Bao bì DNA là gì? (Ở sinh vật nhân sơ và sinh vật nhân chuẩn)



các Bao bì DNA là một thuật ngữ xác định sự nén DNA có kiểm soát bên trong tế bào. Không có tế bào (và trên thực tế, ngay cả trong virus) DNA là miễn phí, lỏng lẻo và trong giải pháp thực sự.

DNA là một phân tử cực kỳ dài, ngoài ra, luôn luôn tương tác với rất nhiều loại protein khác nhau. Để xử lý, kế thừa và kiểm soát sự biểu hiện của các gen mà nó mang, DNA thông qua một tổ chức không gian cụ thể. Điều này đạt được là do tế bào kiểm soát chặt chẽ từng bước đóng gói DNA ở các mức độ nén khác nhau.

Virus có các chiến lược đóng gói khác nhau cho axit nucleic của chúng. Một trong những mục yêu thích là sự hình thành các vòng xoắn nhỏ gọn. Có thể nói rằng virus là axit nucleic được đóng gói trong protein bao phủ chúng, bảo vệ và huy động chúng.

Ở prokaryote, DNA được liên kết với các protein xác định sự hình thành các vòng phức tạp trong cấu trúc gọi là nucleoid. Mặt khác, mức độ nén DNA tối đa trong một tế bào nhân chuẩn, là nhiễm sắc thể phân bào hoặc nhiễm sắc thể.

Trường hợp duy nhất trong đó B-DNA không được đóng gói là một phòng thí nghiệm nghiên cứu theo đuổi mục đích đó.

Chỉ số

  • 1 Cấu trúc của DNA
  • 2 nucleoid vi khuẩn
  • 3 Mức độ nén của nhiễm sắc thể nhân chuẩn
    • 3.1 Bộ nhiễm sắc thể
    • 3.2 Sợi 30nm
    • 3.3 Ties và lượt
  • 4 nén DNA Meiotic
  • 5 tài liệu tham khảo

Cấu trúc của DNA

DNA được hình thành bởi hai dải phản song song tạo thành chuỗi xoắn kép. Mỗi người trong số họ trình bày một bộ xương liên kết phosphodiester mà đường liên kết với các bazơ nitơ liên kết.

Bên trong phân tử, các bazơ nitơ của một dải tạo thành liên kết hydro (hai hoặc ba) với dải bổ sung.

Trong một phân tử như thế này, hầu hết các góc liên kết quan trọng đều cho thấy sự quay tự do. Các liên kết liên kết nitơ-đường, đường phốt-pho và phosphodiester là linh hoạt.

Điều này cho phép DNA, được xem như một thanh linh hoạt, cho thấy một số khả năng uốn cong và cuộn dây. Tính linh hoạt này cho phép DNA chấp nhận các cấu trúc cục bộ phức tạp và hình thành các liên kết tương tác ở khoảng cách ngắn, trung bình và dài.

Tính linh hoạt này cũng giải thích cách 2 mét DNA có thể được duy trì trong mỗi tế bào lưỡng bội của con người. Trong một giao tử (tế bào đơn bội), nó sẽ là máy đo DNA.

Các nucleoid vi khuẩn

Mặc dù không phải là một quy tắc không thể phá vỡ, nhiễm sắc thể của vi khuẩn tồn tại dưới dạng một phân tử DNA sợi kép DNA đơn.

Chuỗi xoắn kép xoắn nhiều hơn trên chính nó (hơn 10 bp mỗi vòng quay) do đó tạo ra một số nén. Các nút thắt cục bộ cũng được tạo ra nhờ các thao tác được kiểm soát bằng enzyme.

Ngoài ra, có các chuỗi trong DNA cho phép các miền hình thành trong các vòng lớn. Chúng tôi gọi cấu trúc kết quả từ supererollamiento và đặt hàng vòng lặp nucleoide.

Chúng trải qua những thay đổi năng động nhờ một số protein cung cấp sự ổn định cấu trúc cho nhiễm sắc thể được nén. Mức độ nén của vi khuẩn và vi khuẩn cổ rất hiệu quả đến mức có thể có nhiều hơn một nhiễm sắc thể trên mỗi nucleoid.

Các nucleoid kích hoạt DNA prokaryotic ít nhất 1000 lần. Cấu trúc cấu trúc liên kết của nucleoid là một phần cơ bản của sự điều hòa các gen mà nhiễm sắc thể mang. Đó là, cấu trúc và chức năng tạo thành cùng một đơn vị.

Các mức độ nén của nhiễm sắc thể nhân chuẩn

DNA trong nhân eukaryote không trần trụi. Nó tương tác với nhiều protein, trong đó quan trọng nhất là histones. Các histon là các protein nhỏ, tích điện dương liên kết với DNA theo cách không đặc hiệu.

Trong nhân mà những gì chúng ta quan sát là một phức hợp DNA: histones, mà chúng ta gọi là chromatin. Chất nhiễm sắc cô đặc cao, thường không được biểu thị, là heterochromatin. Ngược lại, ít được nén nhất (lỏng hơn), hoặc euchromatin, là nhiễm sắc thể với các gen được biểu hiện.

Chromatin có nhiều cấp độ nén. Cơ bản nhất là của nucleosome; tiếp theo là các sợi solenoid và các vòng nhiễm sắc thể xen kẽ. Chỉ khi một nhiễm sắc thể được phân chia thì mức độ nén tối đa mới được hiển thị.

Bộ nhiễm sắc thể

Nucleosome là đơn vị cơ bản của tổ chức chromatin. Mỗi nucleosome được hình thành bởi một octamer histone tạo thành một loại trống.

Octamer được hình thành bởi hai bản sao của mỗi histones H2A, H2B, H3 và H4. Xung quanh họ, DNA cho gần 1,7 vòng. Nó được theo sau bởi một phần DNA tự do được gọi là liên kết 20 pb liên kết với histone H1, và sau đó là một nucleosome khác. Số lượng DNA trong một nucleosome và một cái kết hợp nó với một cặp khác là khoảng 166 cặp cơ sở.

Bước này để đóng gói DNA nhỏ gọn vào phân tử khoảng 7 lần. Đó là, chúng tôi đã đi từ một mét đến hơn 14 cm DNA.

Việc đóng gói này là có thể bởi vì các histones dương sẽ loại bỏ điện tích âm của DNA và do đó tự thúc đẩy tĩnh điện. Lý do khác là DNA có thể uốn cong theo cách mà nó có thể quay octamer histone.

Sợi 30nm

Sợi của các hạt trong vòng cổ tạo thành nhiều nhiễm sắc thể liên tiếp được cuộn lại thành một cấu trúc nhỏ gọn hơn.

Mặc dù chúng tôi không biết nó thực sự áp dụng cấu trúc nào, nhưng chúng tôi biết rằng nó đạt đến độ dày khoảng 30nm. Đây là cái gọi là sợi 30nm; histone H1 rất cần thiết cho sự hình thành và ổn định của nó.

Sợi 30nm là đơn vị cấu trúc cơ bản của heterochromatin. Đó là các nhiễm sắc thể lỏng lẻo, của euchromatin.

Ties và lượt

Tuy nhiên, sợi 30nm không hoàn toàn tuyến tính. Ngược lại, nó tạo thành các vòng có chiều dài khoảng 300nm, theo cách serpentine, trên một ma trận protein ít được biết đến.

Các vòng trên ma trận protein tạo thành một sợi nhiễm sắc nhỏ gọn hơn có đường kính 250nm. Cuối cùng, chúng được sắp xếp theo cách của một chuỗi xoắn đơn giản dày 700nm tạo ra một trong các nhiễm sắc thể chị em của nhiễm sắc thể phân bào.

Cuối cùng, DNA trong nhiễm sắc thể hạt nhân được nén khoảng 10.000 lần trong nhiễm sắc thể của tế bào đang phân chia. Trong hạt nhân xen kẽ, độ nén của nó cũng cao vì nó gấp khoảng 1000 lần so với DNA "tuyến tính".

Meiotic nén DNA

Trong thế giới của sinh học phát triển, quá trình tạo giao tử được cho là thiết lập lại biểu sinh. Đó là, nó xóa các dấu DNA rằng cuộc sống của người tạo ra giao tử được tạo ra hoặc có kinh nghiệm.

Những dấu hiệu này bao gồm methyl hóa DNA và sửa đổi cộng hóa trị của histones (mã Histone). Nhưng không phải tất cả các epigenome được thiết lập lại. Những gì còn lại với các thương hiệu sẽ chịu trách nhiệm cho dấu ấn di truyền của cha hoặc mẹ.

Việc thiết lập lại ngầm để phát sinh giao tử dễ thấy hơn trong tinh trùng. Trong tinh trùng, DNA không được đóng gói với histones. Do đó, thông tin liên quan đến sửa đổi của nó trong sinh vật sản xuất, nói chung, không được kế thừa.

Trong DNA tinh trùng được đóng gói nhờ vào sự tương tác với các protein liên kết DNA không đặc hiệu gọi là protamines. Các protein này tạo thành các cầu nối disulfide với nhau, do đó giúp hình thành các lớp DNA chồng chất mà không đẩy tĩnh điện.

Tài liệu tham khảo

  1. Alberts, B., Johnson, A.D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Sinh học phân tử của tế bào (Phiên bản thứ 6). W. W. Norton & Company, New York, NY, Hoa Kỳ.
  2. Bao bì DNA Annunziato, A. (2008): Nucleosome và chromatin. Giáo dục thiên nhiên 1:26. (https://www.nature.com/scitable/topicpage/dna-packaging-nucleosomes-and-chromatin-310).
  3. Brooker, R. J. (2017). Di truyền học: Phân tích và nguyên tắc. Giáo dục đại học McGraw-Hill, New York, NY, Hoa Kỳ.
  4. Martínez-Antonio, A. Medina-Rivera, A., Collado-Vides, J. (2009) Bản đồ cấu trúc và chức năng của một nucleoid vi khuẩn. Sinh học bộ gen, doi: 10.1186 / gb-2009-10-12-247.
  5. Mathew-Fenn, R. S, Das, R., Harbury, P. A. B. (2008) Hồi phục chuỗi xoắn kép. Khoa học, 17: 446-449.
  6. Travers, A. A. (2004) Cơ sở cấu trúc của tính linh hoạt DNA. Các giao dịch triết học của Hiệp hội Hoàng gia Luân Đôn, Sê-ri A, 362: 1423-1438.
  7. Travers, A., Muskhelishvili, G. (2015) Cấu trúc và chức năng DNA. Tạp chí FEBS, 282: 2279-2295.