5.1: DNA Paketleme

Genel Bakış

Ökaryotlar prokaryotlara kıyasla büyük genomlara sahiptir. Bir hücreye kendi genleri uygun olarak, hayvan sıkı çekirdeği içinde DNA kendi paketi gerekir. Bunu yapmak için DNA, DNA ambalajının ana birimi olan nükleozomları oluşturmak için histon adı verilen proteinlerin etrafına sarılır. Nükleozomlar daha sonra kromatin olarak bilinen kompakt liflere sarılır.

Güneşe Uzanmak ve Yüzlerce Kez Geri Dönmek İçin Yeterli DNA'ya Sahipsiniz

İnsan vücudundaki çoğu hücre, 23 çift kromozomda paketlenmiş yaklaşık 3 milyar baz DNA çifti içerir. Bu sayıların tam olarak ne kadar DNA temsil ettiğini hayal etmek zor. Peki genomu bir hücreye sığdırmak için ne kadar paketleme yapılması gerekiyor?

genomu uzunluk olarak ifade ederek biraz bilgi edinebiliriz. Tek bir insan hücresinin DNA'sını, bir cilt hücresi gibi, düz bir çizgiye yerleştirseydik, iki metre uzunluğunda olurdu-6.5 feet üzerinde. İnsan vücudu yaklaşık 50 trilyon insan hücresi içerir. Bu, her insanın toplam 100 trilyon metre DNA'ya sahip olduğu anlamına gelir. Başka bir deyişle, her insanın Dünya'dan Güneş'e 300 kez uzanacak kadar DNA'sı var!

Ve insanlar özellikle büyük genomlara sahip değildir-birçok balık, amfibi ve çiçekli bitkinin genomları çok daha büyüktür. Örneğin, çiçekli bitkinin genomu Paris japonica , insan diploid genomundan 25 kat daha büyüktür. Bu rakamlar, ökaryotların DNA’larını hücrelerin içine paketlemek için gerçekleştirmeleri gereken şaşırtıcı görevi vurgulamaktadır.

Nükleozomlar DNA Ambalajında Merkezi Oyunculardır

Her nükleozom, sekiz histon proteininin çekirdeğinin etrafına sarılmış DNA'dan oluşur. Her çekirdek histonlar dört farklı türde oluşur—H2A, H2B, H3, ve H4 — iki kopya halinde her biri mevcut olan. Başka bir histon türü-H1-hem nükleozom hem de bağlayıcı DNA'ya bağlanır ve yapıyı stabilize eder.

DNA, nükleozomlar ve bağlayıcı DNA kromatin liflerine sarıldıkça daha kompakt hale gelir. Yoğunlaştırılmamış kromatin lifleri veya euchromatin, yaklaşık 10 nm çapındadır. Nükleozomlar, bu liflerdeki bir ip üzerindeki boncuklara benzemektedir. DNA yoğunlaşmaya devam ettikçe, 10 Nm'lik lifler yaklaşık 30 nm kalınlığında tellere sarılır ve bu da 300 nm kalınlığında lifler oluşturan döngüler oluşturur. Kromatin tamamen sıkıştırıldığında heterokromatin olarak bilinir.

Euchromatin'in gevşek paketlenmiş yapısı, RNA polimeraz gibi enzimlerin DNA'ya erişmesine izin verir. Bu nedenle transkripsiyon, esas olarak genom bakımından zengin olan genomun euchromatik bölgelerinde meydana gelme eğilimindedir. Aksine, DNA heterokromatin blok erişim sıkışık yapısı, transkripsiyon engelleyerek. Heterokromatin, oldukça tekrarlayan DNA dizilerinin genlerden çok daha yaygın olduğu kromozomların sentromerlerinde ve telomerlerinde baskındır. Ek olarak, organizmalar hücresel ve dış çevresel sinyallere yanıt olarak DNA paketleme seviyesini dinamik olarak ayarlayabilir, genlerin açılması gerektiğinde DNA'nın yoğunlaşmasını giderebilir ve onları kapatmak için yeniden yoğunlaştırabilir.

- [Anlatıcı] Ökaryotta, çift dizgili DNA hücrenin sınırlı alanına uyum sağlamak için özellikle bir membran bağlı atom çekirdeğinin içinde düzenlenir. Sıkışmanın ilk düzeyinde DNA, histonlar adı verilen özel proteinlerin çevresinde sıkıca sarılır. Bir histon çekirdeği ve çevresine sarılı DNA bir arada DNA paketinin temel birimi olan nükleozom olarak bilinir.

Nülkeozomlar bağlayıcı DNA ile birbirlerine bağlanarak ipe dizilmiş boncuklara benzerler. Paketlemenin bir sonraki aşamasında nükleozomlar ve bağlayıcı DNA dolanarak kromatin liflerini oluşturur. Son olarak ek lifli proteinler kromatini daha da sıkıştırarak, hücre bölümün aşamasına göre bu uzun DNA sıralarının kromozom olarak bilinen sıkıca yoğunlaştırılmış birimlere geçmesini sağlarlar.