DNA -Verpackung

DNA -Verpackungsschema. Quelle: Thomas Splettstoesser (www.Scistyle.com), cc von 4.0, Wikimedia Commons

Was ist DNA -Verpackung?

Er DNA -Verpackung Es ist ein Begriff, der die kontrollierte Verdichtung von DNA innerhalb von Zellular definiert. DNA ist ein extrem langes Molekül, das außerdem immer mit einer Vielzahl verschiedener Proteine ​​(Nucleoproteine) interagiert, die immer mit einer Vielzahl verschiedener Proteine ​​interagiert. Mit ihnen wird das Chromatin gebildet, das ist die Substanz, die die Chromosomen zusammensetzt.

Für die Verarbeitung, Vererbung und Kontrolle der Expression der Gene, die DNA eine bestimmte räumliche Organisation annimmt. Die Zelle erreicht sie streng steuert die DNA -Verpackung auf verschiedenen Verdichtungsniveaus.

Viren haben unterschiedliche Verpackungsstrategien ihrer Nukleinsäuren. Einer der Favoriten ist die Bildung kompakter Spiralen. Man könnte sagen, dass Viren Nukleinsäuren sind, die in den Proteinen gepackt sind, die sie bedecken, schützen und mobilisieren.

In Prokaryoten ist DNA mit Proteinen assoziiert, die die Bildung komplexer Bindungen in einer Struktur namens Nukleoid bestimmen. Das maximale Verdichtungsniveau der DNA in einer eukaryotischen Zelle ist andererseits das mitotische oder meiotische Chromosom.

DNA -Struktur

Die DNA besteht aus zwei Antipaallalbändern (sie laufen in die entgegengesetzte Richtung), die einen Doppelpropeller bilden. Jeder von ihnen präsentiert ein Skelett von Phosphodiéster -Bindungen, zu denen Zucker mit Stickstoffbasen verbunden sind.

Im Inneren des Moleküls bilden die Stickstoffbasen einer Bande Wasserstoffbrücken (zwei oder drei) mit der Komplementärbande.

In einem solchen Molekül zeigen die wichtigsten Verbindungswinkel freie Rotation. Die Stickstoff-Sugar-Basenbindungen, die Zuckergruppenphosphat und die Phosphodiéster-Bindung sind flexibel.

Dies ermöglicht die DNA, die als flexible Stange angesehen wird, eine gewisse Kapazität zum Biegen und Rollen. Mit dieser Flexibilität können Sie komplexe lokale Strukturen einnehmen und kurze, mittlere und Ferninteraktionsbindungen bilden.

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Diese Flexibilität erklärt auch, wie 2 Meter DNA in jeder diploiden Zelle eines Menschen beibehalten werden können. In einer Gametenzelle (haploide Zelle) wäre es ein Meter DNA.

Das bakterielle Nukleoid

Obwohl es sich nicht um eine unerschütterliche Regel handelt, existiert das bakterielle Chromosom als ein einzelnes Doppelband über -Gleaming -DNA -Molekül.

Der doppelte Propeller handelt mehr um sich selbst (mehr als 10 bp durch Rückkehr) und erzeugt eine bestimmte Kompaktheit. Lokale Knoten werden auch dank Manipulationen erzeugt, die enzimatisch kontrolliert werden.

Zusätzlich gibt es DNA -Sequenzen, die es Domänen in großen Bindungen bilden lassen. Die Struktur, die sich aus dem bestellten Super -Collapse und Krawatten ergibt, wird als Nukleoid bezeichnet.

Diese erleben dynamische Veränderungen dank einiger Proteine, die dem verdichteten Chromosom strukturelle Stabilität bieten. Der Verdichtungsgrad in Bakterien und Bögen ist so effizient, dass es möglicherweise mehr als ein Nukleoidchromosom gibt.

Die kompakte Nukleoid -DNA -Prokaryoten mindestens etwa 1.000 mal. Die topologische Nukleoidstruktur ist ein grundlegender Bestandteil der Regulation der Gene, die das Chromosom trägt. Das heißt, Struktur und Funktion bilden dieselbe Einheit.

Eukaryotische Chromosomenverdichtungsniveaus

DNA im eukaryotischen Kern ist nicht nackt. Interagieren Sie mit vielen Proteinen, von denen die wichtigsten Histone sind. Histonas sind positiv beladen kleine Proteine, die auf bestimmte Weise an die DNA binden.

Im Kern beobachten wir eine komplexe DNA: Histone, die wir Chromatin nennen. Hoch kondensiertes Chromatin, das im Allgemeinen nicht exprimiert wird, ist Heterochromatin. Im Gegenteil, das am wenigsten verdichtete (offenere) oder Euchromatin ist Chromatin mit Genen, die exprimiert werden.

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Chromatin hat mehrere Verdichtungsniveaus. Das Elementarste ist das Nukleosom. Es folgt die Magnetfaser- und Grenzflächenchromatin -Krawatten. Nur wenn ein Chromosom unterteilt ist, werden maximale Verdichtungsniveaus angezeigt.

Das Nukleosom

Nukleosom ist die Grundeinheit der Chromatinorganisation. Jedes Nukleosom wird durch eine Octa von Histonen gebildet, die eine Art Trommel bilden.

Der Octamer wird durch zwei Kopien der H2A-, H2B-, H3- und H4 -Histone gebildet. Um sie herum gibt DNA fast 1.7 Kurven. Es folgt eine freie DNA -Fraktion namens Linker, 20 bp, assoziiert mit Histon H1 und dann ein weiteres Nukleosom. Die Menge an DNA in einem Nukleosom und die, die sich verbindet, sind ungefähr 166 Basenpaare.

Dieser Packschritt der kompakten DNA das Molekül etwa 7 Mal. Das heißt, wir übergeben einen Meter bis etwas mehr als 14 cm DNA.

Diese Verpackung ist möglich, da positive Histone die negative Last von DNA und die daraus resultierende elektrostatische Selbstaufhebung abbrechen. Der andere Grund ist, dass die DNA so gefaltet werden kann, dass sie den Histon -Octamer umkreisen kann.

30 nm Faser

Die Konten Faser in einer Halskette, die viele aufeinanderfolgende Nucleosomen bildet.

Obwohl wir uns nicht sicher sind, welche Struktur wirklich annimmt, wissen wir, dass sie eine Dicke von etwa 30 nm erreicht. Dies ist die sogenannte 30 -nm -Faser, und für seine Bildung und Stabilität ist das Histon H1 grundlegend.

Die 30 -nm -Faser ist die grundlegende Struktureinheit von Heterochromatin. Die von laxen Nucleosomen, die von Euchromatin.

Krawatten und Wendungen

Die 30 -nm -Faser ist jedoch nicht vollständig linear. Im Gegenteil, es bildet auf gewundene Weise Krawatten von etwa 300 nm lang auf einer wenig bekannten Proteinmatrix.

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Diese Verbindungen an einer Proteinmatrix bilden eine kompaktere Chromatinfaser -Faserfaser -Faser -Faser -Faser -Faser -Faser -Faser -Faser -Faser -Fasermesser. Schließlich richten sie sich als einfacher 700 nm dicker Propeller aus, was zu einem der Schwesterchromatiden eines mitotischen Chromosoms führt.

Am Ende verdichtet DNA in Kernchromatin etwa 10.000 -mal auf dem Zellchromosom in der Teilung. Im Schnittstellenkern ist seine Verdichtung ebenfalls hoch, da es ungefähr 1 ist.000 -mal im Vergleich zu "linearer" DNA.

Die meiotische Verdichtung von DNA

In der Welt der Entwicklungsbiologie heißt es, dass die Gameteogenese das Epigenom zurücksetzt. Das heißt, es löscht die DNA -Marken, dass das Leben derer, die zu Gameto produziert oder erfahren wurden.

Diese Marken umfassen die Methylierung von DNA und die kovalenten Modifikationen der Histone (Histoncode). Aber nicht das gesamte Epigenom wird zurückgesetzt. Was bei Marken bleibt, wird für den genetischen Abdruck väterlicherseits oder mütterlicherseits verantwortlich sein.

Der implizite Zurücksetzen auf Gametoogenese ist leichter in Sperma zu sehen. In Spermien ist DNA nicht mit Histonen verpackt. Daher werden die Informationen, die mit ihren Änderungen im produzierenden Körper verbunden sind, im Allgemeinen nicht vererbt.

In Spermien wird die DNA dank der Wechselwirkung mit Gewerkschaftsproteinen verpackt, die nicht spezifisch für DNA sind, als Protamine genannt. Diese Proteine ​​bilden Disulfidbrücken miteinander und tragen so dazu bei, überfüllte Schichten zu bilden.

Verweise

1. DNA -Verpackung: Nukleosomen und Chromatin. Aus der Natur abgerufen.com.