DNA 포장이란 무엇입니까? (원핵 생물과 진핵 생물에서)

그 DNA 포장 세포 내에서 통제 된 세포의 압축을 정의하는 용어입니다. 어떤 세포에서도 (그리고 사실 바이러스에서도조차도) DNA는 자유롭고 느슨하며 진정한 해결책은 아닙니다.

DNA는 극히 긴 분자로 거대한 다양한 단백질과 항상 상호 작용합니다. DNA가 보유하고있는 유전자의 발현을 처리, 상속 및 제어하기 위해 DNA는 특정 공간 구성을 채택합니다. 이것은 서로 다른 수준의 압축에서 DNA의 포장 단계를 엄격하게 제어하는 ​​세포에 의해 달성됩니다.

바이러스는 핵산에 대한 패키징 전략이 다릅니다. 하나의 즐겨 찾기 중 하나는 소형 나선형의 형성입니다. 바이러스는 바이러스를 덮고 보호하고 동원하는 단백질에 포장 된 핵산이라고 할 수 있습니다.

원핵 생물에서 DNA는 핵 종이라 불리는 구조에서 복잡한 루프의 형성을 결정하는 단백질과 관련이있다. 반면에 진핵 세포에서 DNA 압축의 최대 수준은 유사 분열 또는 감수 분해 염색체입니다.

B-DNA가 포장되지 않은 유일한 사례는 그 목적을 추구하는 연구실입니다.

색인

• 1 DNA 구조
• 2 박테리아 핵 종
• 3 진핵 세포 염색체의 압축 수준
  • 3.1 뉴 소솜
  • 3.2 30 nm 섬유
  • 3.3 동점 및 교대
• 4 감수성 DNA 압축
• 5 참고

DNA의 구조

DNA는 이중 나선을 형성하는 두 개의 역 평행 밴드에 의해 형성됩니다. 이들 각각은 질소 염기와 결합한 당이 결합하는 포스 포디 에스테르 결합의 골격을 나타낸다.

분자 내에서 한 밴드의 질소 염기는 수소 결합 (2 개 또는 3 개)과 상보적인 밴드.

이와 같은 분자에서, 중요한 결합 각의 대부분은 자유 회전을 나타낸다. 질소 - 당, 당 - 인산기 및 포스 포디 에스테르 결합 결합은 융통성이있다.

이것은 유연한 막대로 보이는 DNA가 구부리거나 감길 수있는 능력을 보여줍니다. 이 유연성은 DNA가 복잡한 지역 구조를 채택 할 수있게하고, 짧은, 중간 및 장거리에서 상호 작용 결합을 형성합니다.

이 유연성은 또한 인간의 각 2 배체 세포에서 2 미터의 DNA를 유지할 수있는 방법을 설명합니다. 배우자 (반수 체 세포)에서는 DNA 미터가 될 것입니다..

박테리아 핵 종

파괴 할 수없는 규칙은 아니지만 박테리아 염색체는 단일 이중 가닥 DNA 이중 가닥 DNA 분자로 존재합니다.

이중 나선은 (1 회전 당 10 bp 이상) 그 자체로 더 비틀어 짐으로써 압축을 일으킨다. 지방 매듭은 또한 효소 적으로 제어되는 조작 덕분에 생성됩니다.

또한 대형 루프에서 도메인을 형성 할 수있는 DNA 서열이 있습니다. 우리는 supererollamiento 및 주문 루프 nucleoide에서 유래 한 구조를 호출.

이들은 압축 된 염색체에 구조적 안정성을 제공하는 일부 단백질 덕분에 동적 변화를 겪습니다. 박테리아와 고생대에서의 압축 정도는 매우 효율적이어서 핵 종당 하나 이상의 염색체가 존재할 수 있습니다.

nucleoid는 원핵 DNA를 적어도 1000 번 압축합니다. 유 핵체의 매우 위상적인 구조는 염색체가 운반하는 유전자의 조절의 근본적인 부분이다. 즉, 구조와 기능은 동일한 단위를 구성합니다..

진핵 생물 염색체의 압축 수준

진핵 세포의 핵은 알몸이 아닙니다. 그것은 많은 단백질과 상호 작용합니다. 가장 중요한 단백질은 히스톤입니다. 히스톤은 DNA에 비특이적으로 결합하는 작고 양전하를 띤 단백질이다..

핵에서 우리가 관찰하는 것은 DNA 복합체입니다 : 우리가 염색질이라고 부르는 히스톤. 일반적으로 발현되지 않는 고농축 염색질은 이색질입니다. 대조적으로, 가장 적게 압축 된 (looser), 또는 euchromatin은 발현되는 유전자를 가진 염색질입니다.

크로마 틴은 여러 단계의 압축을합니다. 가장 기본적인 것은 nucleosome의 초등이다. 이어서 솔레노이드 섬유와 중간 염색질 루프가 뒤 따른다. 염색체가 나뉘어 질 때만 최대 압축 수준이 표시됩니다..

뉴 소솜

뉴 클레오 솜은 염색질 조직의 기본 단위입니다. 각 뉴 소솜은 일종의 드럼을 형성하는 히스톤의 8 량체에 의해 형성된다.

8 량체는 각각의 히스톤 H2A, H2B, H3 및 H4의 2 개의 카피에 의해 형성된다. 그들 주위에서 DNA는 거의 1.7 바퀴를 준다. 그 다음에는 히스톤 H1과 관련된 20 pb 링커라고 불리는 자유 DNA의 일부가 이어지고 또 다른 nucleosome이 이어집니다. nucleosome과 다른 DNA와 결합하는 DNA의 양은 약 166 염기쌍입니다.

약 7 번 분자에 컴팩트 DNA를 포장하는이 단계. 즉, 우리는 미터에서 14cm가 넘는 DNA로갔습니다..

이 패킹은 포지티브 히스톤이 DNA의 음전하를 제거하고 그 결과 정전기 자체 충동을 없애기 때문에 가능합니다. 다른 이유는 DNA가 히스톤 8 량체를 회전시킬 수있는 방식으로 구부러 질 수 있기 때문입니다.

30 nm 섬유

많은 연속적인 뉴 클레오 솜을 형성하는 목걸이에있는 구슬의 섬유는 더욱 조밀 한 구조.

우리가 실제로 어떤 구조를 채택했는지는 알지 못하지만, 약 30 nm의 두께에 도달한다는 것을 알고 있습니다. 이것은 소위 30 nm 섬유입니다. 히스톤 H1은 그것의 형성과 안정성에 필수적이다..

30 nm 섬유는 이색질의 기본 구조 단위입니다. 느슨한 nucleosome의 그것, 진청색의 그것.

동점과 교대

그러나 30 nm 섬유는 완전히 선형이 아닙니다. 반대로, 그것은 거의 알려지지 않은 단백질 매트릭스상에서 사문석으로 약 300 nm 길이의 루프를 형성한다.

단백질 매트릭스상의 이러한 루프는 직경 250 nm의보다 소형 크로 마틴 섬유를 형성합니다. 마지막으로, 이들은 단순한 나선형으로 700 nm 두께로 정렬되어 유사 분열 염색체의 자매 염색 분체 중 하나를 발생시킨다.

결국, 핵 염색질의 DNA는 분열 세포의 염색체에서 약 10,000 번 압축됩니다. interphasic nucleus에서 그것의 압축은 "linear"DNA와 비교하여 약 1000 배이기 때문에 또한 높다..

DNA의 감수성 압축

발달 생물학의 세계에서 배우자 형성 (gametogenesis)은 epigenome을 재설정한다고합니다. 즉, 그것은 생식 세포 발생 자의 생애가 생산 또는 경험 한 DNA 표지를 지우는 것입니다.

이러한 마커에는 DNA 메틸화 및 히스톤의 공유 결합 변형 (히스톤 코드)이 포함됩니다. 그러나 모든 epigenome이 리셋되는 것은 아닙니다. 브랜드에 남아있는 것은 부계 또는 모계 유전자 임프린트를 책임질 것입니다.

gametogenesis에 대한 암시 적 재설정은 정자에서보다 쉽게 ​​볼 수 있습니다. 정자에서는 DNA가 히스톤으로 채워지지 않습니다. 그러므로 생산자 유기체에서의 그 변형과 관련된 정보는 일반적으로 상속되지 않는다.

정자에서 DNA는 protamines이라 불리는 비특이적 인 DNA 결합 단백질과의 상호 작용으로 포장됩니다. 이 단백질들은 서로에게 이황화 다리를 형성하여 정전 기적으로 튕겨지지 않는 DNA의 겹쳐진 층을 형성하는 것을 돕는다..

참고 문헌

1. Alberts, B., Johnson, A.D., Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) 세포의 분자 생물학 (6 판). W. W. Norton & Company, 뉴욕, 뉴욕, 미국.
2. Annunziato, A. (2008) DNA 포장 : 뉴 클레오 솜 및 염색질. 자연 교육 1:26. (https://www.nature.com/scitable/topicpage/dna-packaging-nucleosomes-and-chromatin-310).
3. Brooker, R.J. (2017). 유전학 : 분석과 원리. McGraw-Hill 고등 교육, 뉴욕, 뉴욕, 미국.
4. Martínez-Antonio, A. Medina-Rivera, A., Collado-Vides, J. (2009) 박테리아 핵 종의 구조 및 기능지도 게놈 생물학, doi : 10.1186 / gb-2009-10-12-247.
5. Mathew-Fenn, R.S, Das, R., Harbury, P. A. B. (2008) 이중 나선을 다시 측정. Science, 17 : 446-449.
6. Travers, A. A. (2004) DNA 융통성의 구조적 기초. 런던 왕립 학회 철학 연구, 시리즈 A, 362 : 1423-1438.
7. Travers, A., Muskhelishvili, G. (2015) DNA 구조와 기능. FEBS Journal, 282 : 2279-2295.