डीएनए पैकेजिंग क्या है? - जीवविज्ञान - 2025

डीएनए की पैकेजिंग एक शब्द है जो सेल में डीएनए के नियंत्रित संघनन को परिभाषित करता है। किसी भी सेल में (और वास्तव में, वायरस में भी नहीं) डीएनए मुक्त, ढीला और सही समाधान में है।

डीएनए एक बहुत लंबा अणु है जो हमेशा विभिन्न प्रोटीनों की एक विशाल विविधता के साथ बातचीत कर रहा है। इस जीन की अभिव्यक्ति के प्रसंस्करण, वंशानुक्रम और नियंत्रण के लिए, डीएनए एक विशेष स्थानिक संगठन को अपनाता है। यह संघनन के विभिन्न स्तरों पर डीएनए पैकेजिंग के प्रत्येक चरण को कड़ाई से नियंत्रित करके सेल द्वारा पूरा किया जाता है।

क्रोमैटिन: आराम से (बाएं) से संघनित (दाएं)। Commons.wikimedia.org से लिया गया

वायरस के न्यूक्लिक एसिड के लिए अलग-अलग पैकेजिंग रणनीतियाँ हैं। पसंदीदा में से एक कॉम्पैक्ट सर्पिल के गठन में से एक है। यह कहा जा सकता है कि वायरस बहुत ही प्रोटीन में पैक किए गए न्यूक्लिक एसिड हैं जो उन्हें कवर करते हैं, उनकी रक्षा करते हैं और उन्हें जुटाते हैं।

प्रोकैरियोट्स में, डीएनए प्रोटीन से जुड़ा होता है जो न्यूक्लियॉइड नामक संरचना में जटिल लूप के गठन को निर्धारित करता है। यूकेरियोटिक कोशिका में डीएनए संघनन का अधिकतम स्तर, दूसरी ओर माइटोटिक या मेयोटिक गुणसूत्र है।

एकमात्र उदाहरण जिसमें बी-डीएनए पैक नहीं किया गया है, एक शोध प्रयोगशाला है जो उस उद्देश्य का पीछा करती है।

डीएनए संरचना

डीएनए दो एंटीपैरल बैंड से बना होता है जो एक डबल हेलिक्स बनाता है। उनमें से हर एक में एक फॉस्फोडाइस्टर बॉन्ड कंकाल होता है, जिस पर नाइट्रोजन आधारों से जुड़ी शक्कर जुड़ी होती है।

अणु के अंदर, एक बैंड के नाइट्रोजनस बेस पूरक बैंड के साथ हाइड्रोजन बांड (दो या तीन) बनाते हैं।

इस तरह के एक अणु में, अधिकांश महत्वपूर्ण बॉन्ड कोण मुफ्त घुमाव दिखाते हैं। नाइट्रोजन बेस-शुगर, चीनी-फॉस्फेट समूह और फॉस्फोडाइस्टर बॉन्ड लचीले होते हैं।

यह डीएनए को लचीली रॉड के रूप में देखा जाता है, जो मोड़ने और मुड़ने की कुछ क्षमता दिखाने के लिए है। यह लचीलापन डीएनए को जटिल स्थानीय संरचनाओं को अपनाने और छोटी, मध्यम और लंबी दूरी पर इंटरैक्शन लूप बनाने की अनुमति देता है।

यह लचीलापन यह भी बताता है कि मनुष्य के प्रत्येक द्विगुणित सेल में डीएनए के 2 मीटर को कैसे बनाए रखा जा सकता है। एक युग्मक (अगुणित कोशिका) में, यह डीएनए का एक मीटर होगा।

जीवाणु नाभिक

हालांकि यह एक अटूट नियम नहीं है, जीवाणु गुणसूत्र एकल सुपरकोल्ड डबल-बैंड डीएनए अणु के रूप में मौजूद है।

डबल हेलिक्स अपने आप पर अधिक मुड़ता है (10 बीपी प्रति मोड़ से अधिक) इस प्रकार कुछ संघनन पैदा करता है। स्थानीय गांठें भी जोड़तोड़ के लिए उत्पन्न होती हैं जो कि रासायनिक रूप से नियंत्रित होती हैं।

इसके अलावा, डीएनए में अनुक्रम होते हैं जो डोमेन को बड़े लूप में बनाने की अनुमति देते हैं। हम सुपरकोलिंग से उत्पन्न संरचना को कहते हैं और एक न्यूक्लियॉइड का आदेश दिया है।

ये कुछ प्रोटीनों के लिए गतिशील परिवर्तन से गुजरते हैं जो संकुचित गुणसूत्र को कुछ संरचनात्मक स्थिरता प्रदान करते हैं। बैक्टीरिया और आर्किया में संघनन की डिग्री इतनी कुशल है कि प्रति न्यूक्लियोइड में एक से अधिक गुणसूत्र हो सकते हैं।

न्यूक्लियॉइड कम से कम 1000 बार प्रोकैरियोटिक डीएनए को संकुचित करता है। नाभिक की बहुत ही सामयिक संरचना जीन के नियमन का एक मूलभूत हिस्सा है जो गुणसूत्र वहन करता है। यही है, संरचना और कार्य एक ही इकाई का गठन करते हैं।

यूकेरियोटिक गुणसूत्र के संघनन के स्तर

यूकेरियोटिक नाभिक में डीएनए नग्न नहीं है। यह कई प्रोटीनों के साथ बातचीत करता है, जिनमें से सबसे महत्वपूर्ण हिस्टोन हैं। हिस्टोन छोटे, सकारात्मक रूप से आवेशित प्रोटीन होते हैं जो गैर-विशिष्ट तरीके से डीएनए से जुड़ते हैं।

नाभिक में हम जो देखते हैं वह एक जटिल डीएनए है: हिस्टोन्स, जिसे हम क्रोमैटिन कहते हैं। अत्यधिक संघनित क्रोमैटिन, जिसे आमतौर पर व्यक्त नहीं किया जाता है, हेटरोक्रोमैटिन है। इसके विपरीत, कम से कम संकुचित (शिथिल), या यूक्रोमैटिन, जीन के साथ क्रोमैटिन है जिसे व्यक्त किया जाता है।

क्रोमैटिन में संघनन के विभिन्न स्तर हैं। सबसे प्राथमिक नाभिक का है; इसके बाद सोलनॉइड फाइबर और इंटरफेज क्रोमेटिन लूप्स आते हैं। यह केवल तब होता है जब एक गुणसूत्र विभाजित होता है जो अधिकतम संघनन स्तर दिखाए जाते हैं।

केंद्रक

न्यूक्लियोसोम क्रोमेटिन के संगठन की मूल इकाई है। प्रत्येक न्यूक्लियोसम हिस्टोन के एक ऑक्टेमर से बना होता है जो एक प्रकार का ड्रम बनाता है।

ऑक्टेमर हिस्टोन H2A, H2B, H3 और H4 में से प्रत्येक की दो प्रतियों से बना है। उनके चारों ओर, डीएनए लगभग 1.7 बार जाता है। इसके बाद मुक्त डीएनए का एक अंश होता है जिसे हिस्टोन एच 1 से जुड़ा 20 बीपी लिंकर कहा जाता है, और फिर एक और न्यूक्लियोसोम। एक नाभिक में डीएनए की मात्रा और जो इसे दूसरे से बांधता है वह लगभग 166 आधार युग्म है।

यह डीएनए पैकेजिंग कदम अणु को लगभग 7 गुना बढ़ा देता है। यही है, हम एक मीटर से सिर्फ 14 सेमी डीएनए तक जाते हैं।

यह पैकिंग संभव है क्योंकि सकारात्मक हिस्टोन डीएनए के नकारात्मक चार्ज और परिणामस्वरूप इलेक्ट्रोस्टैटिक स्व-प्रतिकर्षण को रद्द करते हैं। दूसरा कारण यह है कि डीएनए को इस तरह से झुकाया जा सकता है कि यह हिस्टोन के ऑक्टेमर को फ्लिप कर सके।

30nm फाइबर

कई क्रमिक न्यूक्लियोसोम द्वारा गठित एक हार में मोतियों का फाइबर आगे एक अधिक कॉम्पैक्ट संरचना में घाव है।

यद्यपि हम इस बारे में स्पष्ट नहीं हैं कि यह वास्तव में किस संरचना को अपनाता है, हम जानते हैं कि यह लगभग 30 एनएम की मोटाई तक पहुँचता है। यह तथाकथित 30 एनएम फाइबर है; हिस्टोन एच 1 इसके गठन और स्थिरता के लिए आवश्यक है।

30 एनएम फाइबर हेटरोक्रोमैटिन की बुनियादी संरचनात्मक इकाई है। कि lax न्यूक्लियोसोम की, कि यूक्रोमैटिन की।

टाई और बदल जाता है

30 एनएम फाइबर, हालांकि, पूरी तरह से रैखिक नहीं है। इसके विपरीत, यह एक अल्प ज्ञात प्रोटीन मैट्रिक्स पर, लंबाई में लगभग 300 एनएम लंबाई में, एक छोटे तरीके से बनाता है।

एक प्रोटीन मैट्रिक्स पर ये लूप एक अधिक कॉम्पैक्ट क्रोमेटिन फाइबर 250 एनएम व्यास में बनाते हैं। अंत में, वे एक एकल हेलिक्स 700 एनएम मोटी के रूप में संरेखित करते हैं, जिससे एक माइटोटिक गुणसूत्र के बहन क्रोमैटिड्स में वृद्धि होती है।

अंत में, परमाणु क्रोमेटिन में डीएनए विभाजन कोशिका के गुणसूत्र पर लगभग 10,000 गुना होता है। इंटरफेज़ न्यूक्लियस में इसका संघनन भी अधिक होता है क्योंकि यह "रैखिक" डीएनए की तुलना में लगभग 1000 गुना है।

डीएनए का अर्धसूत्रीविभाजन

विकासात्मक जीव विज्ञान की दुनिया में, युग्मकजनन को स्वदेशी को रीसेट करने के लिए कहा जाता है। यही है, यह डीएनए के निशान मिटा देता है कि उस व्यक्ति का जीवन जिसने उत्पादन या अनुभव करने वाले युग्मक को जन्म दिया।

इन टैग में डीएनए मेथिलिकेशन और हिस्टोन के सहसंयोजक संशोधन (हिस्टोन के लिए कोड) शामिल हैं। लेकिन संपूर्ण एपिजेनेट रीसेट नहीं है। निशान के साथ जो रहता है वह पैतृक या मातृ आनुवंशिक छाप के लिए जिम्मेदार होगा।

शुक्राणुजनन के निहितार्थ को शुक्राणु में देखना आसान है। शुक्राणु में, डीएनए हिस्टोन के साथ पैक नहीं किया जाता है। इसलिए, उत्पादक जीव में इसके संशोधनों से जुड़ी जानकारी आमतौर पर विरासत में नहीं मिली है।

शुक्राणु में, डीएनए को गैर-विशिष्ट डीएनए बाइंडिंग प्रोटीन के साथ बातचीत के लिए धन्यवाद दिया जाता है जिसे प्रोटैमाइन कहा जाता है। ये प्रोटीन एक दूसरे के साथ डाइसल्फ़ाइड बांड बनाते हैं, इस प्रकार ओवरलैपिंग डीएनए परतों को बनाने में मदद करते हैं जो एक दूसरे को इलेक्ट्रोस्टैटिक रूप से पीछे नहीं हटाते हैं।

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