Съдържание
ДНК вътре в клетката е организиран така, че да се вписва добре в малкия размер на клетката. Организацията му също улеснява лесното отделяне на правилните хромозоми по време на клетъчното делене. Степента, в която ДНК е плътно обвита, също може да повлияе кои гени са включени или изключени, като влияят върху способността на някои протеини да се свързват с ДНК.
В този пост щяха да разгледат спецификата на всеки от тези ефекти на плътно опакована ДНК.
Структура на ДНК
ДНК е голям комплекс, съставен от няколко градивни блока, известни като нуклеотиди. Тези нуклеотиди се свързват заедно, за да образуват нишки от ДНК. Тези нишки могат след това да се сдвояват въз основа на комплементарни последователности на нуклеотидите. Сдвояването на тези нишки образува това, което е известно като структура с двойна спирала.
След това двойната спирала на ДНК се увива около определени протеини, известни като хистони. Това позволява ДНК да бъде увита по-плътно и следователно да заеме по-малко място в клетката. ДНК може да се кондензира още повече, като хистоните влизат в непосредствена близост един до друг. Това още по-строго навиване на ДНК причинява образуването на плътно опаковани или кондензирани хромозоми.
Кондензация на хромозоми
През по-голямата част от живота на клетката ДНК се увива само свободно около хистоните и не е в кондензираната хромозомна форма. По-плътното увиване или кондензиране на хромозомите се случва само по време на митоза, процесът на делене на клетките. По време на митозата хромозомите се кондензират, така че всяка хромозома е отделна единица.
Преди митозата клетката копира своята ДНК, така че да съдържа две копия от всяка хромозома. По време на митозата хромозомите се подравняват в средата на клетката, като двойките хромозоми са една до друга. Когато клетката се раздели, едно копие отива към всяка от получените клетки.
Ако хромозомите не се подредят правилно, могат да възникнат тежки генетични отклонения, които могат да доведат до смърт на клетката или рак. Кондензирането на ДНК в плътно опаковани хромозоми прави процеса на подравняване и разделяне на хромозомите по време на митозата по-ефективен.
Как се изразява ген
Генната експресия или процесът на включване и транскрибиране на ген е сложен процес. Тя включва свързването на определени протеини, известни като транскрипционни фактори, към частта от гена, която регулира неговата експресия. Повечето фактори на транскрипция насърчават експресията на ген; някои транскрипционни фактори обаче пречат на даден ген да бъде експресиран, с други думи го изключва.
След като транскрипционният фактор включи ген, протеин, наречен РНК полимераза, се движи по ДНК и образува допълваща последователност на РНК, която след това се превръща в протеин.
Ефект върху генната експресия
Начинът, по който ДНК е обвита, може да повлияе на генната експресия или кои гени са включени. Когато хромозомите са плътно кондензирани, ДНК се увива много плътно, което затруднява свързването на факторите на транскрипция с ДНК. Когато ДНК е по-малко плътно обвита около хистоните, самите хистони могат да повлияят на генната експресия.
Модификации, като свързване на фосфатни групи, могат да настъпят върху хистоните и тези модификации могат да причинят ДНК да се свърже повече или по-малко плътно към хистоните. Регионите на ДНК, които са слабо свързани с хистоните, са по-достъпни за транскрипционните фактори и РНК полимеразата, което прави тези гени по-лесни за включване. Когато ДНК се свързва по-плътно с хистоните, обаче е по-трудно транскрипционните фактори и РНК полимеразата да се свържат с ДНК, което прави по-вероятно тези гени да бъдат изключени.