कोशिका केंद्रक के अंदर DNA की पैकिंग
लगभग दो मीटर DNA को एक ऐसे केंद्रक में फिट होना होता है जो केवल कुछ माइक्रोमीटर चौड़ा होता है। यह DNA को हिस्टोन प्रोटीन के चारों ओर लपेटकर किया जाता है, जिससे न्यूक्लियोसोम नामक दोहराई जाने वाली इकाइयाँ बनती हैं। ये न्यूक्लियोसोम उजागर DNA के छोटे हिस्सों से जुड़े होते हैं जिन्हें लिंकर DNA के नाम से जाना जाता है।
इस पूरे DNA-प्रोटीन कॉम्प्लेक्स को क्रोमेटिन कहा जाता है। क्रोमेटिन सिर्फ संरचनात्मक सहारा नहीं है। इसकी भौतिक व्यवस्था सीधे नियंत्रित करती है कि कौन से जीन सुलभ हैं और कौन से शांत रहते हैं।
स्टेटिक GK तथ्य: प्रत्येक न्यूक्लियोसोम में हिस्टोन H2A, H2B, H3, और H4 के एक ऑक्टामर के चारों ओर लिपटा हुआ DNA होता है।
क्रोमेटिन संरचना जीन गतिविधि को क्यों नियंत्रित करती है
जीन तब तक काम नहीं कर सकते जब तक कि सेलुलर मशीनरी शारीरिक रूप से उन तक न पहुँच जाए। जब क्रोमेटिन ढीला पैक होता है, तो जीन आमतौर पर सक्रिय होते हैं। जब क्रोमेटिन कसकर पैक होता है, तो जीन आमतौर पर बंद हो जाते हैं।
यह ऑन-ऑफ नियंत्रण लंबे समय से DNA मिथाइलेशन जैसे रासायनिक परिवर्तनों से जुड़ा हुआ है। हालाँकि, हाल के शोध से पता चलता है कि अकेले भौतिक स्पेसिंग भी जीन व्यवहार को बदल सकती है।
DNA लिंकर लंबाई की भूमिका
एक हालिया प्रायोगिक अध्ययन ने दिखाया कि न्यूक्लियोसोम के बीच लिंकर DNA की लंबाई क्रोमेटिन व्यवहार में एक निर्णायक भूमिका निभाती है। पाँच DNA बेस पेयर का अंतर भी यह बदल सकता है कि न्यूक्लियोसोम कैसे उन्मुख होते हैं।
DNA एक हेलिकल अणु है। इस घुमाव के कारण, छोटे स्पेसिंग परिवर्तन यह बदल देते हैं कि एक न्यूक्लियोसोम दूसरे का सामना कैसे करता है। ये अभिविन्यास परिवर्तन क्रोमेटिन फाइबर में फैलते हैं।
प्रयोगशाला में क्रोमेटिन बनाना
इस प्रभाव को अलग करने के लिए, शोधकर्ताओं ने समान DNA अनुक्रमों और समान हिस्टोन प्रोटीन का उपयोग करके क्रोमेटिन फाइबर का निर्माण किया। एकमात्र चर लिंकर DNA की लंबाई थी।
उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग का उपयोग करके, वैज्ञानिकों ने देखा कि क्रोमेटिन फाइबर कैसे इकट्ठा होते हैं, गुच्छे बनाते हैं, विलय होते हैं और अलग होते हैं। इस दृष्टिकोण ने सेलुलर प्रक्रियाओं के हस्तक्षेप के बिना क्रोमेटिन भौतिकी का सीधा अवलोकन करने की अनुमति दी।
क्रोमेटिन की दो अलग-अलग भौतिक अवस्थाएँ
छोटे लिंकर DNA वाला क्रोमेटिन फैला हुआ रहा। न्यूक्लियोसोम पड़ोसी स्ट्रैंड के साथ अधिक इंटरैक्ट करते थे, जिससे घने और लोचदार गुच्छे बनते थे। ये गुच्छे धीरे-धीरे विलय हुए और अलग होने का विरोध किया।
लंबे लिंकर DNA वाला क्रोमेटिन अंदर की ओर मुड़ा हुआ था। इंटरैक्शन ज्यादातर एक ही स्ट्रैंड के भीतर हुए, जिससे अधिक तरल गुच्छे बने जो आसानी से विलय हो गए और जल्दी घुल गए।
स्टेटिक GK टिप: घने क्रोमेटिन क्षेत्रों को अक्सर हेटरोक्रोमेटिन कहा जाता है, जबकि ढीले पैक किए गए क्षेत्रों को यूक्रोमेटिन के नाम से जाना जाता है।
जीनोम का सेल्फ-ऑर्गेनाइज़ेशन
एक अहम बात यह थी कि ये स्ट्रक्चरल अंतर बिना किसी जेनेटिक या केमिकल निर्देश के सामने आए। सभी प्रयोगों में DNA सीक्वेंस और प्रोटीन एक जैसे थे।
यह इस विचार को सपोर्ट करता है कि क्रोमेटिन एक सेल्फ-ऑर्गेनाइज़िंग सिस्टम है। ज्यामिति और स्पेसिंग जैसे बुनियादी भौतिक सिद्धांत बड़े पैमाने पर जीनोम संगठन बनाने के लिए काफी हैं।
असली कोशिका नाभिक के अंदर प्रासंगिकता
जब इंसानी और चूहे की कोशिकाओं से क्रोमेटिन की जांच की गई, तो घने न्यूक्लियर क्षेत्रों में प्रयोगशाला में बनाए गए पैटर्न के समान पैकिंग पैटर्न दिखे। यह बताता है कि जीवित कोशिकाओं के अंदर भी वही भौतिक नियम काम करते हैं।
हालांकि, यह अभी भी साफ नहीं है कि कोशिकाएं जीन को रेगुलेट करने के लिए लिंकर DNA की लंबाई को सक्रिय रूप से ठीक करती हैं या नहीं, क्योंकि लगातार हिलते-डुलते जीनोम में सटीक स्पेसिंग बनाए रखना मुश्किल होगा।
दोहराए जाने वाले DNA क्षेत्रों पर प्रभाव
बहुत ज़्यादा दोहराए जाने वाले DNA क्षेत्र पैकिंग में बदलाव के प्रति खास तौर पर संवेदनशील होते हैं। क्रोमेटिन संगठन में छोटे-मोटे गड़बड़ी इन क्षेत्रों में रेगुलेटरी मॉलिक्यूल की गति को रोक सकती है।
स्टैटिक GK तथ्य: दोहराए जाने वाले DNA मानव जीनोम का लगभग 50 प्रतिशत हिस्सा बनाते हैं और बुढ़ापे और कैंसर में अस्थिरता के शिकार होते हैं।
कोशिका पहचान और बीमारी के लिए निहितार्थ
क्रोमेटिन की भौतिक स्थिति इस बात पर असर डाल सकती है कि अलग-अलग प्रकार की कोशिकाएं अलग-अलग जीन सेट को कैसे सक्रिय करती हैं। ह्यूमन सेल एटलस जैसे बड़े मैपिंग प्रोजेक्ट इस विचार को टेस्ट करने में मदद कर सकते हैं।
ये निष्कर्ष बताते हैं कि जीन रेगुलेशन न केवल बायोकेमिकल संकेतों पर बल्कि जीनोम मैकेनिक्स और स्थानिक संगठन पर भी निर्भर करता है।
Static Usthadian Current Affairs Table
| विषय | विवरण |
| मानव कोशिका में डीएनए की लंबाई | लगभग दो मीटर |
| क्रोमैटिन की मूल इकाई | न्यूक्लियोसोम |
| अध्ययन किया गया प्रमुख चर | डीएनए लिंक़र की लंबाई |
| न्यूनतम अंतर में परिवर्तन | लगभग पाँच बेस पेयर |
| सघन क्रोमैटिन का व्यवहार | लोचदार एवं धीमी गति वाला |
| ढीले क्रोमैटिन का व्यवहार | तरल जैसा एवं तेज़ी से विलय होने वाला |
| क्रोमैटिन की प्रकृति | स्व-संगठित प्रणाली |
| रोगों से संबंध | कैंसर एवं वृद्धावस्था में जीनोम अस्थिरता |
