Sisu
Rakus olev DNA on korraldatud nii, et see sobib hästi raku väikese suurusega. Selle korraldus hõlbustab ka rakkude jagunemise ajal õigete kromosoomide hõlpsat eraldamist. DNA tiheda mähkimise määr võib mõjutada ka seda, millised geenid sisse või välja lülitatakse, mõjutades teatud valkude võimet DNA-ga seonduda.
Selles postituses kavatseme käsitleda tihedalt mähitud DNA kõigi nende mõjude spetsiifikat.
DNA struktuur
DNA on suur kompleks, mis koosneb mitmetest nukleotiididena tuntud ehitusplokkidest. Need nukleotiidid seovad omavahel DNA ahelaid. Need ahelad saavad seejärel nukleotiidide komplementaarsete järjestuste põhjal paarituda. Nende ahelate sidumine moodustab topelt-spiraalse struktuuri.
Seejärel mähitakse DNA kahekordne spiraal ümber teatud valkude, mida tuntakse histoonidena. See võimaldab DNA-d tihedamalt mähkida ja võtab seetõttu rakus vähem ruumi. DNA võib kondenseeruda veelgi, kui histoonid lähenevad üksteisele. See veelgi tihedam DNA mähis põhjustab tihedalt mähitud või kondenseerunud kromosoomide teket.
Kromosoomi kondensatsioon
Raku suurema osa elu jooksul on DNA ümbritsetud ainult histoonidega ja see ei ole kondenseerunud kromosomaalses vormis. Kromosoomide tihedam pakkimine ehk kondenseerumine toimub ainult mitoosi ajal, raku jagunemise protsessis. Mitoosi ajal kondenseeruvad kromosoomid nii, et iga kromosoom on eraldiseisev üksus.
Enne mitoosi kopeerib rakk oma DNA nii, et see sisaldab igast kromosoomist kahte koopiat. Kromosoomid joonduvad mitoosi ajal raku keskel, kromosoomide paarid asuvad üksteise kõrval. Kui lahter jaguneb, läheb üks koopia igasse lahtrisse.
Kui kromosoomid ei joondu korralikult, võivad tekkida tõsised geneetilised kõrvalekalded, mis võivad põhjustada raku surma või vähki. DNA kondenseerimine tihedalt pakitud kromosoomidesse muudab kromosoomi joondamise ja eraldamise protsessi mitoosi ajal tõhusamaks.
Kuidas geeni väljendatakse
Geeni ekspressioon ehk sisse lülitatud ja transkribeeritud geeni protsess on keeruline protsess. See hõlmab teatud valkude, mida nimetatakse transkriptsioonifaktoriteks, seostumist geeni osaga, mis reguleerib selle ekspressiooni. Enamik transkriptsioonifaktoreid soodustab geeni ekspressiooni; mõned transkriptsioonifaktorid takistavad geeni ekspresseerimist, teisisõnu, selle väljalülitamist.
Kui transkriptsioonifaktor lülitab geeni sisse, liigub valk nimega RNA polümeraas mööda DNA-d ja moodustab RNA komplementaarse järjestuse, millest saab seejärel valk.
Mõju geeniekspressioonile
DNA mähkimisviis võib mõjutada geeniekspressiooni või seda, millised geenid sisse lülitatakse. Kui kromosoomid on tihedalt kondenseerunud, mähitakse DNA väga tihedalt, muutes transkriptsioonifaktorite DNA-ga seondumise keerukaks. Kui DNA on histoonide ümber vähem tihedalt mähitud, võivad histoonid ise mõjutada geeniekspressiooni.
Histoonidel võivad esineda modifikatsioonid, näiteks fosfaatrühmade sidumine, ja need modifikatsioonid võivad põhjustada DNA seondumist enam-vähem tihedalt histonitega. DNA piirkonnad, mis on vaid lõdvalt seotud histoonidega, on transkriptsioonifaktoritele ja RNA polümeraasile paremini ligipääsetavad, muutes nende geenide sisselülitamise hõlpsamaks. Kui DNA on tihedamalt seotud histoonidega, on transkriptsioonifaktoritel ja RNA polümeraasil DNA-ga sidumine keerulisem, mis muudab tõenäolisemaks, et need geenid lülitatakse välja.