Struktur Kromosom dan Pengemasan DNA

Struktur kromosom dan pengemasan DNA menjelaskan bagaimana molekul DNA genom yang panjang dipadatkan, diatur, dan dapat diakses di dalam nukleus. Pengemasan dimulai dengan pembungkusan DNA di sekitar protein histon untuk membentuk nukleosom dan berlanjut melalui tingkat pelipatan yang lebih tinggi menjadi kromatin dan, pada pembelahan sel, kromosom yang terkondensasi.

Definition

Pengemasan kromosom adalah organisasi hierarkis DNA genom dengan protein, dimulai dengan nukleosom (DNA yang dibungkus di sekitar oktamer histon) dan meluas ke serat kromatin yang padat dan kromosom yang terkondensasi, yang bersama-sama menempatkan genom ke dalam nukleus sambil mengatur akses ke DNA.

Scope

Entri ini mencakup nukleosom sebagai unit berulang kromatin, protein histon dan oktamer histon, histon penghubung dan pelipatan tingkat tinggi, perbedaan antara keadaan kromatin yang lebih padat dan kurang padat, serta pelipatan genom skala besar di dalam nukleus. Ini adalah topik referensi struktural dan tidak memberikan panduan klinis.

Key concepts

• Nukleosom (unit berulang kromatin)
• Oktamer histon (H2A, H2B, H3, H4)
• Histon penghubung H1
• Serat kromatin dan pelipatan tingkat tinggi
• Eukromatin dan heterokromatin
• Domain yang berasosiasi secara topologis
• Kondensasi kromosom mitosis

Mechanisms

Unit pengemasan fundamental adalah nukleosom, di mana sekitar 147 pasangan basa DNA membungkus hampir dua kali di sekitar oktamer inti yang terdiri dari masing-masing dua salinan histon H2A, H2B, H3, dan H4; susunan manik-manik pada tali yang berulang ini diidentifikasi oleh Kornberg dan divisualisasikan oleh Olins dan Olins. Histon penghubung (H1) berikatan di mana DNA masuk dan keluar dari nukleosom dan mendorong pelipatan menjadi serat kromatin yang lebih padat. Tingkat pelipatan dan pembentukan loop yang berurutan mengatur kromatin menjadi domain, dan metode konformasi kromosom seperti Hi-C mengungkapkan bahwa genom interfase dibagi menjadi domain dan kompartemen topologi yang berinteraksi sendiri. Tingkat pemadatan bervariasi antara kromatin yang aktif secara transkripsi, lebih terbuka, dan kromatin yang terkondensasi, umumnya ditekan, dan seluruh genom terkondensasi secara maksimal menjadi kromosom diskrit selama mitosis untuk memungkinkan segregasi yang akurat.

Clinical relevance

Bagaimana DNA dikemas memengaruhi gen mana yang dapat diakses dan bagaimana genom diwariskan secara stabil, dan organisasi kromatin merupakan tema utama dalam kedokteran molekuler dan biologi perkembangan. Entri ini menjelaskan struktur untuk referensi dan bukan merupakan dasar untuk keputusan klinis individu.

History

Pada awal tahun 1970-an, pola pencernaan biokimia dan gambar mikroskop elektron menyatu pada model nukleosom, yang diartikulasikan oleh Kornberg pada tahun 1974 dan divisualisasikan sebagai unit sferoid berulang oleh Olins dan Olins pada tahun yang sama. Pekerjaan selanjutnya mengkarakterisasi histon penghubung dan pelipatan tingkat tinggi, dan sejak tahun 2009 metode penangkapan konformasi kromosom mulai memetakan bagaimana seluruh genom melipat dalam tiga dimensi.

Key figures

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

Seminal works

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

Frequently asked questions

Apa itu nukleosom?

Nukleosom adalah unit dasar berulang kromatin: untai DNA yang dibungkus di sekitar inti delapan protein histon. Untaian nukleosom melipat menjadi serat kromatin yang lebih padat.

Mengapa DNA perlu dikemas sama sekali?

DNA dalam satu sel manusia memiliki panjang sekitar dua meter dan harus muat di dalam nukleus mikroskopis; pengemasan memadatkannya, melindunginya, dan mengaturnya sehingga gen yang tepat dapat diakses saat dibutuhkan.