Det möjliggör en effektiv och korrekt distribution av genetiskt material till dotterceller under celldelning, vilket säkerställer bevarandet av genetisk information och att organismen fungerar korrekt.
De hierarkiska nivåerna av genomförpackning är följande:
1. Nukleosomer:
Den primära nivån av DNA-förpackning involverar bildandet av nukleosomer, som är repeterande enheter av DNA lindade runt histonproteiner. DNA slingrar sig runt histonoktamerer, bestående av två kopior av vardera histonerna H2A, H2B, H3 och H4 för att bilda en struktur som kallas nukleosomkärnan. DNA:t lindas runt histonkärnan på ett vänsterhänt superheliskt sätt. Nukleosomer är vidare förbundna med länk-DNA och histon H1, vilket hjälper till att stabilisera nukleosomstrukturen och kondensera DNA.
2. Kromatinfiber:
Nukleosomerna packas ytterligare i en högre ordningsstruktur känd som kromatinfibern eller 10 nm fiber. Denna nivå av organisation innebär att nukleosomerna lindas in i en solenoidstruktur. Linker-DNA:t mellan nukleosomer interagerar med histonen H1 och böjer sig, vilket gör att nukleosomerna kan komma i närmare kontakt. Detta skapar ett sicksack eller spiralarrangemang av nukleosomer, som bildar kromatinfibern.
3. Loop Domains och Topologically Associating Domains (TADs):
Kromatinfibern organiseras vidare i loopdomäner eller loopstrukturer, som upprätthålls av proteiner som kallas kohesiner. Dessa loopdomäner hjälper till att reglera genuttryck och genomveckning. Inom slingdomänerna kommer regioner av genomet som interagerar ofta eller är involverade i regulatoriska processer i närheten och bildar topologiskt associerande domäner (TADs). TAD:er är viktiga för genomets organisation och funktion, eftersom de underlättar interaktioner mellan avlägsna regulatoriska element och målgener.
4. Metafaskromosomer:
Under celldelning, särskilt vid mitos, genomgår kromatinet omfattande komprimering och kondensering för att bilda synliga metafaskromosomer. Dessa strukturer är mycket kondenserade och organiserade, vilket möjliggör deras segregation under celldelning. Kondensationsprocessen involverar verkan av kondensiner, som är proteinkomplex som stabiliserar och upprätthåller den högre ordningens struktur hos kromosomerna. Cohesiner spelar också en viktig roll för att hålla ihop systerkromatider tills lämplig tidpunkt för separation under anafas.
5. Mitotiska kromosomer:
Mitotiska kromosomer är den mest kondenserade formen av genomet och observeras under mitosens metafasstadium. Varje kromosom består av två systerkromatider, som är resultatet av DNA-replikation under S-fasen av cellcykeln. Systerkromatider är identiska kopior av DNA:t och hålls samman av kohesiner. Centromeren, en specialiserad region av kromosomen, fungerar som fästpunkt för spindelfibrerna under celldelning, vilket säkerställer korrekt separation och distribution av systerkromatider till dotterceller.
Sammanfattningsvis packas genomet till kromosomer genom en flerstegsprocess som involverar nukleosombildning, kromatinfiberorganisation, loopdomän och TAD-bildning, och den slutliga kondensationen till mitotiska kromosomer. Denna hierarkiska förpackning möjliggör effektiv genomhantering, genetisk reglering och trogen segregering under celldelning, vilket säkerställer korrekt överföring av genetiskt material till framtida generationer och att organismen fungerar korrekt.
