Что такое компактизация ДНК?
ДНК человека состоит из сорока шести хромосом и имеет длину около двух метров. Тем не менее, при таком размере она умещается в ядро клетки. Уровень достигаемого уплотнения превосходит 10000 раз. Процесс укомплектования ДНК получил название компактизация. Взаимодействие структуры ДНК на разных уровнях компактизации влияет на механизм её функционирования. На уровень и конфигурацию компактизации решающее влияние оказывают биохимические и физические величины клеточного окружения. На первом месте по значимости, остаётся совокупность микрочастицы нуклеиновой кислоты и её структура.
Уровни компактизации
В результате научных исследований выделены четыре уровня уплотнения ДНК. Молекула ДНК – это спираль левого направления, диаметр которой2nm.
Первая ступень: нуклеосомная фибрилла. Электронный микроскоп показал наличие на хроматиновых нитях своеобразных бусин. Сам по себе хроматин и получил название деспирализованная ДНК. Диаметр каждой бусинки укладывался в10-9м и вмещал в себя кусочек из полторы-две сотни парных нуклеотидов и восемь молекул гистонов различной типологии. Такая частица стала называться «нуклеосома». Центральная (сердцевидная) часть нуклеосомы представлена «бусинками», а линкерная часть связывает их в базовую часть ДНК. Объединение сердцевидной и линкерной областей выражает завершенность нуклеосомы. Неодинаковые виды имеют различные размеры целой нуклеосомы.
Вторая ступень: соленоид. ДНК сопровождают белки – неотъемлемые сопроводители. Длина хромосомной фибриллы равна соленоиду, что является меньше размера не свёрнутой ДНК в сорок раз. Скручивание в виде спирали нуклеосомной нити позволяет компактно упаковать её вместе с белками. Спираль скручивается неодинаково в разных местах: где-то гуще, где-то слабее. Почему так происходит, генетики ещё не знают. Неопровержимым остаётся то, что существует связь с готовностью функционирования гена и зависимостью соленоидных структур от качественных характеристик среды клетки.
Третья ступень: укладка соленоидов в петли. Опираясь на каркасную ось хромосомы, соленоидные структуры образуют петли. Каждая петля вмещает до девяносто тысяч парных нуклеотинов. Нити её скелета изготавливаются из белков. Учёные назвали их «нуклеонемы». Соединение нуклеонемов и ламинов в ядре является фрагментом ядерного матрикса. Белковый слой (ещё называется ламина) обволакивает ядро сразу под двойной перепонкой. Белки видоизменяются под влиянием свойств физико-химической среды клетки и контролируют вторжения в поры сердцевины.
Четвёртая ступень: формирование хромосом. Как это происходит, до конца не выяснено. Ясно одно: гены становятся активными вследствие сложной трансформации структуры пространственной хромосомы. Влияние строения хроматина на регулирование работы гена чётко просматривается.
Область использования
Образованная суперспираль ДНК зависит от состояния биохимического состава плазмы клетки. Эта пространственная структура влияет на правильную работу гена. Корректное её построение, безукоризненное сочетание с белками позволяет полнее выполнять свои функции гену по передаче генетической информации следующему поколению. Регулируяэкспрессию генов, клетки способны контролировать свою структуру и работу. Эволюционные изменения одного гена могут повлиять на функциональные способности других генов и на работу всего организма.
Современное применение
Проверка по анализу ДНК получает всё большее распространение. Каждый желающий может сдать свой биоматериал и получить полную информацию по интересующим его вопросам. При обработке теста возможно узнать:
— склонность человека к всевозможным заболеваниям,
— создать генетическую карту клиента, по которой просматриваются генетические осложнения со здоровьем индивида в будущем.
— выявить возможность передачи части наследственных заболеваний планируемому потомству.
— установить отцовство, материнство, родство.
— диагностировать пол ребёнка на первых неделях беременности.
Прогноз на будущее
Нанотехнологии входят в нашу жизнь стремительно. Будущие достижения медицины справятся с лечением раковых заболеваний, найдут средства для борьбы с другими неизлечимыми сегодня болезнями, остановят старение человеческого организма. Прогнозируется, что анализ ДНК позволит диагностировать болезни, возникающие из-за
— повреждение обмена веществ,
— чрезмерного употребления алкоголя или наркотиков,
— отклонений при действии сердечно-сосудистой системы,
— невыносимости отдельных лекарств конкретным индивидом,
— распространения злокачественной опухоли.
Специально не придумаешь
ДНК на защите невиновных. В 2013 году в городе Славутич женщина написала заявление об акте насилия, совершённого двумя молодыми людьми. При медицинском освидетельствовании выяснилось, что она беременна. Подозреваемых отправили на анализ ДНК. Анализ показал, что плод не имеет родственных связей с данными мужчинами. Парней спас от двенадцати лет тюрьмы обычный анализ.
Генетический сбой. Лиззи Веласкез стойко переносит редчайшее заболевание: девушке приходится часто принимать пищу, максимум через пятнадцать минут. В результате генетических изменений её организм утратил возможность получать полезные вещества с едой. Студентка Техасского университета теряет вес, отказал глаз, но она полна оптимизма.
Суперженщина. Хана Керси из Англии имеет генетическую патологию: природа наградила её двумя функционирующими матками. В 2006 году женщина родила трёх младенцев, два малыша из одной матки и один из второй матки.
Лекарство против организма. Сара Йергайн принимала антибиотики по предписанию врача десять дней. После прохождения курса она обнаружила, что у неё стала отделяться кожа. На третий день всё дело женщины представляло собой окровавленную рану. Врачи остановили кровотечение искусственной кожей. Сара выздоровела. Причина происшествия: аллергия на антибиотик.
Старение одолеем. Девушка Брук Гринберт в свои семнадцать лет похожа на младенца двенадцати месяцев. Генетики обнаружили у девочки нарушение функции гена старения.