Hvordan er DNA organiseret til at passe ind i en celle?

Du har omkring 50 billioner celler i din krop. Næsten alle har DNA i dem - to meter faktisk. Hvis du spredt alt det DNA sammen fra ende til ende, ville du have en streng, der var lang nok til at gå rundt om jorden to og en halv million gange. Endnu en gang bliver DNA'et pakket tæt nok til ikke kun at passe ind i din krop, men passer ind i de små kerne af cellerne, der udgør din krop. Din krop håndterer det på samme måde som du ville klare at organisere en samling tovværk eller en regnbue af garn: det spoler og sløjfer strengene sammen.

DNA-struktur

Et enkelt molekyle af DNA består af en lang kæde af adenin-, cytosin-, guanin- og thyminmolekyler forbundet med sukker- og phosphatgrupper. DNA molekyler findes sjældent på egen hånd; de er sædvanligvis parret i komplementære tråde, der vikles om hinanden i den berømte dobbeltsykkelkonfiguration. Som to trådstrenger giver det dobbeltstrengede DNA en slags kemisk beskyttelse, der gør de to sammen stærkere end en af ​​sig selv. Den dobbelte strengning er den første mekanisme til emballering af DNA i en stram pakke, der reducerer de to meter længde ned til en.

Nukleosomer

Hvis du havde 50 meter tråd, ville du ikke ' Jeg vil bare slippe det i en bunke. I stedet vil du få en spole og pakke tråden rundt om den. Det er det samme, din krop gør med DNA. Det bruger grupper af molekyler kaldet histoner som spoler til DNA. Situationen er dog lidt mere kompliceret end din trådspole, fordi din krop skal kunne få adgang til forskellige dele af dit DNA på forskellige tidspunkter. Så i stedet for en enkelt stor spole, der skulle udpakkes meget for at komme til et sted i midten, laver din krop mange små spoler og laver en sløjfe efter den anden i dit DNA. Disse små sløjfer af spooled DNA kaldes nukleosomer, og hvert kromosom har hundredtusinder af dem. Den resulterende struktur kaldes almindeligvis en "streng af perler". Denne spoling reducerer DNA-længden fra ca. en meter til omkring 14 centimeter.

30-nm Fiber

Det næste trin i komprimering af DNA er ikke så godt forstået, selv om resultaterne er kendt. På en eller anden måde springer nukleosomerne om hinanden, måske som kronblade på en tusindfryd, hvis hvert kronblad var et lodret nukleosom. Derefter spiraliseres de cirkulære sløjfer af nukleosomer oven på hinanden. Resultatet er en struktur kaldet 30-nanometer fiberen, fordi det er en streng 30 milliarder af en meter i diameter. Den 30-nanometer fiber sløjfer derefter på sig selv, og sløjferne løber derefter igen på sig selv - nu mere som en skind af garn end en trådspole. Det niveau af coiling er nok til at passe DNA'et i cellekernen.

Metafase

Når en celle opdeles, splittes den i to perfekte kopier af sig selv. Disse to perfekte kopier omfatter to sæt DNA. For at forberede sig på overlapning kondenseres kromosomerne endnu mere, og det går op i et cellulært livsfase kaldet metafase. I metafase har DNA'et så mange sløjfer på sløjfer, at det komprimeres til en længde en-ti tusind af sin oprindelige længde. Disse komprimerede former var den første form for DNA, der blev opdaget.