Kas yra DNR pakuotė? (Prokariotuose ir eukariotuose)



The DNR pakuotė yra terminas, kuris apibrėžia kontroliuojamą DNR tankinimą ląstelėje. Jokioje ląstelėje (ir netgi ne virusuose) DNR yra laisva, laisva ir teisinga.

DNR yra labai ilga molekulė, kuri, be to, visada sąveikauja su daugybe skirtingų baltymų. DNR priima tam tikrą erdvinę organizaciją, kad galėtų apdoroti, paveldėti ir kontroliuoti genų, kuriuos jis vykdo, išraišką. Tai pasiekiama, kai ląstelė griežtai kontroliuoja kiekvieną DNR pakuotės pakopą skirtinguose tankinimo lygiuose.

Virusai turi skirtingas jų nukleino rūgščių pakavimo strategijas. Vienas iš mėgstamiausių yra kompaktiškų spiralių formavimas. Galima sakyti, kad virusai yra nukleino rūgštys, supakuotos į juos apimančius baltymus, apsaugančius ir mobilizuojančius juos.

Prokariotuose DNR yra susieta su proteinais, kurie lemia sudėtingų kilpų susidarymą struktūroje, vadinamoje nukleoidu. Kita vertus, maksimalus DNR tankio lygis eukariotinėje ląstelėje yra mitozinė arba meiotinė chromosoma..

Vienintelis atvejis, kai B-DNR nėra supakuota, yra mokslinių tyrimų laboratorija, kuri siekia šio tikslo.

Indeksas

  • 1 DNR struktūra
  • 2 Bakterinis nukleoidas
  • 3 Eukariotinės chromosomos tankinimo lygiai
    • 3.1. Nukleozė
    • 3.2 30 nm pluoštas
    • 3.3 Kojos ir posūkiai
  • 4 Meiotinės DNR tankinimas
  • 5 Nuorodos

DNR struktūra

DNR sudaro dvi antiparalelinės juostos, kurios sudaro dvigubą spiralę. Kiekvienas iš jų pristato fosfodiesterio obligacijų skeletą, su kuriuo susieja cukrus, susietas su azoto bazėmis.

Molekulės viduje vienos juostos azoto bazės sudaro vandenilio jungtis (du ar tris) su papildoma juosta.

Tokioje molekulėje daugelis svarbių ryšių kampų rodo laisvą sukimąsi. Azoto-cukraus, cukraus-fosfato ir fosfodiesterio obligacijų obligacijos yra lanksčios.

Tai leidžia DNR, laikoma lanksčia lazdele, parodyti tam tikrą gebėjimą sulenkti ir sukti. Šis lankstumas leidžia DNR priimti sudėtingas vietines struktūras ir sudaryti sąveikos ryšius trumpu, vidutiniu ir ilgu atstumu.

Šis lankstumas taip pat paaiškina, kaip galima išlaikyti 2 metrus DNR kiekvienoje žmogaus diploidinėje ląstelėje. Gamete (haploidinėje ląstelėje) tai būtų DNR matuoklis.

Bakterinis nukleoidas

Nors bakterinė chromosoma nėra nesulaužoma taisyklė, ji yra viena dvigubos DNR dvigubos DNR molekulės..

Dvigubas spiralė sukasi labiau apie save (daugiau nei 10 bp per apsisukimą), todėl susidaro tam tikras tankis. Vietiniai mazgai taip pat susidaro dėl manipuliacijų, kurios yra kontroliuojamos fermentiškai.

Be to, yra DNR sekos, leidžiančios domenams formuotis didelėse kilpose. Mes vadiname „supererollamiento“ ir užsakytų kilpų branduolio struktūrą.

Tai vyksta dinamiškai keičiant kai kuriuos baltymus, kurie užtikrina tam tikrą struktūrinį chromosomos stabilumą. Tankinimo laipsnis bakterijose ir archeose yra toks veiksmingas, kad vienam nukleoidui gali būti daugiau nei viena chromosoma.

Nukleoidas prokariotinę DNR mažina ne mažiau kaip 1000 kartų. Labai topologinė nukleoidinė struktūra yra esminė chromosomos genų reguliavimo dalis. Tai reiškia, kad struktūra ir funkcija sudaro tą patį vienetą.

Eukariotinės chromosomos tankinimo lygiai

DNR eukariotiniame branduolyje nėra plika. Jis sąveikauja su daugeliu baltymų, iš kurių svarbiausia yra histonai. Histonai yra nedideli, teigiamai įkrauti baltymai, kurie jungiasi prie DNR nespecifiniu būdu.

Branduolyje, kurį stebime, yra DNR kompleksas: histonai, kuriuos vadiname chromatinu. Labai kondensuotas chromatinas, kuris paprastai nėra išreiškiamas, yra heterochromatinas. Priešingai, mažiausiai suspaustas (laisvesnis) arba euchromatinas yra chromatinas su išreikštais genais.

Chromatinas turi kelis tankinimo lygius. Daugiausia elementarių yra nukleozomas; seka solenoidinis pluoštas ir tarpfazių chromatinų kilpos. Tik tada, kai skirstoma chromosoma, rodomi didžiausi tankinimo lygiai.

Nukleozė

Nukleozomas yra pagrindinis chromatino organizavimo vienetas. Kiekvieną nukleozomą sudaro histonų oktameras, kuris sudaro tam tikrą būgną.

Okamerą sudaro du kiekvieno histono H2A, H2B, H3 ir H4 kopijos. Apie juos DNR suteikia beveik 1,7 ratų. Po to atsiranda laisvos DNR frakcija, vadinama 20 pb jungikliu, susijusiu su histonu H1, o po to - kitu nukleozomu. DNR kiekis nukleozome ir tas, kuris prisijungia prie kito, yra apie 166 bazinių porų.

Šis kompaktiškos DNR pakavimo žingsnis į molekulę maždaug 7 kartus. Tai reiškia, kad mes nuėjome nuo metro iki šiek tiek daugiau nei 14 cm DNR.

Šis pakavimas yra galimas, nes teigiami histonai atšaukia neigiamą DNR įkrovą ir dėl to elektrostatinį savęs impulsą. Kita priežastis yra ta, kad DNR gali sulenkti taip, kad gali suktis histono oktamerą.

30 nm pluošto

Karoliukų pluoštas, sudarytas iš kaklo papuošalų, sudarančių daugelį sekančių nukleozomų, papildomai susukamas į labiau kompaktišką struktūrą.

Nors nežinome, kokios struktūros ji iš tikrųjų priima, žinome, kad ji pasiekia apie 30 nm storį. Tai vadinamasis 30 nm pluoštas; histonas H1 yra būtinas jo formavimui ir stabilumui.

30 nm pluoštas yra pagrindinis struktūrinis heterochromatino vienetas. Lax nukleozomų, euchromatino.

Kaklaraiščiai ir posūkiai

Tačiau 30 nm pluoštas nėra visiškai linijinis. Atvirkščiai, ji sukuria apie 300 nm ilgio, serpentine linija, mažai žinomai baltymų matricai.

Šios baltymų matricos kilpos sudaro labiau kompaktišką 250 nm skersmens chromatino skaidulą. Galiausiai, jie yra lygūs 700 nm storio paprasto spiralės būdu, kuris sukelia vieną iš mitozinės chromosomos seserų chromatidų..

Galiausiai, branduolinio chromatino DNR yra suspausta apie 10 000 kartų skiriamosios ląstelės chromosomoje. Tarpfaziniame branduolyje jo tankis taip pat yra didelis, nes jis yra apie 1000 kartų lyginant su "linijine" DNR.

Meiotinis DNR tankinimas

Besivystančios biologijos pasaulyje sakoma, kad gametogenezė atkuria epigenomą. Tai reiškia, kad ji ištrina DNR žymenis, kuriuos gamina gamete ar patyręs gametas.

Šie žymenys apima DNR metilinimą ir kovalentinius histonų modifikacijas (histono kodas). Bet ne visas epigenomas atkuriamas. Prekių ženklai lieka atsakingi už tėvų ar motinos genetinį atspaudą.

Neįprastai grįžti prie gametogenezės lengviau matyti spermoje. Spermoje DNR nėra supakuota su histonais. Todėl informacija, susijusi su jos modifikacijomis gamintojų organizme, paprastai nėra paveldima.

Spermoje DNR yra supakuota dėl sąveikos su nespecifiniais DNR jungiančiais proteinais, vadinamais protaminais. Šie baltymai tarpusavyje suformuoja disulfidinius tiltus, tokiu būdu padėdami formuoti viršutinius DNR sluoksnius, kurie nepalieka elektrostatiniu būdu..

Nuorodos

  1. Alberts, B., Johnson, A.D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6-asis leidimas). W. W. Norton & Company, Niujorkas, NY, JAV.
  2. Annunziato, A. (2008) DNR pakuotė: nukleozomai ir chromatinas. Gamtos mokymas 1:26. (https://www.nature.com/scitable/topicpage/dna-packaging-nucleosomes-and-chromatin-310).
  3. Brooker, R. J. (2017). Genetika: analizė ir principai. McGraw-Hill aukštasis mokslas, Niujorkas, NY, JAV.
  4. Martínez-Antonio, A. Medina-Rivera, A., Collado-Vides, J. (2009) Bakterinio nukleoido struktūrinis ir funkcinis žemėlapis. Genomo biologija, doi: 10.1186 / gb-2009-10-12-247.
  5. Mathew-Fenn, R. S, Das, R., Harbury, P. A. B. (2008) Dvigubo spiralės tyrimas. Science, 17: 446-449.
  6. Travers, A. A. (2004) DNR lankstumo struktūrinis pagrindas. Karališkosios Londono draugijos filosofiniai sandoriai, serija A, 362: 1423-1438.
  7. Travers, A., Muskhelishvili, G. (2015) DNR struktūra ir funkcija. FEBS Journal, 282: 2279-2295.