Kondenzace DNA

Úrovně sbalení eukaryotické DNA
Nukleozom je nejlépe známá úroveň sbalení DNA, ve vyšších úrovních už není tak jasno

Kondenzace („sbalování“) a dekondenzace DNA jsou dva protichůdné procesy, umožňující remodelaci molekuly DNA do kompaktnějšího či naopak volnějšího uspořádání. Především u eukaryot je nutné sbalit DNA poměrně důkladně, neboť lineární délka řetězce DNA v každé lidské buňce činí dva metry,[1] přičemž např. během buněčného dělení musí vzniknout chromozomy o délce několika mikrometrů. Kondenzace se děje na několika úrovních a je obezřetně regulována, jelikož má významný vliv na genovou expresi. Zjednodušeně platí, že kondenzované oblasti jsou spíše transkripčně umlčené, tzn. geny v nich ležící se nepřepisují. Silně a trvale kondenzovanými oblastmi jsou regiony bez genů, tzv. heterochromatin, naopak v euchromatinu je míra kondenzace zpravidla nižší.[1]

Přehled

Virová DNA obvykle příliš kondenzována není, ačkoliv i u ní se projevuje často nadšroubovicové vinutí (supercoiling). U bakterií se již vyvinul jistý aparát, který DNA kondenzuje, zejména díky polyaminům, ale i jistým proteinům. Nejkomplikovanější je však nicméně kondenzace eukaryotického jaderného genomu.[2]

Hlavní roli v eukaryotické kondenzaci hrají proteiny histony, přítomné v jádře v obrovském množství. Hlavní bílkovinnou jednotkou je nukleozom, oktamer tvořený osmi histony (H2A, H2B, H3 a H4, každý z nich dvakrát). DNA má původně šířku asi 2 nanometry, ale po omotání řetězce kolem nukleozomů vzniká 10nm vlákno. To však má ještě schopnost přecházet na kompaktnější 30nm vlákno. Délka DNA se tím zkrátí asi čtyřicetkrát.[1] Další úrovně sbalení (existují ještě nejméně dvě) jsou poněkud zahaleny tajemstvím a kontroverzí,[1] nicméně musí k nim docházet, aby vznikly chromozomy o tloušťce několik stovek nanometrů.

Na úrovni histonů mají významnou roli v regulaci sbalování DNA histonové modifikace. Každý histon má na svém konci ocásek („tail“, CTD), kde dochází například k acetylacím či třeba methylacím. Acetylace například neutralizuje kladný náboj na lysinových zbytcích histonů, čímž se stává vazba DNA na bílkovinu mnohem slabší a méně náchylná ke vzniku 320 nm vláken. Spíše opačný efekt má methylace.[3] Záleží na konkrétní pozici acetylů a dalších vazebných skupin a zdá se tedy, že platí určitý histonový kód: příkladem je lysin na pozici 9 v H3 histonu – ten je acetylován v silně kondenzovaných oblastech heterochromatinu. Další proteiny jsou schopné číst tento kód a dále ovlivňovat kondenzaci. Dále byl u některých eukaryot odhalen komplex SWI/SNF, který je schopen vyvolat v určité oblasti sklouznutí nukleozomů podél vlákna DNA a vystavit tak například některé regulační sekvence na dosah transkripčním faktorům. Na regulaci represe se dále podílí komplexy Polycomb a Trithorax.[3] Tyto všechny a další úpravy DNA mají rozhodující vliv na spouštění transkripce – vazba na promotor se uskuteční jen tehdy, je-li k němu vytvořen přístup.

Reference

  1. ↑ a b c d POLLARD, Thomas D; EARNSHAW, William C. Cell Biology. 2. vyd. [s.l.]: Saunders, 2007. ISBN 1416022554. S. 928. 
  2. ↑ TEIF, V. B.; BOHINC, K. Condensed DNA: Condensing the concepts. Prog Biophys Mol Biol. 2010. Dostupné online. ISSN 1873-1732. 
  3. ↑ a b LODISH, Harvey, et al.. Molecular Cell Biology. New York: W.H. Freedman and Company, 2004. Dostupné online. ISBN 0-7167-4366-3. 

Média použitá na této stránce

Chromatin Structures cs.png
Autor:

Later version(s) were uploaded by Seans Potato Business at en.wikipedia.

, Licence: CC BY-SA 3.0
Obrázek zobrazuje vyšší úrovně skládání molekuly DNA až do Chromatinu.