จีโนมมนุษย์แบบหนึ่งมิติเป็นคู่มือการใช้งานทางชีวเคมีสำหรับการสร้างและใช้งานมนุษย์ คำแนะนำทางพันธุกรรมเขียนด้วยตัวอักษรสี่ตัว — A, T, C และ G ซึ่งเป็นตัวย่อของหน่วยย่อยทางเคมีของ DNA ลำดับที่ถูกต้องของตัวอักษรเหล่านี้เข้ารหัสสูตรสำหรับการสร้างโปรตีนของร่างกายตลอดจนคำแนะนำในการใช้หน่วยการสร้างทางชีวภาพเหล่านี้แต่ในร่างกาย จีโนมเป็นมากกว่าข้อมูลที่เขียนใน DNA นักชีวฟิสิกส์ William Greenleaf จากมหาวิทยาลัยสแตนฟอร์ดกล่าว เป็นวัตถุทางกายภาพที่น่าสนใจ
ในนิวเคลียสของเซลล์ของมนุษย์ สารพันธุกรรมหมุนวนไปรอบๆ
หลอดโปรตีน ก่อตัวเป็นตาข่ายของดีเอ็นเอและโปรตีนที่เรียกว่าโครมาติน ซึ่งรวมกลุ่มเป็นโครโมโซม 46 ชิ้น โครมาตินจะโค้งเป็นพันๆ ลูป ซึ่งยึดไว้โดยโปรตีนพิเศษและเปลือกหุ้มทางกายภาพของนิวเคลียส นักพันธุศาสตร์และนักวิทยาศาสตร์คอมพิวเตอร์ Erez Lieberman Aiden จาก Baylor College of Medicine ในฮูสตันกล่าวว่าจีโนมสามารถบีบอัดเข้าไปในส่วนที่แน่นได้โดยไม่พันกันเหมือนสายหูฟังในกระเป๋าของคุณ
เป็นเวลาหลายปีที่นักวิทยาศาสตร์ได้พยายามหากฎเกณฑ์สำหรับการพับของโครมาตินอย่างระมัดระวัง ในปี 2009 Aiden และเพื่อนร่วมงานของเขาได้นำเสนอข้อมูลในScienceที่สนับสนุนโครงสร้างของลูกปัดโครมาตินที่หนาแน่นและไม่มีรอยแยกที่กระจุกเป็นกระจุกที่ใหญ่ขึ้นเรื่อยๆ การศึกษาในปี 2012 ในProceedings of the National Academy of Sciencesชี้ว่าโครมาตินจะสลายตัวเป็นรูปแบบต่างๆที่แตกต่างกันไปตามโครโมโซมที่แตกต่างกันและเมื่อเวลาผ่านไป
แม้ว่านิวคลีโอมอาจดูเหมือนเส้นสปาเก็ตตี้พันกัน
แต่ก็เหมือนกับกลุ่มลูกชิ้นที่มีโครงสร้างซับซ้อนมากกว่า ภายในนิวเคลียส โครโมโซมถูกจัดเรียงในตำแหน่งเฉพาะ โครโมโซมแต่ละโครโมโซมประกอบด้วยกลุ่มของสารพันธุกรรมที่อยู่ใกล้กันมากพอที่จะรวมกลุ่มกันเพื่อโต้ตอบ การจัดกลุ่มเหล่านี้ยังสามารถมีส่วนร่วมกับกระจุกที่อยู่ใกล้เคียงจากโครโมโซมอื่นๆ
เช่นเดียวกับข้อความทางพันธุกรรมภายใน รูปร่างของจีโนมมีคำแนะนำเฉพาะ Greenleaf กล่าวว่า “วิธีที่เซลล์ถูกบีบอัดทำให้เกิดความทรงจำทางกายภาพว่าเซลล์ควรทำอะไร”
ลูปของ DNA ที่เซลล์ไม่ต้องการจะถูกเก็บซ่อนไว้จากกลไกทางชีววิทยาที่อ่านพิมพ์เขียวทางพันธุกรรม ทำให้เหลือเพียงยีนที่เกี่ยวข้องเท่านั้นที่เข้าถึงได้เพื่อผลิตโปรตีน จากการศึกษาพบว่าส่วนต่างๆ ของจีโนมที่ถูกผลักไปทางขอบของนิวเคลียสมักจะอ่านได้น้อยกว่าดีเอ็นเอที่อยู่ตรงกลาง การเตรียมการพิเศษดังกล่าวทำให้เซลล์ต่างๆ มีความหลากหลาย เช่น เซลล์สมอง เซลล์ผิวหนัง และเซลล์ภูมิคุ้มกันทำงานต่างกัน แม้ว่าแต่ละเซลล์จะมีจีโนมเหมือนกันก็ตาม Greenleaf กล่าวว่า “ในเซลล์ประเภทต่างๆ มีการเปลี่ยนแปลงอย่างมากในบริเวณที่มีการใช้งาน
การพบปะใกล้ชิด
ที่มา: J. PLANK AND A. DEAN/ MOLECULAR CELL 2014; เครดิต: E. OTWELL
สารเพิ่มประสิทธิภาพ ซึ่งเป็นองค์ประกอบทางพันธุกรรมที่เพิ่มกิจกรรมของยีน มักจะห่างไกลจากสวิตช์ทางพันธุกรรมที่พวกมันควบคุมเป็นเส้นตรง เมื่อเกิดลูป ตัวเสริมจะเข้าข้างเป้าหมาย
ส่วนของรหัสที่คั่นด้วยส่วนยาวสามารถม้วนติดกันได้ด้วยการวนซ้ำ การวางตำแหน่งนี้ทำให้ส่วนหนึ่งของจีโนมสามารถโต้ตอบและควบคุมยีนที่อยู่ห่างไกลจากตัวอักษรเคมีหลายพันตัว ตัวอย่างเช่น เอนแฮนเซอร์ — ส่วนของ DNA ที่เพิ่มกิจกรรมการผลิตโปรตีนของยีน — มักจะดูเหมือนอยู่ไกลจากยีนที่พวกมันควบคุม แต่ในสามมิตินั้น ตัวเสริมประสิทธิภาพจะสัมพันธ์กับสวิตช์ทางพันธุกรรมที่เปิดใช้งานยีนเป้าหมาย ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ในCellในปี 2014 Aiden และเพื่อนร่วมงานรายงานว่าประมาณ 30 เปอร์เซ็นต์ของลูปของจีโนมที่สังเกตได้วางตัวเพิ่มประสิทธิภาพไว้ถัดจากยีนที่อยู่ห่างไกลความพยายามที่ซับซ้อนในการทำความเข้าใจกฎระเบียบของยีนแบบแยกส่วน “เพื่อให้เข้าใจปฏิสัมพันธ์ระยะยาว เราต้องเข้าใจว่า DNA ถูกพับอย่างไร” Ren กล่าว
credit : mishkanstore.org oecommunity.net viktorgomez.net faultyvision.net pirkkalantaideyhdistys.com bussysam.com gstools.org politicsandhypocrisy.com makedigitalworldeasy.org rioplusyou.org
