ການຈັດລຽງ ຫຼື ການຫຸ້ມຫໍ່ DNA ໃນຈຸລັງ
ໃນລະດັບໂມເລກຸນ, ຊີວິດເທິງໂລກແມ່ນສ້າງຂຶ້ນບົນພື້ນຖານຂອງຂໍ້ມູນທາງພັນທຸກໍາທີ່ມີຢູ່ໃນໂມເລກຸນ DNA. DNA, ຫຼື ກົດ deoxyribonucleic, ເປັນໂພລີເມີທີ່ເກັບຮັກສາຄໍາແນະນໍາທາງຊີວະວິທະຍາທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບການພັດທະນາ, ການເຮັດວຽກ, ການເຕີບໂຕ, ແລະ ການສືບພັນຂອງສິ່ງມີຊີວິດທັງໝົດ. ເຖິງແມ່ນວ່າ DNA ປະກອບດ້ວຍນິວຄລີໂອໄທດ໌ພຽງແຕ່ສີ່ຊະນິດຄື: adenine (A), thymine (T), cytosine (C), ແລະ guanine (G) - ການຈັດຕັ້ງຂອງພວກມັນພາຍໃນຈຸລັງແມ່ນສັບສົນຢ່າງບໍ່ໜ້າເຊື່ອ. ໃຫ້ພວກເຮົາຄົ້ນຫາລາຍລະອຽດເພີ່ມເຕີມກ່ຽວກັບວິທີການຈັດລະບຽບ ຫຼື ຫຸ້ມຫໍ່ DNA ພາຍໃນຈຸລັງ.
ໂຄງສ້າງພື້ນຖານຂອງ DNA
ດີເອັນເອມີຮູບຮ່າງເປັນກ້ຽວຄູ່, ເຊິ່ງຖືກຄົ້ນພົບໂດຍ ເຈມສ໌ ວັດສັນ ແລະ ຟຣານຊິສ ຄຣິກ ໃນປີ 1953. ໂຄງສ້າງນີ້ຄ້າຍຄືກັບຂັ້ນໄດບິດ, ໂດຍມີຄູ່ເບສເປັນຂັ້ນໄດ ແລະ ກະດູກສັນຫຼັງນ້ຳຕານ-ຟອສເຟດເປັນດ້າມຈັບ. ຄູ່ເບສລະຫວ່າງ ອາເດນີນ ແລະ ໄທມີນ, ແລະ ໄຊໂຕຊີນ ແລະ ກວານີນ, ແມ່ນເຊື່ອມຕໍ່ກັນດ້ວຍພັນທະໄຮໂດຣເຈນ, ເຊິ່ງສ້າງຄວາມໝັ້ນຄົງໃຫ້ກັບກ້ຽວຄູ່.
ຮິສໂຕນ ແລະ ນິວຄລີໂອໂຊມ
ໃນນິວເຄຼຍສ໌ຂອງເຊວ eukaryotic, ໂມເລກຸນ DNA ສາມາດຍາວໄດ້ຫຼາຍແມັດເມື່ອຖືກຍືດອອກເຕັມທີ່. ການຕິດຕັ້ງໂມເລກຸນຂະໜາດໃຫຍ່ນີ້ເຂົ້າໄປໃນນິວເຄຼຍສ໌ທີ່ມີເສັ້ນຜ່າສູນກາງພຽງແຕ່ສອງສາມໄມໂຄຣແມັດຕ້ອງການກົນໄກການຫຸ້ມຫໍ່ທີ່ຊັບຊ້ອນ. ອົງປະກອບຫຼັກອັນໜຶ່ງຂອງການຫຸ້ມຫໍ່ DNA ແມ່ນໂປຣຕີນທີ່ເອີ້ນວ່າ histones.
ຮິສໂຕນແມ່ນໂປຣຕີນພື້ນຖານທີ່ອຸດົມໄປດ້ວຍກົດອະມິໂນໄລຊີນ ແລະ ອາຈິນີນ, ຊ່ວຍໃຫ້ພວກມັນສາມາດພົວພັນກັນໄດ້ຢ່າງມີປະສິດທິພາບກັບ DNA ທີ່ເປັນກົດ. ດີເອັນເອຖືກພັນອ້ອມຮິສໂຕນ, ປະກອບເປັນໂຄງສ້າງທີ່ຮູ້ຈັກກັນໃນນາມນິວຄລີໂອໂຊມ. ແຕ່ລະນິວຄລີໂອໂຊມປະກອບດ້ວຍດີເອັນເອປະມານ 147 ຄູ່ເບສທີ່ພັນອ້ອມກຸ່ມຮິສໂຕນແປດອັນ, ປະກອບເປັນໜ່ວຍຫຸ້ມຫໍ່ພື້ນຖານຂອງໂຄຣມາຕິນ. ຕ່ອງໂສ້ຂອງນິວຄລີໂອໂຊມນີ້ຄ້າຍຄືກັບ "ສາຍລູກປັດ" ພາຍໃຕ້ກ້ອງຈຸລະທັດ.
ໂຄຣມາຕິນ ແລະ ໂຄຣໂມໂຊມ
ການຫຸ້ມຫໍ່ DNA ຍັງສືບຕໍ່ຜ່ານລະດັບທີ່ສູງຂຶ້ນ, ບ່ອນທີ່ນິວຄລີໂອໂຊມຖືກຈັດລຽງເປັນໂຄງສ້າງທີ່ກະທັດຮັດ ແລະ ເປັນລະບຽບຫຼາຍຂຶ້ນທີ່ເອີ້ນວ່າ ໂຄຣມາຕິນ. ໂຄຣມາຕິນມີສອງຮູບແບບຫຼັກຄື: ຢູໂຄຣມາຕິນ ແລະ ເຮເຕໂຣໂຄຣມາຕິນ. ຢູໂຄຣມາຕິນແມ່ນຮູບແບບທີ່ເປີດກວ້າງ ແລະ ມີການເຄື່ອນໄຫວໃນການຖອດລະຫັດຫຼາຍກວ່າ, ຊຶ່ງໝາຍຄວາມວ່າ DNA ໃນພາກພື້ນເຫຼົ່ານີ້ສາມາດເຂົ້າເຖິງເຄື່ອງຈັກຖອດລະຫັດໄດ້ງ່າຍຂຶ້ນ. ໃນທາງກົງກັນຂ້າມ, ເຮເຕໂຣໂຄຣມາຕິນມີການເຄື່ອນໄຫວຫຼາຍຂຶ້ນ ແລະ ມັກຈະກ່ຽວຂ້ອງກັບ DNA ທີ່ບໍ່ມີການເຄື່ອນໄຫວໃນການຖອດລະຫັດ.
ການຈັດລະບຽບຕື່ມອີກສ້າງໂຄໂມໂຊມ, ໂຄງສ້າງລະດັບສູງສຸດຂອງການຫຸ້ມຫໍ່ DNA, ສາມາດເບິ່ງເຫັນໄດ້ໃນລະຫວ່າງການແບ່ງຈຸລັງ. ໂຄໂມໂຊມແມ່ນຮູບແບບ DNA ທີ່ກະທັດຮັດທີ່ສຸດ ແລະ ຮັບປະກັນການຈຳລອງ DNA ທີ່ຊັດເຈນໂດຍບໍ່ສູນເສຍສ່ວນສຳຄັນໃນລະຫວ່າງ mitosis ແລະ meiosis. ຕົວຢ່າງ, ມະນຸດມີໂຄໂມໂຊມ 46 ອັນໃນແຕ່ລະຈຸລັງຂອງຮ່າງກາຍ.
ກົດລະບຽບການຫຸ້ມຫໍ່ DNA
ການຫຸ້ມຫໍ່ DNA ບໍ່ແມ່ນຂະບວນການທີ່ຄົງທີ່; ມັນເປັນການເຄື່ອນໄຫວ ແລະ ໄດ້ຮັບອິດທິພົນຈາກຫຼາຍປັດໃຈ. ການດັດແປງຮິສໂຕນ, ເຊັ່ນ: ອາເຊຕິເລຊັນ, ເມທິເລຊັນ, ຟອສຟໍຣິເລຊັນ, ແລະ ຢູບິຄວິຕິເນຊັນ, ສາມາດປ່ຽນແປງການພົວພັນລະຫວ່າງ DNA ແລະ ຮິສໂຕນ, ດັ່ງນັ້ນຈຶ່ງສົ່ງຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງໂຄຣມາຕິນ ແລະ ການເຂົ້າເຖິງ DNA ສຳລັບການຖອດລະຫັດ. ຕົວຢ່າງ, ອາເຊຕິເລຊັນຮິສໂຕນມັກຈະກ່ຽວຂ້ອງກັບຢູໂຄຣມາຕິນ ແລະ ການຖອດລະຫັດທີ່ໃຊ້ງານ, ໃນຂະນະທີ່ເມທິເລຊັນສາມາດມີບົດບາດໃນການສ້າງເຮເຕີໂຣໂຄຣມາຕິນ.
ນອກເໜືອໄປຈາກຮິສໂຕນແລ້ວ, ຍັງມີໂປຣຕີນປັບປຸງໂຄຣມາຕິນທີ່ສາມາດເຄື່ອນຍ້າຍ, ຫຼຸດຜ່ອນ, ຫຼື ປັບໂຄງສ້າງຕຳແໜ່ງຂອງນິວຄລີໂອໂຊມ, ປັບປຸງການເຂົ້າເຖິງທາງພັນທຸກໍາຕື່ມອີກ. ປັດໄຈທັງໝົດເຫຼົ່ານີ້ເຮັດວຽກຮ່ວມກັນເພື່ອເພີ່ມປະສິດທິພາບການຄວບຄຸມ DNA ເພື່ອຕອບສະໜອງຄວາມຕ້ອງການຂອງຈຸລັງທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວ.
ການຫຸ້ມຫໍ່ DNA ໃນ Prokaryotes
ບໍ່ເຫມືອນກັບຢູແຄຣິໂອດ, ເຊື້ອແບັກທີເຣັຍ ແລະ ສິ່ງມີຊີວິດໂປຣແຄຣິໂອດອື່ນໆ ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວມີ DNA ຮູບວົງມົນແທນທີ່ຈະເປັນເສັ້ນຊື່ ແລະ ຂາດນິວເຄຼຍສ໌ທີ່ຜູກມັດກັບເຍື່ອຫຸ້ມເຊລ. ເຖິງແມ່ນວ່າຈະງ່າຍດາຍກວ່າ, ແຕ່ການຫຸ້ມຫໍ່ DNA ໃນໂປຣແຄຣິໂອດກໍ່ບໍ່ມີຄວາມໝາຍໜ້ອຍລົງ. ໃນເຊື້ອແບັກທີເຣັຍ, DNA ຖືກບີບອັດດ້ວຍຄວາມຊ່ວຍເຫຼືອຂອງໂປຣຕີນເຊັ່ນ HU ແລະ IHF, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ການຂົດລວດຊຸບເປີມີຄວາມໝັ້ນຄົງ ແລະ ຄວບຄຸມໂຄງສ້າງນິວເຄຼຍສ໌.
ຄວາມສຳຄັນຂອງການຫຸ້ມຫໍ່ DNA
ການຫຸ້ມຫໍ່ DNA ທີ່ມີປະສິດທິພາບບໍ່ພຽງແຕ່ກ່ຽວກັບການເກັບຮັກສາຂໍ້ມູນທາງພັນທຸກໍາເທົ່ານັ້ນ, ແຕ່ຍັງກ່ຽວກັບການຄວບຄຸມການເຮັດວຽກຂອງ gene. ຕໍາແໜ່ງ ແລະ ຄວາມໜາແໜ້ນຂອງ chromatin ສາມາດມີອິດທິພົນຕໍ່ການສະແດງອອກຂອງ gene ແລະ ດັ່ງນັ້ນ, ຈຶ່ງເປັນຈຸດສຸມຂອງການຄົ້ນຄວ້າຫຼາຍຢ່າງໃນ epigenetics. ການສຶກສາຮູບແບບ epigenetic ສາມາດໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈກ່ຽວກັບສະພາບສຸຂະພາບ ແລະ ພະຍາດຕ່າງໆ, ລວມທັງມະເຮັງ ແລະ ຄວາມຜິດປົກກະຕິດ້ານການພັດທະນາ.
ຕົວຢ່າງ, ການປ່ຽນແປງຮູບແບບການຫຸ້ມຫໍ່ DNA ສາມາດນໍາໄປສູ່ການສະແດງອອກຂອງ gene ທີ່ຜິດປົກກະຕິ, ເຊິ່ງເຊື່ອມໂຍງກັບການພັດທະນາຂອງມະເຮັງ. ການປິ່ນປົວທີ່ແນໃສ່ການດັດແປງ histone ຫຼືໂຄງສ້າງ chromatin ສະແດງໃຫ້ເຫັນທ່າແຮງໃນການປິ່ນປົວພະຍາດທີ່ເກີດຈາກການຄວບຄຸມ epigenetic ທີ່ບົກຜ່ອງ.
ສະຫຼຸບ
ການຄວບຄຸມ ຫຼື ການຫຸ້ມຫໍ່ DNA ພາຍໃນຈຸລັງແມ່ນຂະບວນການທີ່ສັບສົນ ແລະ ລະອຽດ ເຊິ່ງມີບົດບາດສຳຄັນໃນຊີວິດ. ການຫຸ້ມຫໍ່ DNA ບໍ່ພຽງແຕ່ມີອິດທິພົນຕໍ່ຄວາມໝັ້ນຄົງທາງພັນທຸກໍາໃນລະຫວ່າງການແບ່ງຈຸລັງເທົ່ານັ້ນ ແຕ່ຍັງເປັນຜູ້ຄວບຄຸມຫຼັກ, ຄວບຄຸມວ່າ gene ໃດທີ່ສະແດງອອກໃນເວລາທີ່ເໝາະສົມ ແລະ ໃນປະລິມານທີ່ເໝາະສົມ. ການເຂົ້າໃຈລາຍລະອຽດຂອງການຫຸ້ມຫໍ່ DNA ໃຫ້ຄວາມເຂົ້າໃຈຢ່າງເລິກເຊິ່ງກ່ຽວກັບພື້ນຖານຂອງຊີວະວິທະຍາຂອງຈຸລັງ ແລະ ປູທາງໃຫ້ແກ່ການພັດທະນາການປິ່ນປົວແບບໃໝ່ສຳລັບພະຍາດທາງພັນທຸກໍາ ແລະ epigenetic. ໃນຖານະເປັນໜຶ່ງໃນຄວາມລຶກລັບທີ່ໜ້າສົນໃຈທີ່ສຸດໃນຊີວະວິທະຍາໂມເລກຸນ, ການຄົ້ນຄວ້າໃນຂົງເຂດນີ້ຈະສືບຕໍ່ສະເໜີສິ່ງທ້າທາຍ ແລະ ໂອກາດທີ່ໜ້າຕື່ນເຕັ້ນສຳລັບນັກວິທະຍາສາດທົ່ວໂລກ.
