Obsah
DNA vo vnútri bunky je usporiadaná tak, že dobre zapadá do malej veľkosti bunky. Jeho organizácia tiež uľahčuje ľahké oddelenie správnych chromozómov počas delenia buniek. Stupeň, v ktorom je DNA pevne zabalená, môže tiež ovplyvniť, ktoré gény sú zapnuté alebo vypnuté, ovplyvnením schopnosti určitých proteínov viazať sa na DNA.
V tomto príspevku sa chystáme prekonať špecifiká každého z týchto účinkov pevne zabalenej DNA.
Štruktúra DNA
DNA je veľký komplex, ktorý sa skladá z niekoľkých stavebných blokov známych ako nukleotidy. Tieto nukleotidy sa viažu dohromady a vytvárajú vlákna DNA. Tieto vlákna sa potom môžu spárovať na základe komplementárnych sekvencií nukleotidov. Párovanie týchto prameňov tvorí to, čo je známe ako štruktúra s dvoma skrutkovicami.
Dvojitá špirála DNA sa potom obalí okolo určitých proteínov známych ako históny. To umožňuje, aby bola DNA pevnejšie obalená, a preto zaberá menej miesta v bunke. DNA môže kondenzovať ešte ďalej tým, že sa históny dostanú do tesnej blízkosti seba. Toto ešte tesnejšie navinutie DNA spôsobuje tvorbu tesne obalených alebo kondenzovaných chromozómov.
Kondenzácia chromozómov
Počas väčšiny života bunky je DNA voľne obalená okolo histónov a nie je v kondenzovanej chromozomálnej forme. K užšiemu obaleniu alebo kondenzácii chromozómov dochádza iba počas mitózy, procesu bunkového delenia. Počas mitózy kondenzujú chromozómy tak, že každý chromozóm je samostatnou jednotkou.
Pred mitózou bunka skopíruje svoju DNA tak, že obsahuje dve kópie každého chromozómu. Chromozómy sa počas mitózy vyrovnajú v strede bunky a páry chromozómov sú vedľa seba. Keď sa bunka rozdelí, jedna kópia prejde do každej výslednej bunky.
Ak chromozómy nie sú správne usporiadané, môžu sa vyskytnúť vážne genetické abnormality, ktoré môžu viesť k smrti bunky alebo rakovine. Kondenzácia DNA do tesne zbalených chromozómov zefektívňuje proces zarovnania a separácie chromozómov počas mitózy.
Ako je gén vyjadrený
Génová expresia alebo proces zapínania a transkripcie génov je komplexný proces. Zahŕňa väzbu určitých proteínov, známych ako transkripčné faktory, na časť génu, ktorá reguluje jeho expresiu. Väčšina transkripčných faktorov podporuje expresiu génu; niektoré transkripčné faktory však bránia expresii génu, inými slovami jeho vypnutiu.
Akonáhle transkripčný faktor zapne gén, proteín nazývaný RNA polymeráza sa pohybuje po DNA a tvorí komplementárnu sekvenciu RNA, ktorá sa potom stáva proteínom.
Účinok na expresiu génu
Spôsob obalenia DNA môže ovplyvniť génovú expresiu alebo gény, ktoré sú zapnuté. Keď sú chromozómy pevne kondenzované, DNA je obalená veľmi pevne, takže je pre transkripčné faktory ťažké viazať sa na DNA. Keď je DNA menej pevne ovinutá okolo histónov, samotné históny môžu ovplyvniť génovú expresiu.
Na histónoch sa môžu vyskytnúť modifikácie, ako je väzba fosfátových skupín, a tieto modifikácie môžu spôsobiť, že sa DNA viaže viac alebo menej pevne na históny. Oblasti DNA, ktoré sa len voľne viažu na históny, sú prístupnejšie pre transkripčné faktory a RNA polymerázu, čo uľahčuje ich zapnutie. Ak je však DNA pevnejšie viazaná na históny, pre transkripčné faktory a RNA polymerázu je ťažšie viazať sa na DNA, takže je pravdepodobnejšie, že tieto gény budú vypnuté.