DNA bär den genetiska planen för varje levande organism. Det är en lång, smal molekyl byggd på en socker-fosfatryggrad som stöder en exakt sekvens av nukleotidbaser. Celler läser segment av DNA – gener – för att kontrollera proteinproduktionen, vilket i slutändan definierar en cells struktur och funktion.
I eukaryota celler finns majoriteten av DNA i kärnan, en förseglad kammare som är ungefär 100 000 gånger mindre än längden på en enda DNA-sträng. Om det sträcks ut skulle DNA i en mänsklig cell sträcka sig över cirka 3 meter. Naturen har löst detta packningspussel genom att komprimera och organisera DNA så att det kan nås effektivt när det behövs.
Kromatin är komplexet av DNA, ribonukleinsyror och proteiner - främst histoner - som finns i kärnan. Histoner binder till DNA-dubbelhelixen, neutraliserar dess negativa laddning och låter strängarna lindas tätt. Den resulterande bead-on-a-string-strukturen kallas en nukleosom.
Varje nukleosom bildar en pärla, och strängen av pärlor viks till en solenoid - ett ihåligt rör - som ytterligare komprimerar DNA:t med en faktor på ungefär 40. Sammantaget kan kromatin kondensera DNA:t ungefär sex gånger i förhållande till dess utsträckta form, och under celldelning kan det nå kompressionsnivåer upp till 10,000 gånger.
Kromatin finns i två primära tillstånd. Eukromatin är löst packat och deltar aktivt i gentranskription, vilket gör dess gener lättillgängliga för cellmaskineriet. Heterokromatin, å andra sidan, är hårt bundet och i allmänhet transkriptionellt tyst, vilket håller vissa genomiska regioner inaktiva. Denna dynamiska förpackning tillåter celler att reglera genuttryck exakt.
När en cell förbereder sig för att dela sig kondenserar kromatin till distinkta, X-formade strukturer som kallas kromosomer. De fyra armarna av varje kromosom konvergerar vid centromeren, en avgörande region för korrekt segregation under mitos. Hos människor innehåller varje cell 46 kromosomer – 23 par – varje par ärvt från en förälder.
Efter delning dekondenserar kromosomerna tillbaka till kromatin under interfas, vilket gör att cellen kan utföra sina rutinfunktioner. Denna cykel av kondensation och avslappning är väsentlig för att upprätthålla genomisk integritet och reglera genaktivitet.
Prokaryoter saknar de komplexa kromatinstrukturerna som ses i eukaryoter. Istället supercoil de sin enda cirkulära kromosom och associerar den med en begränsad uppsättning DNA-bindande proteiner. Denna enklare organisation passar det prokaryota genomet in i cellens nukleoidregion.
Transkription – kopiering av DNA till RNA – sker endast under interfas när kromatinet är avslappnat. Eukromatin underlättar denna process genom att utsätta gener för transkriptionsfaktorer och RNA-polymeras. Under mitos säkerställer kromatinets kondensation till kromosomer exakt DNA-distribution till dotterceller.
Bildkredit:Jupiterimages/Photos.com/Getty Images
