สำเนา DNA ของคุณถูกเก็บไว้ในนิวเคลียสของเซลล์ทั้งหมด 37.2 ล้านล้านเซลล์ ในทางทฤษฎีเซลล์เหล่านี้ทั้งหมดมีความสามารถเท่ากันเพราะมันมีพิมพ์เขียวเดียวกัน แล้วไฟล์ดีเอ็นเอรู้ว่ามันอยู่ในเซลล์เม็ดเลือดเมื่อเทียบกับเซลล์ดมกลิ่นตัวอย่างเช่นเมื่อใด? รู้ได้อย่างไรว่ายีนใดที่ต้อง "เปิดใช้งาน" เซลล์รู้และทำงานอย่างไร
เช่นเดียวกับทุกสิ่งที่เกี่ยวข้องกับ DNA มันเป็นกระบวนการหลายปัจจัยและมีการควบคุมอย่างมาก ในมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ด้วยเซลล์ยูคาริโอต(ซึ่งมีนิวเคลียสที่ปิดล้อม) แนวคิดที่เรียกว่า "Dogma กลาง" อธิบายว่า DNA ทำหน้าที่เป็นคู่มือการใช้งานโดย DNA แจ้ง Messenger RNA (mRNA) ซึ่งใช้เป็นแผนที่ถนนสำหรับการผลิตโปรตีน ดังนั้นการถอดความชิ้นส่วนที่ถูกต้องของ DNA ลงใน mRNA เป็นเพียงขั้นตอนแรกในการรับรองว่าเซลล์มีโปรตีนทั้งหมดที่ต้องการ
โปรตีนพิเศษที่เรียกว่าปัจจัยการถอดรหัสเปิดใช้ยีน Karen Reddy ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านชีววิทยากล่าวเคมีที่คณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัย John Hopkins ปัจจัยการถอดความผูกกับ DNA เพื่อเพิ่มหรือลดการแสดงออกของยีนที่เฉพาะเจาะจง แต่มันทำให้เกิดคำถาม: ปัจจัยการถอดความมาจากไหน?
ที่เกี่ยวข้อง:คุณมีความคล้ายคลึงกับแม่หรือพ่อของคุณมากขึ้นหรือไม่?
“ ปัจจัยการถอดความจำนวนมากถูกนำกลับมาใช้ใหม่จากเซลล์สู่เซลล์สู่เซลล์” เรดดี้บอกกับวิทยาศาสตร์การใช้ชีวิต มันเหมือนกับว่าชิ้นส่วนเดียวกันสามารถใช้ในรถยนต์ที่แตกต่างกันได้อย่างไร ปัจจัยการถอดความหนึ่งสามารถเปิดใช้งานที่แตกต่างกันยีนในเซลล์ประเภทต่าง ๆ ตัวอย่างเช่นปัจจัยการถอดรหัสที่ใช้ในเซลล์ดมกลิ่นที่เรียกว่า OLF-1 นั้นเหมือนกับที่ใช้ในการระบุเซลล์ B, EBF-1 และปัจจัยการถอดความรู้ว่าจะเปิดใช้งานยีนที่แตกต่างกันในเซลล์เหล่านี้เนื่องจาก DNA ถูกจัดระเบียบและบรรจุแตกต่างกันในเซลล์ชนิดต่าง ๆ หรือที่เรียกว่ามีทิวทัศน์โครมาตินที่แตกต่างกัน
ในนิวเคลียสคอมเพล็กซ์ของ DNA โปรตีนและRNAฟังก์ชั่นร่วมกันเพื่อบรรจุ DNA ยาว คอมเพล็กซ์เรียกว่าโครมาติน วิธีที่ DNA ถูกห่อหุ้มด้วยโปรตีนที่เรียกว่าฮิสโตนและการดัดแปลงทางเคมีกับฮิสโตนเหล่านั้นเรียกว่าภูมิทัศน์โครมาติน สิ่งนี้ส่งผลกระทบต่อยีนที่เปิดเผยมากหรือน้อย ในชนิดของเซลล์ที่กำหนดยีนบางตัวจะทรงตัวสำหรับการเปิดใช้งานโดยปัจจัยการถอดรหัสเนื่องจากวิธีการที่พวกมันถูกเปิดเผยในโครงสร้างโครมาตินเรดดี้กล่าว คนอื่น ๆ ถูกกดขี่ - หรือซ่อนตัว - โดยภูมิทัศน์ของโครมาติน สิ่งเหล่านี้ยังสามารถเปิดใช้งานได้ แต่ก่อนอื่นจำเป็นต้องมีปัจจัยการถอดรหัสเพียงพอและตัวดัดแปลงโครมาตินเพื่อเปลี่ยนโครงสร้างโครมาตินและเปิดเผย
“ มีการพูดคุยข้ามระหว่างภูมิทัศน์โครมาตินกับจักรวาลปัจจัยการถอดความ” เรดดี้กล่าว
การซ้อนทับปัจจัยทั้งสองนี้คือสถาปัตยกรรม 3 มิติในนิวเคลียสของเซลล์เรดดี้กล่าวหรือวิธีการพับโครมาตินและจัดระเบียบในนิวเคลียส การพับนี้ช่วยอำนวยความสะดวกในการโต้ตอบระหว่างยีนที่จำเป็นต้องแสดงออกและองค์ประกอบที่เพิ่มการแสดงออกของพวกเขา ส่วนที่ใช้งาน - หรือจำเป็น - ส่วนหนึ่งของ DNA ในเซลล์ชนิดที่กำหนดจะถูกจัดกลุ่มใกล้กับศูนย์กลางในขณะที่ส่วนที่ไม่ได้ใช้งานอยู่ใกล้กับด้านนอกของนิวเคลียส
องค์ประกอบบางอย่างที่ควบคุมวิธีการแสดงออกของยีนเช่นโปรโมเตอร์ที่สามารถเปิดหรือปิดยีนได้ทันทีใกล้กับยีน แต่องค์ประกอบอื่น ๆ เช่นการเพิ่มประสิทธิภาพเฉพาะเนื้อเยื่อที่เพิ่มการแสดงออกของยีนสามารถอยู่ห่างจากยีนที่พวกเขาต้องการเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพสำหรับเซลล์ สถาปัตยกรรมแบบพับได้หรือ 3D นำตัวเสริมเข้ามาใกล้กับยีนที่น่าสนใจ Reddy กล่าว
ในที่สุดก็มีกระบวนการที่ทำให้การเปลี่ยนแปลงที่ยั่งยืนมากขึ้นกับ DNA เอง ตัวอย่างเช่น DNA methylation เกี่ยวข้องกับการเพิ่มกลุ่มเมธิลลงในนิวคลีโอไทด์ (DNA "building Block" cytosine และกระดูกสันหลัง) และโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการกดขี่ของยีน Reddy กล่าว DNA methylation สามารถส่งจากรุ่นสู่รุ่นอิทธิพลที่ยีนที่เปิดหรือปิดในเซลล์ชนิดเฉพาะและป้องกันไม่มูเล็ต-
ทุกระดับเหล่านี้ - DNA methylation, ภูมิทัศน์โครมาติน, ปัจจัยการพับและการถอดความ - เป็นขั้นตอนการกำกับดูแลที่สำคัญสำหรับการแสดงยีนที่จำเป็นในสถานที่ที่เหมาะสมในเวลาที่เหมาะสม Reddy กล่าว "การควบคุมระดับใด ๆ เหล่านี้จะถูกรบกวนในโรคเช่นมะเร็ง"
ข่าวดีก็คือองค์ประกอบด้านกฎระเบียบเหล่านี้กลับมากันและกัน “ คุณสามารถมีบางอย่างผิดปกติและคุณจะโอเคเหมือนเซลล์เพราะกระบวนการเหล่านี้เสริมสร้างกันและกัน” เรดดี้กล่าว
เผยแพร่ครั้งแรกใน Live Science
