The DNA balení je termín, který definuje řízené zhutňování DNA v buňce. V žádné buňce (a dokonce ani ve virech) není DNA volná, uvolněná a ve skutečném řešení.
DNA je extrémně dlouhá molekula, která také vždy interaguje s celou řadou různých proteinů. Pro zpracování, dědičnost a kontrolu exprese genů, které nese, DNA přijímá zvláštní prostorovou organizaci. Toho je dosaženo buňkou přísnou kontrolou každého kroku balení DNA na různých úrovních zhutnění..
Viry mají různé strategie balení pro své nukleové kyseliny. Jednou z nejoblíbenějších je tvorba kompaktních spirál. Dalo by se říci, že viry jsou nukleové kyseliny zabalené do vlastních proteinů, které je kryjí, chrání a mobilizují.
U prokaryot je DNA spojena s proteiny, které určují tvorbu komplexních smyček ve struktuře zvané nukleoid. Maximální úroveň zhutnění DNA v eukaryotické buňce je naproti tomu mitotický nebo meiotický chromozom..
Jediným případem, kdy není zabalena B-DNA, je výzkumná laboratoř, která sleduje tento účel..
Rejstřík článků
DNA je tvořena dvěma antiparalelními pruhy, které tvoří dvojitou spirálu. Každý z nich má kostru fosfodiesterové vazby, na které jsou připojeny cukry spojené s dusíkatými bázemi..
Uvnitř molekuly tvoří dusíkaté báze jednoho pásu vodíkové vazby (dva nebo tři) s doplňkovým pásem.
V takové molekule většina důležitých úhlů vazby vykazuje volnou rotaci. Dusíkaté báze-cukr, skupina cukr-fosfát a fosfodiesterové vazby jsou flexibilní.
To umožňuje DNA, považované za pružnou tyč, ukázat určitou schopnost ohýbat se a zkroutit se. Tato flexibilita umožňuje DNA převzít složité místní struktury a vytvářet interakční smyčky na krátké, střední a dlouhé vzdálenosti..
Tato flexibilita také vysvětluje, jak lze udržovat 2 metry DNA v každé diploidní buňce člověka. V gametě (haploidní buňce) by to byl metr DNA.
I když to není nerozbitné pravidlo, bakteriální chromozom existuje jako jediná nadšroubovicová dvoupásmová molekula DNA..
Dvojitá šroubovice se otáčí více sama o sobě (více než 10 bp za kolo), čímž vytváří určité zhutnění. Místní uzly jsou také generovány díky manipulacím, které jsou enzymaticky řízeny.
Kromě toho existují sekvence v DNA, které umožňují doménám vytvářet se ve velkých smyčkách. Strukturu, která je výsledkem nadšroubovicové cívky, jsme nazvali nukleoidem..
Ty procházejí dynamickými změnami díky některým proteinům, které poskytují určitou strukturální stabilitu zhutněnému chromozomu. Stupeň zhutnění u bakterií a archea je tak účinný, že na nukleoid může být více než jeden chromozom.
Nukleoid zhutňuje prokaryotickou DNA nejméně 1000krát. Samotná topologická struktura nukleoidu je základní součástí regulace genů nesených chromozomem. To znamená, že struktura a funkce tvoří stejnou jednotku..
DNA v eukaryotickém jádru není nahá. Interaguje s mnoha bílkovinami, z nichž nejdůležitější jsou histony. Histony jsou malé, pozitivně nabité proteiny, které se nespecificky váží na DNA.
V jádře pozorujeme složitou DNA: histony, které říkáme chromatin. Vysoce kondenzovaným chromatinem, který obecně není exprimován, je heterochromatin. Naproti tomu nejméně stlačený (volnější) nebo euchromatin je chromatin s geny, které jsou exprimovány.
Chromatin má různé úrovně zhutnění. Nejzákladnější je nukleosom; Následuje smyčka solenoidového vlákna a mezifázového chromatinu. Pouze když se chromozom rozdělí, zobrazí se maximální úrovně zhutnění..
Nukleosom je základní jednotkou organizace chromatinu. Každý nukleosom je tvořen oktamerem histonů, které tvoří jakýsi buben..
Oktamer je tvořen dvěma kopiemi každého z histonů H2A, H2B, H3 a H4. Kolem nich DNA obíhá 1,7krát. Za ním následuje zlomek volné DNA nazývaný linker 20 bp asociovaný s histonem H1 a poté další nukleosom. Množství DNA v nukleosomu a množství, které ji váže na jiný, je přibližně 166 párů bází.
Tento krok balení DNA zhutňuje molekulu asi 7krát. To znamená, že jdeme z jednoho metru na něco málo přes 14 cm DNA.
Toto zabalení je možné, protože pozitivní histony ruší záporný náboj DNA a následnou elektrostatickou samovolnou odpudivost. Druhým důvodem je, že DNA může být složena takovým způsobem, že dokáže převrátit oktamer histonů..
Vlákno korálků v náhrdelníku tvořené mnoha po sobě jdoucími nukleosomy je dále navinuto do kompaktnější struktury.
Ačkoli nejsme si jisti, jakou strukturu ve skutečnosti přijímá, víme, že dosahuje tloušťky asi 30 nm. Toto je takzvané 30 nm vlákno; Histon H1 je nezbytný pro jeho tvorbu a stabilitu.
30 nm vlákno je základní strukturní jednotkou heterochromatinu. Uvolněné nukleosomy, u euchromatinu.
30 nm vlákno však není zcela lineární. Naopak, na hadicovém způsobu vytváří smyčky o délce přibližně 300 nm na málo známé proteinové matrici..
Tyto smyčky na proteinové matrici tvoří kompaktnější vlákno chromatinu o průměru 250 nm. Nakonec se srovnají jako jedna šroubovice o tloušťce 700 nm, což vede k jedné ze sesterských chromatid mitotického chromozomu..
Nakonec se DNA v nukleárním chromatinu zhutňuje asi 10 000krát na chromozomu dělící se buňky. V mezifázovém jádru je jeho zhutnění také vysoké, protože je to asi 1000krát ve srovnání s „lineární“ DNA..
Ve světě vývojové biologie se říká, že gametogeneze resetuje epigenom. To znamená, že vymaže stopy DNA, které vyprodukoval nebo zažil život člověka, který způsobil vznik gamety.
Tyto značky zahrnují methylaci DNA a kovalentní modifikace histonů (Code for histones). Ale ne celý epigenom je resetován. To, co zůstane se známkami, bude odpovědné za otcovský nebo mateřský genetický otisk.
Implicitní reset na gametogenezi je snadněji vidět u spermií. U spermií není DNA nabitá histony. Informace související s jeho modifikacemi v organismu producenta proto obecně nejsou zděděny..
U spermií je DNA zabalena prostřednictvím interakce s nespecifickými proteiny vázajícími DNA nazývanými protaminy. Tyto proteiny navzájem vytvářejí disulfidové vazby, což pomáhá vytvářet překrývající se vrstvy DNA, které elektrostaticky neodpuzují..
Zatím žádné komentáře