Kas ir DNS iepakojums? (Prokariātos un eukariotos)



The DNS iepakojums ir termins, kas nosaka kontrolētu DNS saspiešanu šūnā. Nevienā šūnā (un faktiski ne pat vīrusos) DNS ir brīva, laša un patiesā šķīdumā.

DNS ir ļoti garš molekula, kas turklāt vienmēr mijiedarbojas ar dažādiem dažādiem proteīniem. Gēnu, ko tā veic, apstrādei, mantošanai un izteiksmes kontrolei, DNS ievieš konkrētu telpisko organizāciju. Tas tiek panākts ar šūnu, kas stingri kontrolē katru DNS iepakošanas pakāpi dažādos blīvuma līmeņos.

Vīrusiem ir atšķirīgas iepakošanas stratēģijas to nukleīnskābēm. Viens no favorītiem ir kompaktu spirāļu veidošanās. Varētu teikt, ka vīrusi ir nukleīnskābes, kas iesaiņotas olbaltumvielās, kas tās aizsargā un aizsargā.

Prokariātos DNS ir saistīta ar proteīniem, kas nosaka kompleksu cilpu veidošanos struktūrā, ko sauc par nukleīdu. No otras puses, maksimālais DNS saspiešanas līmenis eukariotiskajā šūnā ir mitotiska vai meiotiska hromosoma..

Vienīgais gadījums, kad B-DNS nav iepakots, ir pētniecības laboratorija, kas veic šo mērķi.

Indekss

  • 1 DNS struktūra
  • 2 Baktēriju kodols
  • 3 Eukariotiskās hromosomas sablīvēšanās līmeņi
    • 3.1. Nukleozome
    • 3.2 30 nm šķiedra
    • 3.3. Saites un griešanās
  • 4 Meiotiskas DNS sablīvēšanās
  • 5 Atsauces

DNS struktūra

DNS veido divas pretparalēlas joslas, kas veido dubultu spirāli. Katrs no tiem uzrāda fosfodiestera obligāciju skeletu, uz kura saistās ar slāpekļa bāzēm saistītie cukuri.

Molekulas iekšpusē vienas joslas slāpekļa bāzes veido ūdeņraža saites (divas vai trīs) ar papildu joslu.

Šādā molekulā lielākā daļa svarīgo saikņu leņķi parāda brīvu rotāciju. Slāpekļa-cukura, cukura fosfātu un fosfodiesteru obligācijas ir elastīgas.

Tas ļauj DNS, ko uzskata par elastīgu stieni, uzrādīt spēju saliekt un spoli. Šī elastība ļauj DNS pieņemt sarežģītas vietējās struktūras un veidot mijiedarbības saites īsā, vidējā un garā attālumā.

Šī elastība arī izskaidro, kā 2 metrus DNS var uzturēt katrā cilvēka diploīda šūnā. Gametē (haploīda šūnā) tas būtu DNS mērītājs.

Baktēriju nukleīds

Lai gan tas nav nesalaužams noteikums, baktēriju hromosoma eksistē kā viena divkāršā DNS divslāņu DNS molekula..

Dubultā spirāle vairāk vēršas pret sevi (vairāk nekā 10 bp uz vienu apgriezienu), tādējādi radot nelielu blīvumu. Vietējie mezgli tiek radīti arī, pateicoties manipulācijām, kas tiek kontrolētas enzimatiski.

Turklāt DNS ir sekvences, kas ļauj domēniem veidoties lielās cilpās. Mēs saucam par supererollamiento un pasūtīto cilpu kodolu struktūru.

Tie mainās dinamiski, pateicoties dažiem proteīniem, kas nodrošina strukturālu stabilitāti saspiestā hromosomā. Blīvēšanas pakāpe baktērijās un arhīvos ir tik efektīva, ka katrā nukleozē var būt vairāk par vienu hromosomu.

Nukleīds prokariotu DNS saspiež vismaz 1000 reizes. Ļoti topoloģiskā struktūra nukleīnam ir būtiska daļa no hromosomas gēnu regulēšanas. Tas nozīmē, ka struktūra un funkcija veido vienu un to pašu vienību.

Eukariotiskās hromosomas sablīvēšanās līmeņi

DNS eukariotiskajā kodolā nav kails. Tas mijiedarbojas ar daudzām olbaltumvielām, no kurām vissvarīgākās ir histoni. Histoni ir mazi, pozitīvi lādēti proteīni, kas nesaistītā veidā saistās ar DNS.

Kodā, ko mēs novērojam, ir DNS komplekss: histoni, ko mēs saucam par hromatīnu. Ļoti kondensētais hromatīns, kas parasti nav izteikts, ir heterohromatīns. Turpretī vismazāk saspiestais (brīvāks) vai euchromatīns ir hromatīns ar izteiktiem gēniem.

Hromatīnam ir vairāki blīvuma līmeņi. Visvienkāršākā ir nukleozomu; seko solenoīda šķiedra un starpfāzes hromatīna cilpas. Tikai tad, kad ir sadalīta hromosoma, tiek parādīts maksimālais blīvuma līmenis.

Nukleozs

Nukleozoms ir hromatīna organizācijas pamatvienība. Katru nukleozomu veido histonu oktamērs, kas veido sava veida cilindru.

Oktameru veido divi histonu H2A, H2B, H3 un H4 kopijas. Apmēram, DNS dod gandrīz 1,7 apļus. Tam seko brīvas DNS frakcija, ko sauc par 20 pb saikni, kas saistīta ar histonu H1, un pēc tam citu nukleozomu. DNS daudzums nukleozomā un tas, kas tam pievienojas, ir aptuveni 166 bāzes pāri.

Šis kompakto DNS iepakošanas solis molekulā ir aptuveni 7 reizes. Tas ir, mēs devāmies no skaitītāja līdz nedaudz vairāk kā 14 cm DNS.

Šī iesaiņošana ir iespējama, jo pozitīvie histoni atceļ DNS negatīvo lādiņu un no tā izrietošo elektrostatisko pašstimulu. Otrs iemesls ir tas, ka DNS var saliekt tādā veidā, ka tā var spinēt histona oktameru.

Šķiedra 30 nm

Krelles, kas iegūtas no kaklarotas, kas veido daudzas secīgas nukleozomas, papildus tiek pārvērsta kompaktākā struktūrā.

Lai gan mēs nezinām, kāda struktūra to patiešām pieņem, mēs zinām, ka tas sasniedz apmēram 30 nm biezumu. Tā ir tā sauktā 30 nm šķiedra; histons H1 ir būtisks tās veidošanai un stabilitātei.

30 nm šķiedra ir heterohromatīna pamatstruktūra. Tas ir lax nukleozomu, kas ir euchromatin.

Saites un pagriezieni

Tomēr 30 nm šķiedra nav pilnīgi lineāra. Gluži pretēji, tas veido aptuveni 300 nm garas cilpas serpentīnus ar maz zināmu proteīna matricu.

Šīs cilpas uz proteīna matricas veido kompaktāku hromatīna šķiedru, kuras diametrs ir 250 nm. Visbeidzot, tie sakrīt ar vienkāršu 700 nm biezumu, kas izraisa vienu no mitotiskās hromosomas māsas hromatīdiem..

Galu galā, kodolkromatīna DNS tiek sadalīta aptuveni 10 000 reizes sadalošās šūnas hromosomā. Starpfāzu kodolā tā saspiešana ir arī augsta, jo tā ir aptuveni 1000 reižu salīdzinājumā ar "lineāro" DNS.

DNS iznīcinoša saspiešana

Attīstības bioloģijas pasaulē tiek apgalvots, ka gametogenēze atjauno epigenomu. Tas nozīmē, ka tā izdzēš DNS zīmes, kuras ir radušās vai pieredzējušās gametes iniciatora dzīvība.

Šie marķieri ietver DNS metilēšanu un histonu kovalentās modifikācijas (histona kods). Bet ne visi epigenomi tiek atiestatīti. Tas, kas paliek ar zīmoliem, būs atbildīgs par tēva vai mātes ģenētisko nospiedumu.

Netiešā spēļu atjaunošana ir vieglāk redzama spermā. Spermā DNS nav pildīta ar histoniem. Tāpēc informācija, kas saistīta ar tās modifikācijām ražotāju organismā, parasti nav mantojama.

Spermā DNS tiek iepakots, pateicoties mijiedarbībai ar nespecifiskiem DNS saistošiem proteīniem, ko sauc par protamīniem. Šie proteīni savstarpēji veido disulfīda tiltus, tādējādi palīdzot veidot pārklātus DNS slāņus, kas nemazinās elektrostatisko slāni..

Atsauces

  1. Alberts, B., Džonsons, A.D., Lūiss, J., Morgans, D., Raffs, M., Roberts, K., Valters, P. (2014. gads). W. Norton & Company, Ņujorka, Ņujorka, ASV.
  2. Annunziato, A. (2008) DNS iepakojums: nukleozomi un hromatīns. Dabas izglītība 1:26. (https://www.nature.com/scitable/topicpage/dna-packaging-nucleosomes-and-chromatin-310).
  3. Brooker, R. J. (2017). Ģenētika: analīze un principi. McGraw-Hill augstākā izglītība, Ņujorka, NY, ASV.
  4. Martínez-Antonio, A. Medina-Rivera, A., Collado-Vides, J. (2009) Bakteriālā nukleīda strukturālā un funkcionālā karte. Genoma Bioloģija, doi: 10.1186 / gb-2009-10-12-247.
  5. Mathew-Fenn, R. S, Das, R., Harbury, P. A. B. (2008) Divkāršā spirāles pārdomāšana. Science, 17: 446-449.
  6. Travers, A. A. (2004) DNS elastīguma strukturālais pamats. Londonas Karaliskās biedrības filozofiskie darījumi, sērija A, 362: 1423-1438.
  7. Travers, A., Muskhelishvili, G. (2015) DNS struktūra un funkcija. FEBS Journal, 282: 2279-2295.