गुणसूत्र संरचना और डीएनए पैकेजिंग

गुणसूत्र संरचना और डीएनए पैकेजिंग बताती है कि जीनोम के लंबे डीएनए अणु कैसे संघनित, व्यवस्थित होते हैं और नाभिक के अंदर सुलभ बनाए जाते हैं। पैकेजिंग डीएनए के हिस्टोन प्रोटीन के चारों ओर लिपटने से शुरू होती है, जिससे न्यूक्लियोसोम बनते हैं, और क्रोमेटिन में उच्च-स्तरीय फोल्डिंग के माध्यम से जारी रहती है, और कोशिका विभाजन के दौरान संघनित गुणसूत्रों में बदल जाती है।

Definition

गुणसूत्र पैकेजिंग जीनोमिक डीएनए का प्रोटीन के साथ पदानुक्रमित संगठन है, जो न्यूक्लियोसोम (हिस्टोन ऑक्टामर के चारों ओर लिपटा डीएनए) से शुरू होता है और सघन क्रोमेटिन फाइबर और संघनित गुणसूत्रों तक फैला होता है, जो एक साथ एक जीनोम को नाभिक में फिट करते हैं, जबकि डीएनए तक पहुंच को विनियमित करते हैं।

Scope

यह प्रविष्टि क्रोमेटिन की दोहराई जाने वाली इकाई के रूप में न्यूक्लियोसोम, हिस्टोन प्रोटीन और हिस्टोन ऑक्टामर, लिंकर हिस्टोन और उच्च-स्तरीय फोल्डिंग, अधिक और कम सघन क्रोमेटिन अवस्थाओं के बीच अंतर, और नाभिक के भीतर बड़े पैमाने पर जीनोम फोल्डिंग को कवर करती है। यह एक संरचनात्मक संदर्भ विषय है और नैदानिक मार्गदर्शन नहीं देता है।

Key concepts

• न्यूक्लियोसोम (क्रोमेटिन की दोहराई जाने वाली इकाई)
• हिस्टोन ऑक्टामर (H2A, H2B, H3, H4)
• लिंकर हिस्टोन H1
• क्रोमेटिन फाइबर और उच्च-स्तरीय फोल्डिंग
• यूक्रोमेटिन और हेटेरोक्रोमेटिन
• टोपोलॉजिकल रूप से संबद्ध डोमेन
• माइटोटिक गुणसूत्र संघनन

Mechanisms

मूल पैकेजिंग इकाई न्यूक्लियोसोम है, जिसमें लगभग 147 बेस जोड़े डीएनए हिस्टोन H2A, H2B, H3 और H4 की प्रत्येक दो प्रतियों के एक कोर ऑक्टामर के चारों ओर लगभग दो बार लिपटते हैं; इस दोहराई जाने वाली 'बीड-ऑन-ए-स्ट्रिंग' व्यवस्था की पहचान कोर्नबर्ग ने की थी और ओलिन और ओलिन द्वारा इसे देखा गया था। एक लिंकर हिस्टोन (H1) वहां जुड़ता है जहां डीएनए न्यूक्लियोसोम में प्रवेश करता है और बाहर निकलता है और अधिक सघन क्रोमेटिन फाइबर में फोल्डिंग को बढ़ावा देता है। फोल्डिंग और लूप निर्माण के क्रमिक स्तर क्रोमेटिन को डोमेन में व्यवस्थित करते हैं, और Hi-C जैसी गुणसूत्र-संरचना विधियां बताती हैं कि इंटरफेज जीनोम स्व-अंतःक्रियात्मक टोपोलॉजिकल डोमेन और कंपार्टमेंट में विभाजित होते हैं। संघनन की डिग्री प्रतिलेखनात्मक रूप से सक्रिय, अधिक खुले क्रोमेटिन और संघनित, सामान्यतः दमित क्रोमेटिन के बीच भिन्न होती है, और सटीक पृथक्करण की अनुमति देने के लिए पूरे जीनोम को माइटोसिस के दौरान असतत गुणसूत्रों में अधिकतम रूप से संघनित किया जाता है।

Clinical relevance

डीएनए कैसे पैक किया जाता है, यह प्रभावित करता है कि कौन से जीन सुलभ हैं और जीनोम कैसे stably विरासत में मिलते हैं, और क्रोमेटिन संगठन आणविक चिकित्सा और विकासात्मक जीव विज्ञान में एक प्रमुख विषय है। यह प्रविष्टि संदर्भ के लिए संरचना का वर्णन करती है और व्यक्तिगत नैदानिक निर्णयों का आधार नहीं है।

History

1970 के दशक की शुरुआत में, जैव रासायनिक पाचन पैटर्न और इलेक्ट्रॉन-माइक्रोस्कोपी छवियां न्यूक्लियोसोम मॉडल पर अभिसरित हुईं, जिसे 1974 में कोर्नबर्ग ने व्यक्त किया और उसी वर्ष ओलिन और ओलिन द्वारा दोहराई जाने वाली गोलाकार इकाइयों के रूप में देखा गया। बाद के काम ने लिंकर हिस्टोन और उच्च-स्तरीय फोल्डिंग को चित्रित किया, और 2009 से गुणसूत्र-संरचना-कैप्चर विधियों ने यह मानचित्रण करना शुरू किया कि पूरे जीनोम तीन आयामों में कैसे फोल्ड होते हैं।

Key figures

• Roger Kornberg
• Ada Olins
• Donald Olins
• Tom Misteli

Seminal works

• kornberg-1974
• olins-olins-1974
• lieberman-aiden-2009

Frequently asked questions

न्यूक्लियोसोम क्या है?

न्यूक्लियोसोम क्रोमेटिन की मूल दोहराई जाने वाली इकाई है: डीएनए का एक खंड जो आठ हिस्टोन प्रोटीन के कोर के चारों ओर लिपटा होता है। न्यूक्लियोसोम की श्रृंखलाएं अधिक सघन क्रोमेटिन फाइबर में फोल्ड होती हैं।

डीएनए को पैकेज करने की आवश्यकता क्यों है?

एकल मानव कोशिका में डीएनए लगभग दो मीटर लंबा होता है और इसे एक सूक्ष्म नाभिक के अंदर फिट होना चाहिए; पैकेजिंग इसे संघनित करती है, इसकी रक्षा करती है, और इसे व्यवस्थित करती है ताकि आवश्यकता पड़ने पर सही जीनों तक पहुंचा जा सके।