molekularne
całe DNA jest owinięte wokół struktur zwanych nukleosomami. Nukleosomy składają się z dwuniciowego DNA owiniętego wokół oktameru 8 białek histonowych, w tym po dwa z następujących: H2A, H2B, H3 i H4. Nukleosomy są podstawową jednostką chromatyny. Dodatkowe białko histonowe, H1, wiąże się z DNA tuż obok nukleosomu i działa w tworzeniu dalszego zagęszczenia i bardziej złożonej struktury chromatyny, omówione poniżej., Stabilizacja histonu zachodzi poprzez liczne interakcje białko-białko, wiązanie wodorowe i siły elektrostatyczne.
Roger Kornberg, wybitny biolog DNA i chromatyny, zaproponował model struktury nukleosomów w 1974 roku. Model został oparty na jego eksperymentach biochemicznych, badaniach dyfrakcji rentgenowskiej i obrazach mikroskopii elektronowej. Eksperyment Markusa nolla dał jednak wizualnie interpretowalny wynik, aby zrozumieć, w jaki sposób DNA owija się wokół nukleosomów. Jego eksperyment rozpoczął się od jądra nie ekstrahowanego DNA, dzięki czemu struktura naturalnego DNA jest łatwiej widoczna., Jego eksperyment sprzyjał teorii, że DNA zostało nawinięte na zewnątrz jednostki nukleosomu, a każdy nukleosom składa się z około 200 par zasad DNA.
DNA owija się wokół tej kuli białek około 2 razy, po czym następuje krótki region łączący około 20-60 par zasad na długo przed utworzeniem kolejnego oktameru histonu lub nukleosomu. Każdy nukleosom ma od 10 do 11 nanometrów średnicy. Około 146 lub 147 par zasad DNA kojarzy się z każdym nukleosomem., Region łączący różni się długością w zależności od gatunku i rodzaju komórki oraz region chromosomu, który jest transkrybowany lub nie transkrybowany. Nukleosom, po którym następuje przekładka, po której następuje nukleosom i tak dalej, nadaje mu wygląd perełek wzdłuż sznurka. W celu kontrolowania ekspresji DNA i regulacji genów, z białka histonowego wystają N-końcowe „ogony”. Białka te mogą być modyfikowane przez acetylację, metylację i fosforylację, a te modyfikacje będą wpływać na regulację genów. Metylacja hamuje ekspresję., Acetylacja zwiększa ekspresję.
Nukleosomy są dalej skondensowane do pętli, które dalej skondensują się do chromsomów tylko w czasie podziału komórki, aby zapewnić systematyczne i dokładne dziedziczenie DNA do następnej generacji komórki. To wydajne opakowanie nie tylko służy jako sposób dopasowania 6 stóp DNA do każdej komórki, ale także pozwala na systematyczne interakcje poszczególnych części DNA ze sobą.
podział komórek przez mitozę i mejozę jest objęty innym przeglądem StatPearls.,
dalsze białka wiążące DNA, znane jako białka nie histonowe, są dużą grupą heterogenicznych białek, które odgrywają rolę w organizacji i zagęszczaniu chromosomu do struktur wyższego rzędu. Białko H1 jest niezbędne w tych strukturach wyższego rzędu. Drugorzędnymi strukturami chromatyny są Model Solenoidowy i model zygzakowaty. Model Solenoidowy składa się ze ściśle zwiniętych nukleosomów w regularnej, spiralnej konfiguracji zawierających 6 nukleosomów na turę. Model zygzakowaty jest nieco luźniejszą formą chromatyny o nieregularnej konfiguracji., W tym modelu nukleosomy mają niewielki kontakt twarzą w twarz. Zarówno w Solenoidzie, jak i w modelu zygzakowatym, włókna mają rozmiar 30 nanometrów.
od wielkości elektromagnesu chromatyna jest dalej pakowana i skondensowana do chromsomów. Chromosomy mają różne regiony zwane regionami heterochromatyny i regionami euchromatyny. Regiony heterochromatyny są ciasno zagęszczone tam w telomerach i centromerach, te regiony chromosomu są zawsze heterochromatyną i są zawsze szczelnie pakowane, gdzie DNA jest bardzo ciasno zwinięte wokół białek., Obszary te mogą być wizualizowane mikroskopowo poprzez różne plamy stosowane do chromosomów metafazy. Mimo że DNA wydaje się być niezorganizowane wewnątrzjądrowo podczas międzymózgowia, nadal istnieje znaczna struktura i podział różnych materiałów chromowych w jądrze. DNA z poszczególnych chromosomów nie jest splecione z innymi chromosomami, ale pozostaje w określonych regionach jądra zwanych terytoriami chromosomowymi. Terytoria te mogą pomóc doprowadzić różne geny do relacji przestrzennych ze sobą, co jest uważane za ważny regulator ekspresji genów.,
oprócz konieczności systematycznego zagęszczania DNA w celu replikacji i podziału komórek, ważne jest, aby komórka międzyfazowa miała swoje DNA zorganizowane w jądrze. Ta organizacja pomaga sekcji DNA do różnych obszarów ekspresji komórek wśród innych funkcji. Jądro składa się z jądrowej dwuwarstwowej matrycy membranowej zestawionej z różnych typów białek, które zapewniają stabilność jądrową i ułatwiają organizację jądrową., Ta organizacja nie jest bynajmniej statyczna i mnóstwo skomplikowanych mechanizmów zmieni ekspresję DNA czasowo i geograficznie w ciele. Blaszka jądrowa znajduje się tuż pod wewnętrzną błoną jądra, gdzie żyją białka rusztowania i białka przyłączające matrycę. DNA eukariotyczne jest zorganizowane w pętle, które mogą być dość zmienne w długości od 25 do 200 par zasad długich. W ramach rzeczywistego kodu genetycznego DNA, istnieją specyficzne sekwencje, które pozwalają na przyłączenie tych Marsa i SARs wzdłuż blaszki jądrowej., Obszary te nazywane są regionami przyłączenia macierzy (MARs) lub regionami przyłączenia rusztowań (SARs), gdzie DNA jest związane z matrycą lub rusztowaniem chromosomu, a MARs jest przyłączony do macierzy jądrowej tworząc te promieniste pętle. Obszary te nie mają wspólnej sekwencji w DNA. Mają charakter konstytutywny lub fakultatywny.