מהו אריזת דנא? (בפרוקריוטים ובאוקריוטים)

ה אריזות דנ"א הוא מונח המגדיר את הדחיסה הנשלטת של ה- DNA בתוך התא. בשום תא (ולמעשה, אפילו לא בוירוסים) הדנ"א חופשי, רופף ובפתרון אמיתי.

DNA הוא מולקולה ארוכה מאוד, כי, בנוסף, הוא תמיד אינטראקציה עם מגוון עצום של חלבונים שונים. עבור עיבוד, ירושה ובקרה של הביטוי של הגנים שהוא נושא, ה- DNA מאמצת ארגון מרחבי מסוים. זה מושג על ידי התא בקפידה לשלוט בכל שלב של האריזה של ה- DNA ברמות שונות של דחיסה.

לווירוסים יש אסטרטגיות אריזה שונות עבור חומצות הגרעין שלהם. אחד המועדפים הוא היווצרות של ספירלות קומפקטיות. ניתן לומר כי וירוסים הם חומצות גרעין הארוזות בחלבונים המכסים אותם, מגינים עליהם ומגייסים אותם.

ב prokaryotes, DNA קשורה חלבונים הקובעים את היווצרות של לולאות מורכבות במבנה הנקרא נוקלאיד. הרמה המקסימלית של דחיסת DNA בתא אאוקריוטי, לעומת זאת, הוא הכרומוזום המיטי או המיוטי.

המקרה היחיד שבו B-DNA אינו ארוז הוא מעבדה מחקר אשר רודף את המטרה.

אינדקס

• 1 מבנה הדנ"א
• 2 הנוקלאיד החיידקי
• 3 רמות הדחיסה של הכרומוזום האיקריוטי
  • 3.1 הנוקלאוזום
  • 3.2 סיבים של 30 ננומטר
  • 3.3 קשרים ופניות
• 4 דחיסת דנ"א מיוטית
• 5 הפניות

מבנה הדנ"א

ה- DNA נוצר על ידי שתי להקות אנטי-מקבילות היוצרות סליל כפול. כל אחד מהם מציג שלד של קשרי פוספודיסטר, שעליהם קשרו סוכרים הקשורים לבסיסים חנקניים.

בתוך המולקולה, בסיסים ניטרוגניים של להקה אחת מימן קשרים (שניים או שלושה) עם הלהקה המשלימה.

במולקולה כזאת, רוב זוויות האג"ח החשובות מראות סיבוב חופשי. החנקן הסוכרני, הסופר פוספט וקשרי האג"ח של פוספודיסטר הינם גמישים.

זה מאפשר דנ"א, כפי שנראה מוט גמיש, כדי להראות כמה היכולת להתכופף ולסליל. גמישות זו מאפשרת לדנ"א לאמץ מבנים מקומיים מורכבים, וליצור קשרי גומלין בטווח קצר, בינוני וארוך.

גמישות זו גם מסבירה כיצד ניתן לשמור על 2 מטר של DNA בכל תא דיפלואידי של אדם. בגאמטה (תא הפלואיד), זה יהיה מטר דנ"א.

נוקלאיד חיידקי

אף על פי שלא מדובר כלל לא שביר, הכרומוזום החיידקי קיים כמולקולת דנ"א אחת, דו-.

סליל כפול מתפתל יותר על עצמו (יותר מ -10 BP לכל מהפכה) ובכך לייצר כמה דחיסה. קשרים מקומיים נוצרים גם הודות מניפולציות כי הם נשלט enzymatically.

בנוסף, ישנם רצפים ב- DNA המאפשרים לתחומים ליצור בלולאות גדולות. אנו קוראים את המבנה הנובע supererollamiento ו הורה לולאות nucleoide.

אלה עוברים שינויים דינמיים בזכות כמה חלבונים המספקים יציבות מבנית לכרומוזום הדחוס. מידת הדחיסה בבקטריה ובארכאה יעילה עד כדי כך שיש יותר מכרומוזום אחד לכל נוקלאיד.

הנוקלאיד מחייב DNA פרוקריוטי לפחות 1000 פעמים. המבנה הטופולוגי מאוד של הנוקלאיד הוא חלק בסיסי של הרגולציה של הגנים כי הכרומוזום נושא. כלומר, מבנה ותפקוד מהווים אותה יחידה.

רמות הדחיסה של הכרומוזום האיקריוטי

הדנ"א בגרעין האיקריוטי אינו עירום. זה אינטראקציה עם חלבונים רבים, החשוב שבהם הם היסטונים. היסטונים הם חלבונים קטנים, טעונים בחיוב אשר נקשרים לדנ"א באופן לא ספציפי.

בגרעין מה שאנו רואים הוא קומפלקס DNA: היסטונים, שאנו מכנים כרומטין. הכרומטין המתוחכם ביותר, שבדרך כלל אינו מתבטא, הוא הטרוכרומטין. לעומת זאת, הפחות דחוס (או רופף), או eochromatin, הוא הכרומטין עם גנים אשר באים לידי ביטוי.

הכרומטין יש מספר רמות של דחיסה. היסודי ביותר הוא זה של הנוקלאוזום; ואחריו סיבים סולנואידים וכרומטין הכרוכות לולאות. רק כאשר כרומוזום מחולק היא כי רמות דחיסה מקסימלית מוצגים.

הנוקלאוזום

הנוקלאוזום הוא היחידה הבסיסית של ארגון הכרומטין. כל נוקלאוזום נוצר על ידי אוקטמר של היסטונים היוצרים מעין תוף.

Octamer נוצר על ידי שני עותקים של כל ההיסטונים H2A, H2B, H3 ו H4. סביבם, ה- DNA נותן כמעט 1.7 הקפות. זה ואחריו חלק קטן של דנ"א חופשי שנקרא 20 pb מקשר הקשורים היסטון H1, ולאחר מכן עוד נוקלאוזום. כמות הדנ"א בנוקלאוזום, ומצד שני, מצטרפת לזו של 166 זוגות בסיס.

שלב זה של האריזה את הדנ"א קומפקטית למולקולה על 7 פעמים. כלומר, הלכנו ממטר ליותר מ -14 ס"מ של דנ"א.

אריזה זו אפשרית משום שההיסטונים החיוביים מבטלים את המטען השלילי של הדנ"א, ואת הדחף העצמי האלקטרוסטטי שנוצר. הסיבה האחרת היא שהדנ"א יכול להתכופף בצורה כזאת שהוא יכול לסובב את אוקטמר ההיסטון.

סיבים של 30 ננומטר

סיבים של חרוזים במחרוזת אשר נוצרים nucleosomes רצופים רבים הוא התגלגל בנוסף לתוך מבנה קומפקטי יותר.

למרות שאנחנו לא יודעים מה המבנה הוא מאמץ באמת, אנחנו יודעים שזה מגיע לעובי של כ 30 ננומטר. זה מה שנקרא 30 ננומטר סיבים; היסטון H1 חיוני להיווצרותו ויציבותו.

סיבים 30 ננומטר הוא יחידה מבנית בסיסית של heterochromatin. זה של נוקלאוזומים רופפים, זה של euchromatin.

קשרים ופניות

סיבים 30 ננומטר, עם זאת, אינו ליניארי לחלוטין. להיפך, הוא יוצר לולאות של כ 300 ננומטר אורך, בצורה מתפתלת, על מטריצה ​​חלבון ידוע.

לולאות אלה על מטריצה ​​חלבון טופס סיבים כרומטיים קומפקטי יותר של 250 ננומטר בקוטר. לבסוף, הם מיושרים בצורה של סליל פשוט 700 ננומטר עבה המביא אחד כרומטידים אחות של כרומוזום מיטוטי.

בסופו של דבר, ה- DNA בכרומטין הגרעיני נדחס כ -10,000 פעמים בכרומוזום של התא המפריד. בגרעין interphasic דחיסה שלו הוא גם גבוה שכן הוא כ 1000 פעמים לעומת DNA "ליניארי".

דחיסה מיוטית של דנ"א

בעולם של ביולוגיה התפתחותית, gametogenesis הוא אמר כדי לאפס את epigenome. כלומר, הוא מוחק את סימני הדנ"א שחייו של מחולל הגאמט שיצר או חווה.

סמנים אלה כוללים מתילציה DNA ושינויים קוולנטיים של היסטונים (קוד היסטון). אבל לא כל epigenome הוא לאפס. מה שנשאר עם מותגים יהיה אחראי על טביעת גנטי אבהי או אימהי.

את איפוס משתמע gametogenesis קל יותר לראות בזרע. בזרע, ה- DNA אינו ארוז בהיסטונים. לפיכך, המידע הקשור לשינויו באורגניזם המפיק, בדרך כלל, אינו עובר בירושה.

בזרע הדנ"א ארוז הודות לאינטראקציה עם חלבונים שאינם קשורים ל- DNA הנקראים פרוטמינים. חלבונים אלה יוצרים גשרים דיסולפידים זה לזה, ובכך מסייע ליצור שכבות על גבי דנ"א כי לא להדוף אלקטרוסטטית.

הפניות

1. אלברטס, ב, ג 'ונסון, א ד, לואיס, ג', מורגן, ד, רף, M., רוברטס, ק ', וולטר, P. (2014) ביולוגיה מולקולרית של התא (מהדורה 6). וו 'נורטון אנד קומפני, ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב.
2. Annunziato, A. (2008) DNA אריזה: נוקלאוזומים וכרומטין. חינוך טבע 1:26. (https://www.nature.com/scitable/topicpage/dna-packaging-nucleosomes-and-chromatin-310).
3. Brooker, R. J. (2017). גנטיקה: ניתוח ועקרונות. McGraw-Hill השכלה גבוהה, ניו יורק, ניו יורק, ארה"ב.
4. Martínez-Antonio, A. מדינה-ריברה, A., קולאדו-ויידס, ג '(2009) מפה מבנית ופונקציונלית של נוקלאיד חיידקי. ביולוגיה של הגנום, doi: 10.1186 / gb-2009-10-12-247.
5. מאתיו פן, ר 'S, Das, R., Harbury, P. A. B. (2008) מדידת הסליל הכפול. מדע, 17: 446-449.
6. Travers, A. A. (2004) הבסיס המבני של גמישות ה- DNA. עסקאות פילוסופיות של החברה המלכותית של לונדון, סדרה א ', 362: 1423-1438.
7. Travers, A., Muskhelishvili, G. (2015) מבנה ותפקוד הדנ"א. פבז ג'ורנל, 282: 2279-2295.