DNA inuti en cell är organiserad så att den passar bra inom den lilla storleken på en cell. Dess organisation underlättar också enkel separation av rätt kromosomer under celldelning. Graden av DNA-tätning kan också påverka vilka gener som slås på eller av genom att påverka förmågan hos vissa proteiner att binda till DNA.
I det här inlägget kommer vi att gå igenom detaljerna för var och en av dessa effekter av tätt förpackat DNA.
DNA-struktur
DNA är ett stort komplex som består av flera byggstenar som kallas nukleotider. Dessa nukleotider binder ihop för att bilda DNA-strängar. Dessa strängar kan sedan paras, baserat på komplementära sekvenser av nukleotiderna. Parningen av dessa strängar bildar en så kallad dubbel-helix-struktur.
Den dubbla DNA-spiralen lindas sedan runt vissa proteiner som kallas histoner. Detta gör att DNA kan tätas om och tar därmed mindre utrymme i cellen. DNA kan kondenseras ytterligare genom att histonerna kommer i närheten av varandra. Denna ännu snävare lindning av DNA orsakar bildandet av tätt lindade eller kondenserade kromosomer.
Kromosom kondens
Under det mesta av en cells liv lindas DNA bara löst runt histonerna och är inte i kondenserad kromosomform. Den stramare omslaget eller kondenseringen av kromosomerna sker endast under mitos, processen för celldelning. Under mitos kondenseras kromosomerna så att varje kromosom är en distinkt enhet.
Före mitos kopierar cellen sitt DNA så att den innehåller två kopior av varje kromosom. Kromosomerna inriktas i mitten av cellen under mitos, med paren av kromosomer bredvid varandra. När cellen delar sig går en kopia till var och en av de resulterande cellerna.
Om kromosomerna inte stämmer ordentligt kan allvarliga genetiska avvikelser uppstå, vilket kan leda till att cellen dör eller cancer. Kondensering av DNA till tätt packade kromosomer gör processen för kromosomjustering och separation under mitos effektivare.
Hur en gen uttrycks
Genuttryck, eller processen för att en gen slås på och transkriberas, är en komplex process. Det involverar bindning av vissa proteiner, så kallade transkriptionsfaktorer, till den del av genen som reglerar dess uttryck. De flesta transkriptionsfaktorer främjar expression av en gen; emellertid förhindrar vissa transkriptionsfaktorer att en gen uttrycks, med andra ord, stänger av den.
När en transkriptionsfaktor aktiverar en gen, rör sig ett protein som kallas RNA-polymeras längs DNA: t och bildar en komplementär RNA-sekvens, som sedan blir protein.
Effekt på genuttryck
Det sätt som DNA förpackas på kan påverka genuttryck, eller vilka gener som slås på. När kromosomerna är tätt kondenserade lindas DNA mycket tätt, vilket gör det svårt för transkriptionsfaktorer att binda till DNA. När DNA är mindre tätt lindat runt histonerna kan histonerna själva påverka genuttryck.
Modifieringar, såsom bindning av fosfatgrupper, kan inträffa på histonerna och dessa modifieringar kan få DNA att binda mer eller mindre tätt till histonerna. Regioner av DNA som bara är löst bundna till histonerna är mer tillgängliga för transkriptionsfaktorer och RNA-polymeras, vilket gör dessa gener lättare att aktivera. När DNA är bunden tätare till histonerna är det dock svårare för transkription faktorer och RNA-polymeras för att binda till DNA, vilket gör det mer troligt att dessa gener kommer att vändas av.