ข้อดีของการมี DNA ที่ห่อหุ้มอย่างแน่นหนาในโครโมโซมคืออะไร?

ดีเอ็นเอภายในเซลล์ได้รับการจัดระเบียบเพื่อให้พอดีกับขนาดที่เล็กของเซลล์ องค์กรยังอำนวยความสะดวกในการแยกโครโมโซมที่ถูกต้องระหว่างการแบ่งเซลล์ได้ง่าย ระดับที่ DNA ถูกห่อหุ้มอย่างแน่นหนาอาจส่งผลต่อยีนที่เปิดหรือปิด โดยส่งผลต่อความสามารถของโปรตีนบางชนิดในการจับกับ DNA

ในบทความนี้ เราจะพูดถึงลักษณะเฉพาะของเอฟเฟกต์แต่ละอย่างของ DNA ที่ห่อหุ้มอย่างแน่นหนา

ดีเอ็นเอเป็นคอมเพล็กซ์ขนาดใหญ่ ประกอบด้วยโครงสร้างหลายอย่างที่เรียกว่านิวคลีโอไทด์ นิวคลีโอไทด์เหล่านี้จับกันเป็นสาย DNA จากนั้นเกลียวเหล่านี้สามารถจับคู่ได้ โดยขึ้นอยู่กับลำดับเสริมของนิวคลีโอไทด์ การจับคู่ของเกลียวเหล่านี้ก่อให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าโครงสร้างเกลียวคู่

จากนั้นเกลียวคู่ของ DNA จะพันรอบโปรตีนบางชนิดที่เรียกว่าฮิสโตน สิ่งนี้ทำให้ DNA ถูกห่อหุ้มอย่างแน่นหนามากขึ้น ดังนั้นจึงใช้พื้นที่ภายในเซลล์น้อยลง ดีเอ็นเอสามารถควบแน่นยิ่งขึ้นไปอีกโดยฮิสโตนที่เข้ามาใกล้กัน การพันกันของดีเอ็นเอที่แน่นยิ่งขึ้นนี้ทำให้เกิดโครโมโซมที่ห่อหุ้มอย่างแน่นหนาหรือควบแน่น

ตลอดช่วงชีวิตส่วนใหญ่ของเซลล์ ดีเอ็นเอจะพันรอบฮิสโตนอย่างหลวมๆ เท่านั้น และไม่อยู่ในรูปแบบโครโมโซมควบแน่น การห่อหุ้มหรือการควบแน่นของโครโมโซมที่แน่นขึ้นเกิดขึ้นเฉพาะระหว่างไมโทซิสซึ่งเป็นกระบวนการแบ่งเซลล์ ระหว่างไมโทซิส โครโมโซมจะควบแน่นเพื่อให้แต่ละโครโมโซมเป็นหน่วยที่แตกต่างกัน

ก่อนการแบ่งตัวของเซลล์ เซลล์จะคัดลอก DNA ของมันเพื่อให้ประกอบด้วยโครโมโซมแต่ละตัวสองชุด โครโมโซมจะเรียงตัวอยู่ตรงกลางเซลล์ระหว่างการแบ่งเซลล์ โดยให้โครโมโซมคู่อยู่ติดกัน เมื่อเซลล์แบ่ง สำเนาหนึ่งชุดไปยังแต่ละเซลล์ผลลัพธ์

หากโครโมโซมไม่เรียงกันอย่างเหมาะสม อาจเกิดความผิดปกติทางพันธุกรรมอย่างรุนแรง ซึ่งอาจนำไปสู่ความตายของเซลล์หรือมะเร็งได้ การควบแน่นของ DNA ให้เป็นโครโมโซมที่แน่นหนาทำให้กระบวนการจัดตำแหน่งและการแยกโครโมโซมระหว่างไมโทซิสมีประสิทธิภาพมากขึ้น

การแสดงออกของยีนหรือกระบวนการของยีนที่ถูกเปิดและถอดเสียงเป็นกระบวนการที่ซับซ้อน มันเกี่ยวข้องกับการจับโปรตีนบางชนิดที่เรียกว่าปัจจัยการถอดรหัสไปยังส่วนของยีนที่ควบคุมการแสดงออก ปัจจัยการถอดรหัสส่วนใหญ่ส่งเสริมการแสดงออกของยีน อย่างไรก็ตาม ปัจจัยการถอดความบางอย่างทำให้ยีนไม่สามารถแสดงออก กล่าวอีกนัยหนึ่งคือปิดยีนดังกล่าว

เมื่อปัจจัยการถอดรหัสเปลี่ยนยีนแล้ว โปรตีนที่เรียกว่า RNA polymerase จะเคลื่อนที่ไปตาม DNA และสร้างลำดับเสริมของ RNA ซึ่งต่อมากลายเป็นโปรตีน

วิธีที่ DNA ถูกห่อหุ้มอาจส่งผลต่อการแสดงออกของยีน หรือยีนที่เปิดใช้งาน เมื่อโครโมโซมถูกควบแน่นอย่างแน่นหนา DNA จะถูกห่อหุ้มอย่างแน่นหนา ซึ่งทำให้ปัจจัยการถอดรหัสจับกับ DNA ได้ยาก เมื่อ DNA พันรอบฮิสโตนไม่แน่น ฮิสโตนเองก็สามารถส่งผลต่อการแสดงออกของยีนได้

การดัดแปลง เช่น การจับกลุ่มฟอสเฟต สามารถเกิดขึ้นได้บนฮิสโตน และการดัดแปลงเหล่านี้อาจทำให้ DNA จับกับฮิสโตนมากหรือน้อยได้ บริเวณของ DNA ที่ผูกติดกับฮิสโตนอย่างหลวมๆ จะเข้าถึงปัจจัยการถอดรหัสและ RNA polymerase ได้ง่ายกว่า ทำให้ยีนเหล่านั้นเปิดได้ง่ายขึ้น อย่างไรก็ตาม เมื่อ DNA ถูกผูกมัดกับฮิสโตนอย่างแน่นหนามากขึ้น การถอดรหัสยากขึ้น ปัจจัยและ RNA polymerase ไปจับกับ DNA ทำให้มีแนวโน้มว่ายีนเหล่านั้นจะถูกเปลี่ยน ปิด