Balenie DNA

Balenie DNA. Zdroj: Thomas Splettstoesser (www.Sliepka.com), cc po 4.0, Wikimedia Commons

Čo je DNA balenie?

On Balenie DNA Je to termín, ktorý definuje kontrolované zhutnenie DNA vo vnútri bunkového. DNA je extrémne dlhá molekula, ktorá navyše vždy interaguje s veľkým množstvom rôznych proteínov (nukleoproteíny). S nimi sa tvorí chromatín, čo je látka, ktorá skladá chromozómy.

Na spracovanie, dedičstvo a kontrolu expresie génov, ktoré DNA prijíma konkrétnu priestorovú organizáciu. Bunka ju dosahuje prísne kontrolujúce obal DNA na rôznych úrovniach zhutnenia.

Vírusy majú rôzne stratégie balenia svojich nukleových kyselín. Jedným z obľúbených je tvorba kompaktných špirálov. Dalo by sa povedať, že vírusy sú nukleové kyseliny balené v proteínoch, ktoré ich pokrývajú, chránia a mobilizujú.

V prokaryotoch je DNA spojená s proteínmi, ktoré určujú tvorbu komplexných väzieb v štruktúre nazývanej nukleoid. Na druhej strane je maximálna hladina zhutňovacej DNA v eukaryotickej bunke mitotický alebo meiotický chromozóm.

DNA štruktúra

DNA sa skladá z dvoch antipaallálnych pásov (beží v opačnom smere), ktoré tvoria dvojitú vrtule. Každý z nich predstavuje kostru fosfodiérových väzieb, na ktorých sú spojené cukry spojené s dusíkovými základňami.

Vo vnútri molekul.

V molekule, ako je táto, najdôležitejšie uhly spojenia vykazujú bezplatnú rotáciu. Základné väzby na báze dusíka, fosforečnany v skupine a fosfodiérovej väzbe sú flexibilné.

To umožňuje DNA, ktorá sa vníma ako pružná tyč, vykazuje určitú kapacitu ohýbanie a valcovanie. Táto flexibilita vám umožňuje prijať komplexné miestne štruktúry a tvorí krátke, stredné a dlhé interakčné väzby.

Môže vám slúžiť: Aká je chromozomálna teória dedičstva? (Sutton a Morgan)

Táto flexibilita tiež vysvetľuje, ako je možné udržiavať 2 metre DNA v každej diploidnej bunke ľudskej bytosti. V gamete (haploidná bunka) by to bol meter DNA.

Bakteriálny nukleoid

Aj keď to nie je neochvejné pravidlo, bakteriálny chromozóm existuje ako jediný dvojitý pásik nadmernej molekuly DNA.

Dvojitá vrtuľa je viac o sebe (viac ako 10 bp po návrate), čím sa vytvára určitý zhutnenie. Miestne uzly sa generujú aj vďaka manipuláciám, ktoré sú enzimaticky kontrolované.

Okrem toho existujú DNA sekvencie, ktoré umožňujú tvorbu domén vo veľkých väzbách. Štruktúra vyplývajúca zo super -kolapsu a usporiadaných väzieb sa nazýva nukleoid.

Tieto skúsenosti s dynamickými zmenami vďaka niektorým proteínom, ktoré poskytujú určitú štrukturálnu stabilitu pre zhutnený chromozóm. Stupeň zhutnenia baktérií a oblúkov je taký účinný, že môže existovať viac ako jeden nukleoidný chromozóm.

Kompaktné nukleoidné DNA prokaryoty najmenej asi 1.000 krát. Nukleoidná topologická štruktúra je základnou súčasťou regulácie génov, ktoré chromozóm nesie. To znamená, štruktúra a funkcia predstavujú rovnakú jednotku.

Eukaryotické hladiny zhutnenia chromozómov

DNA v eukaryotickom jadre nie je nahá. Interagovať s mnohými proteínmi, z ktorých najdôležitejšie sú históny. Histony sú pozitívne načítané malé proteíny, ktoré sa viažu špecifickým spôsobom na DNA.

V jadre to, čo pozorujeme, je komplexná DNA: históny, ktoré nazývame chromatín. Vysoko kondenzovaný chromatín, ktorý sa všeobecne nevyjadruje, je heterochromatín. Naopak, najmenej zhutneným (otvorenejším) alebo euchromatínom je chromatín s exprimovanými génmi.

Môže vám slúžiť: Čistá čiara

Chromatín má niekoľko zhutňovacích hladín. Najviac elementárne je nukleozóm. Nasledujú solenoidové vlákna a chromatínové väzby rozhrania. Iba ak je chromozóm rozdelený, je uvedené maximálne úrovne zhutnenia.

Nukleozóm

Nukleozóm je základnou jednotou chromatínovej organizácie. Každý nukleozóm je tvorený oktami histónov, ktoré tvoria určitý druh bubna.

Octamér je tvorený dvoma kópiami každej z histónov H2A, H2B, H3 a H4. Okolo nich DNA dáva takmer 1.7 zákrut. Nasleduje voľná frakcia DNA nazývaná linker, 20 bp, spojená s histónom H1 a potom iným nukleozómom. Množstvo DNA v jednom nukleozóme a tá, ktorá sa spája, je asi 166 párov báz.

Tento krok balenia kompaktnej DNA molekula asi 7 -krát. To znamená, že prechádzame jeden meter na niečo viac ako 14 cm DNA.

Toto balenie je možné, pretože kladné históny zrušia záporné zaťaženie DNA a následné elektrostatické sebapulovanie. Ďalším dôvodom je to, že DNA sa dá zložiť takým spôsobom, že dokáže zakrúžkovať oktamér histónu.

30 nm vlákno

Účtovné vlákno v náhrdelníku, ktorý tvorí mnoho nasledujúcich nukleozómov.

Aj keď si nie sme istí, akú štruktúru skutočne prijíma, vieme, že dosahuje hrúbku asi 30 nm. Toto je takzvané vlákno 30 nm a pre jeho tvorbu a stabilitu je histón H1 zásadný.

Vlákno 30 nm je základná štrukturálna jednotka heterochromatínu. Laxné nukleozómy, euchromatín.

Väzby a zákruty

Vlákno 30 nm však nie je úplne lineárne. Naopak, tvorí väzby dlhé asi 300 nm, vinutým spôsobom, na malej známej proteínovej matrici.

Môže vám slúžiť: Forenzná genetika: História, objekt štúdie, metodika

Tieto väzby na proteínovej matrici tvoria kompaktnejšie chromatínové vlákno s priemerom 250 nm. Nakoniec sa zarovnávajú ako jednoduchý vrtuľový vrtuľový sumy, čo vedie k jednému zo sesterských chromatidov mitotického chromozómu.

Nakoniec DNA v jadrovom chromatíne zhutňuje asi 10.000 -krát na bunkovom chromozóme v divízii. V jadre rozhrania je jeho zhutnenie tiež vysoké, pretože je asi 1.000 krát v porovnaní s „lineárnou“ DNA.

Meiotické zhutnenie DNA

Vo svete rozvojovej biológie sa hovorí, že gameogenéza resetuje epigenóm. To znamená, že vymaže značky DNA, že život tých, ktorí viedli k vzniku Gameto, vyrobili alebo skúsili.

Tieto značky zahŕňajú metyláciu DNA a kovalentné modifikácie histónov (histónový kód). Ale nie všetky epigenóm sa resetuje. To, čo zostáva so značkami, bude zodpovedný za otcovský alebo materský genetický odtlačok.

Implicitný reset na gametoogenézu je ľahšie vidieť v spermiách. V spermii nie je DNA zabalená s histónmi. Informácie spojené s jeho úpravami vo výrobnom tele sa preto vo všeobecnosti nezdedia.

V spermii je DNA zabalená vďaka interakcii s proteínmi Únie, ktoré nie sú špecifické pre DNA, nazývané protamíny. Tieto proteíny tvoria disulfidové mosty medzi sebou, čím prispievajú k vytvoreniu pretečovacích vrstiev, ktoré neodpudzujú elektrostaticky.

Odkazy

1. Balenie DNA: nukleozómy a chromatín. Zdroj z prírody.com.