Ti nukleotidi se vežejo skupaj in tvorijo verige DNA. Nato se lahko te verige seznanijo na podlagi komplementarnih zaporedij nukleotidov. Seznanjanje teh pramenov tvori tako imenovano strukturo z dvojno vijačnico.
Dvojna vijačnica DNA se nato ovije okoli nekaterih beljakovin, znanih kot histoni. To omogoča, da se DNK tesneje zavije in tako zavzame manj prostora znotraj celice. DNK se lahko še bolj zgosti, ker se histoni približajo drug drugemu. To še tesnejše navijanje DNK povzroči nastanek tesno ovitih ali zgoščenih kromosomov.
Kromosomska kondenzacija
Skozi večino življenja celice je DNA le ohlapno ovita okoli histonov in ni v zgoščeni kromosomski obliki. Tesnejše ovijanje ali kondenziranje kromosomov se pojavi le med mitozo, procesom celične delitve. Med mitozo se kromosomi kondenzirajo, tako da je vsak kromosom ločena enota.
Pred mitozo celica kopira svojo DNA, tako da vsebuje dve kopiji vsakega kromosoma. Kromosomi se med mitozo poravnajo na sredini celice, pari kromosomov pa drug ob drugem. Ko se celica razdeli, gre ena kopija v vsako od nastalih celic.
Če se kromosomi ne ujemajo pravilno, lahko pride do hudih genetskih nepravilnosti, ki lahko privedejo do smrti celice ali raka. Kondenzacija DNA v tesno zapakirane kromosome naredi postopek poravnave in ločevanja kromosomov med mitozo učinkovitejši.
Kako se izraža gen
Ekspresija genov ali postopek vklopa in prepisa gena je kompleksen proces. Vključuje vezavo nekaterih proteinov, znanih kot transkripcijski faktorji, na del gena, ki uravnava njegovo ekspresijo. Večina transkripcijskih dejavnikov spodbuja ekspresijo gena; vendar nekateri transkripcijski faktorji preprečujejo, da bi se gen izražal, z drugimi besedami, ga izključil.
Ko transkripcijski faktor vklopi gen, se protein, imenovan RNA polimeraza, premika vzdolž DNA in tvori komplementarno zaporedje RNA, ki nato postane protein.
Vpliv na izražanje genov
Način zavijanja DNA lahko vpliva na izražanje genov ali na to, kateri geni so vklopljeni. Ko so kromosomi tesno kondenzirani, se DNA zelo tesno ovije, tako da se transkripcijski faktorji težko vežejo na DNA. Kadar je DNA manj tesno ovita okoli histonov, lahko histoni sami vplivajo na izražanje genov.
Na histonih se lahko pojavijo spremembe, kot je vezava fosfatnih skupin, ki lahko povzročijo, da se DNA bolj ali manj tesno veže na histone. Območja DNK, ki so le ohlapno vezana na histone, so bolj dostopna transkripcijskim faktorjem in RNA polimerazi, zaradi česar je te gene lažje vklopiti. Ko pa je DNA tesneje vezana na histone, je za transkripcijo težje dejavniki in RNA polimeraza, da se vežejo na DNA, zaradi česar je bolj verjetno, da se bodo ti geni spremenili izključeno.