ДНК всередині клітини організована таким чином, що вона добре поміщається в межах невеликих розмірів клітини. Його організація також сприяє легкому розділенню правильних хромосом під час поділу клітин. Ступінь щільної обмотки ДНК може також впливати на те, які гени вмикаються чи вимикаються, впливаючи на здатність певних білків зв'язуватися з ДНК.
У цій публікації ми розглянемо особливості кожного з цих ефектів щільно загорнутої ДНК.
Будова ДНК
ДНК - це великий комплекс, що складається з декількох будівельних блоків, відомих як нуклеотиди. Ці нуклеотиди зв’язуються між собою, утворюючи нитки ДНК. Потім ці ланцюги можуть спарюватися на основі комплементарних послідовностей нуклеотидів. Сполучення цих ниток утворює так звану структуру подвійної спіралі.
Потім подвійна спіраль ДНК обертається навколо певних білків, відомих як гістони. Це дозволяє ДНК бути щільніше укутаним і, отже, займати менше місця всередині клітини. ДНК може конденсуватися ще більше, коли гістони знаходяться в безпосередній близькості один від одного. Це ще більш щільне звивання ДНК призводить до утворення щільно загорнутих або конденсованих хромосом.
Конденсація хромосом
Протягом більшої частини життя клітини ДНК лише вільно обертається навколо гістонів і не знаходиться в конденсованій хромосомній формі. Більш щільне обгортання або конденсація хромосом відбувається лише під час мітозу, процесу клітинного поділу. Під час мітозу хромосоми конденсуються так, що кожна хромосома є окремою одиницею.
До мітозу клітина копіює свою ДНК, так що вона містить дві копії кожної хромосоми. Хромосоми вирівнюються посередині клітини під час мітозу, пари хромосом поруч одна з одною. Коли клітина ділиться, одна копія надходить у кожну з отриманих клітин.
Якщо хромосоми не вибудовуються належним чином, можуть статися важкі генетичні відхилення, які можуть призвести до загибелі клітини або раку. Конденсація ДНК у щільно упаковані хромосоми робить процес вирівнювання та розділення хромосом під час мітозу більш ефективним.
Як виражається ген
Експресія гена, або процес вмикання та транскрибування гена, є складним процесом. Він включає зв'язування певних білків, відомих як фактори транскрипції, із тією частиною гена, яка регулює його експресію. Більшість факторів транскрипції сприяють експресії гена; однак деякі фактори транскрипції перешкоджають експресії гена, іншими словами, вимикаючи його.
Як тільки фактор транскрипції включає ген, білок, який називається РНК-полімераза, рухається вздовж ДНК і утворює комплементарну послідовність РНК, яка потім стає білком.
Вплив на експресію генів
Спосіб обгортання ДНК може впливати на експресію генів або на те, які гени ввімкнені. Коли хромосоми щільно ущільнені, ДНК обертається дуже щільно, що ускладнює зв’язування факторів транскрипції з ДНК. Коли ДНК менш щільно обертається навколо гістонів, самі гістони можуть впливати на експресію генів.
Модифікації, такі як зв'язування фосфатних груп, можуть відбуватися на гістонах, і ці модифікації можуть призвести до того, що ДНК зв'язується більш-менш щільно з гістонами. Регіони ДНК, які слабо зв’язані з гістонами, є більш доступними для факторів транскрипції та РНК-полімерази, що полегшує включення цих генів. Однак, коли ДНК більш щільно зв’язана з гістонами, це важче для транскрипції фактори та РНК-полімераза, щоб зв’язатися з ДНК, роблячи більш імовірним, що ці гени будуть перетворені вимкнено.
