Il DNA all'interno di una cellula è organizzato in modo che si adatti bene alle dimensioni ridotte di una cellula. La sua organizzazione facilita anche la facile separazione dei cromosomi corretti durante la divisione cellulare. Il grado in cui il DNA è strettamente avvolto può anche influenzare quali geni vengono attivati ​​o disattivati, influenzando la capacità di determinate proteine ​​di legarsi al DNA.

Struttura del DNA

Il DNA è un grande complesso, composto da diversi blocchi, noti come nucleotidi. Questi nucleotidi si legano insieme per formare fili di DNA. Questi filamenti possono quindi accoppiarsi, sulla base di sequenze complementari dei nucleotidi. L'associazione di questi trefoli forma quella che è nota come una struttura a doppia elica. La doppia elica del DNA viene quindi avvolta attorno a determinate proteine ​​note come istoni. Ciò consente al DNA di essere avvolto più strettamente e quindi occupa meno spazio all'interno della cellula. Il DNA può condensare ancora più lontano dagli istoni che si avvicinano l'uno all'altro. Questo avvolgimento ancora più stretto del DNA causa la formazione di cromosomi strettamente avvolti o condensati.


Condensazione dei cromosomi

Durante la maggior parte della vita di una cellula, il DNA è avvolto solo vagamente attorno al istoni e non è nella forma cromosomica condensata. L'avvolgimento più stretto, o condensazione, dei cromosomi si verifica solo durante la mitosi, il processo di divisione cellulare. Durante la mitosi, i cromosomi si condensano in modo tale che ciascun cromosoma sia un'unità distinta. Prima della mitosi, la cellula copia il suo DNA in modo che contenga due copie di ciascun cromosoma. I cromosomi si allineano nel mezzo della cellula durante la mitosi, con le coppie di cromosomi uno accanto all'altro. Quando la cellula si divide, una copia va a ciascuna delle celle risultanti. Se i cromosomi non si allineano correttamente, possono verificarsi gravi anomalie genetiche che possono portare alla morte della cellula o del cancro. Condensare il DNA in cromosomi impacchettati rende più efficiente il processo di allineamento e separazione cromosomica durante la mitosi.

Come si esprime un gene

Espressione genica, o il processo di un gene attivato, è un processo complesso. Coinvolge il legame di alcune proteine, note come fattori di trascrizione, alla porzione del gene che regola la sua espressione. La maggior parte dei fattori di trascrizione promuove l'espressione di un gene; tuttavia, alcuni fattori di trascrizione impediscono l'espressione di un gene, in altre parole lo spengono. Una volta che un fattore di trascrizione attiva un gene, una proteina chiamata RNA polimerasi si muove lungo il DNA e forma una sequenza complementare di RNA, che poi diventa proteina.

Effetto sull'espressione genica

Il modo in cui il DNA è avvolto può influenzare l'espressione genica, o quali geni sono accesi. Quando i cromosomi sono strettamente condensati, il DNA viene avvolto molto strettamente, rendendo difficile per i fattori di trascrizione legarsi al DNA. Quando il DNA è avvolto meno strettamente intorno agli istoni, gli stessi istoni possono influenzare l'espressione genica. Modifiche, come il legame dei gruppi fosfato, possono verificarsi sugli istoni e queste modifiche possono indurre il DNA a legarsi più o meno strettamente agli istoni. Le regioni del DNA che sono solo vagamente legate agli istoni sono più accessibili ai fattori di trascrizione e all'RNA polimerasi, rendendo più facili da accendere quei geni. Quando il DNA è legato più strettamente agli istoni, tuttavia, è più difficile per i fattori di trascrizione e l'RNA polimerasi legarsi al DNA, rendendo più probabile la disattivazione di tali geni.