Компактизація ДНК

Що таке компактизація ДНК?

ДНК людини складається із сорока шести хромосом і має довжину близько двох метрів. Тим не менш, при такому розмірі вона міститься в ядро клітини. Рівень досягається ущільнення перевищує 10000 разів. Процес укомплектування ДНК отримав назву компактизація. Взаємодія структури ДНК різних рівнях компактизації впливає механізм її функціонування. На рівень і конфігурацію компактизації вирішальний вплив надають біохімічні та фізичні величини клітинного оточення. На першому місці за значимістю залишається сукупність мікрочастинки нуклеїнової кислоти та її структура.

Рівні компактизації

В результаті наукових досліджень виділено чотири рівні ущільнення ДНК. Молекула ДНК - це спіраль лівого напрямку, діаметр якої 2nm.

Перший ступінь: нуклеосомна фібрила. Електронний мікроскоп показав наявність на хроматинових нитках своєрідних намистин. Сам собою хроматин і отримав назву деспіралізована ДНК. Діаметр кожної намистинки укладався в 10-9м і містив у собі шматочок з півтори-дві сотні парних нуклеотидів і вісім молекул гістонів різної типології. Така частка стала називатися «нуклеосома». Центральна (серцеподібна) частина нуклеосоми представлена «намистинками», а лінкерна частина пов'язує їх у базову частину ДНК. Об'єднання серцеподібної та лінкерної областей виражає завершеність нуклеосоми. Неоднакові види мають різні розміри цілої нуклеосоми.

Другий ступінь: соленоїд. ДНК супроводжують білки – невід'ємні супровідники. Довжина хромосомної фібрили дорівнює соленоїду, що менше розміру не згорнутої ДНК в сорок разів. Скручування у вигляді спіралі нуклеосомної нитки дозволяє компактно запакувати її разом з білками. Спіраль скручується неоднаково у різних місцях: десьгустіше, десь слабше. Чому так стається, генетики ще не знають. Незаперечним залишається те, що існує зв'язок із готовністю функціонування гена та залежністю соленоїдних структур від якісних характеристик середовища клітини.

Третій ступінь: укладання соленоїдів у петлі. Маючи каркасну вісь хромосоми, соленоїдні структури утворюють петлі. Кожна петля містить до дев'яносто тисяч парних нуклеотинів. Нитки її кістяка виготовляються з білків. Вчені назвали їх "нуклеонеми". З'єднання нуклеонемів та ламінів у ядрі є фрагментом ядерного матриксу. Білковий шар (ще називається ламіну) обволікає ядро відразу під подвійною перетинкою. Білки видозмінюються під впливом властивостей фізико-хімічного середовища клітини та контролюють вторгнення в пори серцевини.

Четвертий ступінь: формування хромосом. Як це відбувається, остаточно не з'ясовано. Ясно одне: гени стають активними через складну трансформацію структури просторової хромосоми. Вплив будови хроматину регулювання роботи гена чітко проглядається.

Область використання

Утворена суперспіраль ДНК залежить стану біохімічного складу плазми клітини. Ця просторова структура впливає правильну роботу гена. Коректна її побудова, бездоганне поєднання з білками дозволяє повніше виконувати свої функції гену передачі генетичної інформації наступному поколінню. Регулюючи експресію генів, клітини здатні контролювати свою структуру та роботу. Еволюційні зміни одного гена можуть вплинути на функціональні здібності інших генів і роботу всього організму.

Сучасне застосування

Перевірка з аналізу ДНК набуває все більшого поширення. Кожен бажаючий може здати свій біоматеріал та отримати повну інформацію щодоцікавлять його питанням. При обробці тесту можна дізнатися:

- Схильність людини до всіляких захворювань,

- Створити генетичну карту клієнта, за якою проглядаються генетичні ускладнення зі здоров'ям індивіда в майбутньому.

- Виявити можливість передачі частини спадкових захворювань планованому потомству.

- Встановити батьківство, материнство, спорідненість.

- Діагностувати стать дитини на перших тижнях вагітності.

Прогноз на майбутнє

Нанотехнології входять у наше життя швидко. Майбутні досягнення медицини впораються з лікуванням ракових захворювань, знайдуть засоби для боротьби з іншими невиліковними хворобами, зупинять старіння людського організму. Прогнозується, що аналіз ДНК дозволить діагностувати хвороби, що виникають через

- Пошкодження обміну речовин,

- надмірного вживання алкоголю чи наркотиків,

- Відхилень при дії серцево-судинної системи,

- нестерпності окремих ліків конкретним індивідом,

- Розповсюдження злоякісної пухлини.

Спеціально не вигадаєш

ДНК захисту невинних. У 2013 році у місті Славутич жінка написала заяву про акт насильства, скоєний двома молодими людьми. Під час медичного огляду з'ясувалося, що вона вагітна. Підозрюваних відправили на аналіз ДНК. Аналіз показав, що плід немає родинних зв'язків із цими чоловіками. Хлопців урятував від дванадцяти років в'язниці звичайний аналіз.

Генетичний збій. Ліззі Веласкез стійко переносить рідкісне захворювання: дівчині доводиться часто вживати їжу максимум через п'ятнадцять хвилин. Внаслідок генетичних змін її організм втратив можливість отримувати корисні речовини з їжею. Студентка ТехаськогоУніверситет втрачає вагу, відмовив око, але вона сповнена оптимізму.

Супер жінка. Хана Керсі з Англії має генетичну патологію: природа нагородила її двома функціонуючими матками. У 2006 році жінка народила трьох немовлят, двоє малюків з однієї матки і одна з другої матки.

Ліки проти організму. Сара Йергайн приймала антибіотики за вказівкою лікаря десять днів. Після проходження курсу вона виявила, що у неї почала відокремлюватися шкіра. На третій день вся справа жінки була закривавленою раною. Лікарі зупинили кровотечу штучною шкірою. Сара одужала. Причина: алергія на антибіотик.

Старіння переможемо. Дівчина Брук Грінберт у свої сімнадцять років схожа на немовля дванадцяти місяців. Генетики виявили у дівчинки порушення функції гена старіння.