Baakaynta DNA-da ee xudunta unugga
Unug kasta oo eukaryotic ah - sida kuwa aadanaha, xayawaanka, dhirta, iyo fangaska - waxaa lagu kaydiyaa tilmaamaha nolosha qaab DNA ah (deoxyribonucleic acid). Haddii DNA-da laga helo hal unug oo bini'aadam ah la furo, waxay noqon lahayd qiyaastii laba mitir oo dheer. Caqabadda: sidee xarig dheer oo noocaas ah ugu habboonaan karaa xudunta unugga, kaas oo ah dhowr micrometer oo dhexroor ah, iyada oo aan la isku dhejin, la ilaalin, haddana weli la heli karo marka unuggu u baahan yahay inuu nuqul ka sameeyo ama muujiyo hiddo-sideyaasha? Jawaabtu waxay ku jirtaa nidaamka baakadaha DNA-da ee aadka u habaysan oo firfircoon ee loo yaqaan chromatin. Baakadaha DNA-da ma aha oo kaliya "laabashada" DNA-da; waa hab bayooloji ah oo go'aamiya marka hiddo-sideyaashu ay firfircoon yihiin ama aamusan yihiin oo door weyn ka ciyaaraan xasilloonida hidde-sideyaasha.
DNA-da iyo dhibaatada "meel bannaan" ee xudunta
DNA-du waa polymer dheer oo ka kooban nukliyootiyooyin leh afar saldhig oo waaweyn: A, T, C, iyo G. Aadanaha, wadarta DNA-da ee ku jirta hal unug waxay gaartaa qiyaastii 3 bilyan oo lammaane saldhig ah. Iyada oo leh dhererkan aan caadiga ahayn, DNA-da looma dayn karo inay si xor ah ugu dul sabeyso xudunta. Marka laga soo tago arrimaha hawada sare, DNA-da waa in sidoo kale laga ilaaliyaa waxyeelada jireed iyo tan kiimikada, waana in la habeeyaa si qaybo gaar ah loogu akhriyo (loo qoro) RNA marka loo baahdo. Sidaa darteed, unugyadu waxay isticmaalaan borotiinno gaar ah si ay "u abaabulaan" DNA-da si ay u noqoto mid is haysta, nadiif ah, oo shaqaynaysa.
Chromatin: qaabka abaabulan ee DNA-da
Nucleus-ka dhexdiisa, DNA-du kaligeed ma jirto, laakiin waxay la xiriirtaa borotiinnada - gaar ahaan histones - si ay u sameeyaan isku-dhafan oo loo yaqaan chromatin. Chromatin waa mid firfircoon: xaalado gaar ah, way nasan kartaa si ay u oggolaato hiddo-sideyaasha in la galo, xaaladaha kale, way adkeyn kartaa si ay u badbaadiso booska ama u joojiso hiddo-sideyaasha. Chromatin sidoo kale wuxuu sameeyaa aasaaska sameynta koromosoomyada, kuwaas oo si cad loo arki karo inta lagu jiro qaybinta unugyada (mitosis ama meiosis).
Guud ahaan, chromatin waxaa loo qaybin karaa laba nooc:
1. Euchromatin: qaab-dhismeed dabacsan, guud ahaan hodan ku ah hiddo-sideyaasha firfircoon, si fududna loogu heli karo mashiinnada qoraalka.
2. Heterochromatin: qaab-dhismeedka cufan, hiddo-sidayaashu waxay u muuqdaan inay yihiin kuwo aan firfircoonayn, badanaa waxay ka kooban yihiin gobollo soo noqnoqda waxayna door ka ciyaaraan xasilloonida koromosoomka.
Kala soocidani waa muhiim sababtoo ah waxay muujinaysaa in baakadaha DNA-da ay si toos ah ula xiriiraan nidaaminta hidda-wadaha.
Nukliyeer: cutubka aasaasiga ah ee baakadaha DNA-da
Tallaabada ugu horreysa ee baakadaha DNA-da waa sameynta nukleosomes, oo inta badan loo ekeysiiyo "kubbadaha xarigga ku yaal." Nukleosomes waxay ka kooban yihiin nabar DNA ah oo qiyaastii 1,65 rogan oo ku wareegsan xudunta borotiinka histone. Xuduntani waxay ka kooban tahay siddeed histones (octamites): laba nuqul midkiiba oo ah histones H2A, H2B, H3, iyo H4.
Inta u dhaxaysa nucleosomes-ka waxaa isku xira qaybaha DNA-da oo loo yaqaan linker DNA. Halkan, histone H1 badanaa wuxuu u dhaqmaa sidii "qabsasho", isagoo ka caawinaya xasilinta gariiradda DNA-da iyo taageeridda sameynta qaab-dhismeedka chromatin cufan. Samaynta nukliyeerku waxay si weyn u gaabin kartaa DNA-da waxayna ka ilaalin kartaa waxyeello, maadaama inta badan dusha sare ee DNA-da ay ku jiraan borotiinno.
Laga soo bilaabo nukleosomes ilaa fiilooyinka chromatin ee cufan
Marka la sameeyo nukliyoomyada, tallaabada xigta waa urur heer sare ah. Nukliyoomyadu ma aha oo kaliya inay saf yihiin laakiin waxay sidoo kale samayn karaan fiilooyin chromatin ah oo isku dhafan. Sannado badan, qaabka caadiga ah wuxuu soo jeediyay fiilooyin 30-nm ah (qaab "solenoid" ama "zigzag"), inkastoo cilmi-baarista casriga ahi ay muujisay in qaab-dhismeedka chromatin ee unugyada nool uu noqon karo mid aad u kala duwan oo aan had iyo jeer samayn fiilooyin 30-nm ah oo isku mid ah. Sida iska cad, isdhexgalka nukliyoomyada dhexdooda, doorka histone H1, iyo xaaladaha ionic ee xudunta ayaa gacan ka geysta cufnaanta chromatin.
Intaa waxaa dheer, baakaduhu kuma ekaanayaan fiilooyinka. Chromatin sidoo kale waxay samaysaa wareegyo ama "goobo" ku xiran qaab-dhismeedka borotiinka nukliyeerka. Wareegyadani waxay u oggolaanayaan abaabulka gobollada hidde-sideyaasha: hiddo-sidayaasha u baahan inay firfircoonaadaan waxaa lagu meeleyn karaa jawi ku habboon qorista qoraalka, halka gobollada u baahan inay aamusnaadaan si adag loo "xirxiro".
Domains iyo qaab-dhismeedka 3D ee genome-ka
Baakadaha DNA-da casriga ah waxaa loo fahmaa inay tahay habaynta saddex-geesoodka ah (3D) ee hidde-sideyaasha ku jira xudunta. Hidde-sideyaashu si aan kala sooc lahayn looma habayn; waxay sameeyaan domains shaqeynaya. Hal fikrad oo muhiim ah waa Topologically Associated Domains (TADs), gobollada DNA-da kuwaas oo u janjeera inay si joogto ah ula falgalaan gobollada ku jira isla domainka marka loo eego gobollada ka baxsan. Qaab-dhismeedkani wuxuu ka caawiyaa hubinta in kor u qaadayaasha (kor u qaadayaasha qoraalka) ay la xiriiraan kor u qaadayaasha hidde-sideyaasha saxda ah, sidaas darteedna si fiican u xakameeya muujinta hidde-sideyaasha.
Marka laga soo tago TAD-yada, waxaa sidoo kale jira qaybaha A iyo B: qaybta A waxay u janjeertaa inay qani ku tahay hiddo-wadaha euchromatin iyo kuwa firfircoon, halka qaybta B ay ka qani ku tahay hiddo-wadaha heterochromatin iyo kuwa aan firfircoonayn. Tani waxay soo jeedinaysaa in baakadaha DNA-da aysan ku saabsanayn oo keliya isku-ururinta, laakiin sidoo kale ay ku saabsan tahay kala qaybinta "aagagga" shaqada gudaha xudunta.
Wax ka beddelka histone iyo epigenetics
Mid ka mid ah dhinacyada ugu xiisaha badan ee baakadaha DNA-da waa doorka ay ku leedahay epigenetics-ka, kaas oo ah nidaaminta hiddo-sideyaasha aan beddelin taxanaha salka ee DNA-da. Dabada Histone (qaybaha histones ee ka soo baxa nucleosome-ka) waxay mari karaan isbeddello kiimiko oo kala duwan, tusaale ahaan:
– Acetylation (guud ahaan waxay ka dhigtaa chromatin mid furan waxayna kordhisaa dhaqdhaqaaqa hiddaha)
– Methylation (saameyntu waxay dhaqaajin kartaa ama xakamayn kartaa hiddo-wadaha iyadoo ku xiran meesha ay ku taal)
- Fosfooriyeynta, ubiquitination, iyo kuwa kale
Wax-ka-beddelkani wuxuu u shaqeeyaa sida "kood" oo saameeya sida chromatin-ku si adag ugu xiran yahay iyo borotiinnada ku xidhmi kara DNA-da. Marka laga soo tago histones, DNA-da lafteedu waxay mari kartaa methylation (tusaale ahaan, cytosine-ka xaaladaha CpG ee xayawaanka), taas oo inta badan lala xiriiriyo xakamaynta muujinta hidda-wadaha.
Maadaama epigenetics-ku uu isbeddeli karo iyadoo loo eegayo horumarka, deegaanka, iyo xaaladaha unugyada, baakadaha DNA-da sidoo kale waa la qabsan karaa. Tani waa muhiim kala soocidda unugyada: dhammaan unugyada jirka guud ahaan waxay leeyihiin DNA isku mid ah, laakiin unugyada neerfaha iyo murqaha way kala duwan yihiin sababtoo ah qaabab kala duwan oo ah baakadaha iyo muujinta hiddaha.
Baakadaha DNA inta lagu jiro qaybinta unugyada: koromosoomyada
Marka unugyadu galaan mitosis, heerka isku-darka DNA-da ayaa si weyn u kordha, taasoo sameysa koromosoomyada lagu arki karo mikroskoob. Tani waa lagama maarmaan si sax ah loogu kala saaro DNA-da labada unug ee gabadha. Inta lagu jiro marxaladdan, chromatin-ku wuxuu noqdaa mid aad u yar, hiddo-sideyaal badanna lama muujiyo. Borotiinnada sida condensin-ku waxay caawiyaan sameynta iyo xasilinta qaab-dhismeedka koromosoomka la isku daray. Ka dib marka la dhammeeyo kala-qaybsanaanta, koromosoomyadu waxay "kala furfuraan" dib ugu noqdaan koromosoom si ay u oggolaadaan shaqada caadiga ah ee unugyada.
Maxay muhiim u tahay baakadaha DNA-da?
Baakaynta DNA-da ee ku jirta xudunta unugga waxay leedahay dhowr shaqo oo muhiim ah:
1. Waxtarka booska: DNA-da aadka u dheer waxaa lagu kaydin karaa xudunta yar.
2. Ilaalinta: chromatin wuxuu ka caawiyaa ilaalinta DNA-da waxyeelada iyo jabka silsiladda.
3. Nidaaminta hidda-wadaha: heerka cufnaanta chromatin-ka ayaa go'aamisa helitaanka hidda-wadaha, sidaas darteedna saameeya muujinta hidda-wadaha.
4. Ku-dhalashada iyo hagaajinta DNA-da: baakadaha waa in si ku-meel-gaar ah loo furi karaa si ay enzymes-ka taranka iyo dayactirka u shaqeeyaan, ka dibna dib loo soo ururiyo.
5. Xasiloonida koromosoomka: qaab-dhismeedka heterochromatin iyo qaab-dhismeedka 3D waxay gacan ka geystaan ilaalinta hufnaanta hidde-sideyaasha, gaar ahaan gobollada sida centromeres iyo telomeres.
Khaladaadka ku jira baakadaha DNA-da waxay yeelan karaan cawaaqib xumo daran. Khalkhalka ku yimaada borotiinada histone, ensaymada epigenetic, ama borotiinada nidaamiya qaab dhismeedka chromatin waxay kicin karaan muujinta hidda-wadaha aan caadiga ahayn waxayna la xiriiraan cuduro kala duwan, oo ay ku jiraan kansarka, dhibaatooyinka koritaanka, iyo cudurada neerfaha.
Xiritaanka
Baakaynta DNA-da ee ku jirta xudunta unugga waa tusaale ka mid ah yaabka ururka bayoolojiga: molecule macluumaad oo aad u dheer ayaa si hufan loo cadaadiyaa iyada oo aan lumin awooddeeda lagu heli karo oo loo nidaamin karo. Iyada oo loo marayo sameynta nucleosome, abaabulka fiber-ka chromatin, qaabaynta wareegga iyo 3D domain, iyo xakamaynta epigenetic iyada oo loo marayo wax ka beddelka histone iyo DNA, unugyadu waxay awoodaan inay dheellitiraan laba baahi oo iska hor imanaya: isku-darka DNA-da iyadoo la suurtagelinayo muujinta hidda-wadaha saxda ah. Fahmidda hababkani ma aha oo kaliya muhiim u ah bayoolojiga aasaasiga ah laakiin sidoo kale waxay u gogol xaaraysaa daaweynta caafimaadka, maadaama cuduro badan ay ku salaysan yihiin khalkhalka chromatin iyo nidaaminta epigenetic.
