สําเนาดีเอ็นเอของคุณจะถูกเก็บไว้ในนิวเคลียสของเซลล์ทั้งหมดของคุณ บาคาร่าเว็บตรง 37.2 ล้านล้านเซลล์ ในทางทฤษฎีเซลล์เหล่านี้ทั้งหมดมีความสามารถเหมือนกันเพราะมีพิมพ์เขียวเดียวกัน ดังนั้นดีเอ็นเอของคุณจะรู้ได้อย่างไรว่ามันอยู่ในเซลล์เม็ดเลือดเทียบกับเซลล์รับกลิ่นเป็นต้น? จะรู้ได้อย่างไรว่ายีนใดที่ต้อง “เปิด” เซลล์รู้และทําหน้าที่ของมันได้อย่างไร?
เช่นเดียวกับทุกสิ่งที่เกี่ยวข้องกับ DNA มันเป็นกระบวนการหลายปัจจัยและมีการควบคุมอย่างเข้มงวด
ในมนุษย์และสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ที่มีเซลล์ยูคาริโอต (ซึ่งมีนิวเคลียสปิดล้อม) แนวคิดที่เรียกว่า “ความเชื่อกลาง” อธิบายว่าดีเอ็นเอทําหน้าที่เป็นคู่มือการใช้งานอย่างไรโดยมี DNA แจ้ง messenger RNA (mRNA) ซึ่งจะถูกใช้เป็นแผนที่ถนนสําหรับการผลิตโปรตีน ดังนั้นการถอดเสียง DNA ที่ถูกต้องเป็น mRNA จึงเป็นเพียงขั้นตอนแรกในการสร้างความมั่นใจว่าเซลล์มีโปรตีนทั้งหมดที่ต้องการ
โปรตีนพิเศษที่เรียกว่าปัจจัยการถอดความจะเปลี่ยนเป็นยีน Karen Reddy ผู้ช่วยศาสตราจารย์ด้านเคมีชีวภาพที่คณะแพทยศาสตร์มหาวิทยาลัยจอห์นฮอปกินส์กล่าว ปัจจัยการถอดความผูกมัดกับ DNA เพื่อเพิ่มหรือลดการแสดงออกของยีนเฉพาะ แต่มันทําให้เกิดคําถาม: ปัจจัยการถอดความมาจากไหน?
ที่เกี่ยวข้อง: คุณมีความคล้ายคลึงกับแม่หรือพ่อของคุณมากกว่ากัน?
ภาพประกอบนี้แสดง “ความเชื่อหลัก” โดยมี DNA แจ้ง messenger RNA (mRNA) ซึ่งทําหน้าที่เป็นแผนงานสําหรับการผลิตโปรตีนในเซลล์ (เครดิตภาพ: Shutterstock)
”ปัจจัยการถอดความจํานวนมากถูกนํากลับมาใช้ใหม่จากเซลล์หนึ่งไปยังอีกเซลล์หนึ่งไปอีกเซลล์หนึ่ง” เรดดี้บอกกับ Live Science มันเหมือนกับว่าชิ้นส่วนเดียวกันนี้สามารถใช้ในรถยนต์คันละคันได้อย่างไร ปัจจัยการถอดความหนึ่งตัวสามารถกระตุ้นยีนที่แตกต่างกันในเซลล์ประเภทต่างๆ ตัวอย่างเช่น ปัจจัยการถอดความที่ใช้ในเซลล์รับกลิ่นที่เรียกว่า Olf-1 นั้นเหมือนกับที่ใช้ในการระบุเซลล์ B, Ebf-1 และปัจจัยการถอดความรู้ดีว่ากระตุ้นยีนที่แตกต่างกันในเซลล์เหล่านี้เนื่องจาก DNA ถูกจัดระเบียบและบรรจุแตกต่างกันในเซลล์ประเภทต่างๆหรือที่เรียกว่ามีภูมิทัศน์โครมาตินที่แตกต่างกัน
ในนิวเคลียสคอมเพล็กซ์ของ DNA โปรตีนและ RNA ทํางานร่วมกันเพื่อบรรจุ DNA เส้นยาว คอมเพล็กซ์เรียกว่าโครมาติน วิธีที่ดีเอ็นเอถูกพันรอบโปรตีนที่ซับซ้อนที่เรียกว่าฮิสโตนและการดัดแปลงทางเคมีของฮิสโตนเหล่านั้นเรียกว่าภูมิทัศน์โครมาติน สิ่งนี้ส่งผลกระทบต่อยีนที่สัมผัสมากหรือน้อย ในเซลล์ประเภทที่กําหนดยีนบางตัวพร้อมที่จะเปิดใช้งานโดยปัจจัยการถอดความเนื่องจากวิธีที่พวกมันถูกเปิดเผยในโครงสร้างโครมาตินเรดดี้กล่าว คนอื่น ๆ ถูกกดขี่ข่มเหง – หรือซ่อนตัวอยู่ – โดยภูมิทัศน์โครมาติน สิ่งเหล่านี้ยังสามารถเปิดได้ แต่ก่อนอื่นจะต้องมีปัจจัยการถอดความที่เพียงพอและตัวดัดแปลงโครมาตินเพื่อเปลี่ยนโครงสร้างโครมาตินและเปิดเผย
”มีการพูดคุยกันระหว่างภูมิทัศน์โครมาตินและจักรวาลปัจจัยการถอดความ” เรดดี้กล่าว
DNA wraps around proteins called histones to form chromatin.ดีเอ็นเอพันรอบโปรตีนที่เรียกว่าฮิสโตนเพื่อสร้างโครมาติน (เครดิตภาพ: Shutterstock)การซ้อนทับปัจจัยทั้งสองนี้คือสถาปัตยกรรม 3 มิติในนิวเคลียสของเซลล์ Reddy กล่าวหรือวิธีการพับและจัดระเบียบโครมาตินในนิวเคลียส การพับนี้อํานวยความสะดวกในการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างยีนที่ต้องแสดงและองค์ประกอบที่เพิ่มการแสดงออก ส่วนที่ใช้งานอยู่ — หรือจําเป็น — ส่วนของดีเอ็นเอในเซลล์ประเภทหนึ่งๆ จะถูกจัดกลุ่มไว้ใกล้จุดศูนย์กลาง ในขณะที่ส่วนที่ไม่ได้ใช้งานอยู่ใกล้กับด้านนอกของนิวเคลียส
องค์ประกอบบางอย่างที่ควบคุมวิธีการแสดงออกของยีนเช่นโปรโมเตอร์ที่สามารถเปิดหรือปิดยีนได้จะอยู่ใกล้กับยีนทันที แต่องค์ประกอบอื่น ๆ เช่นตัวเพิ่มเฉพาะเนื้อเยื่อที่เพิ่มการแสดงออกของยีนอาจห่างไกลจากยีนที่พวกเขาต้องการเพื่อเพิ่มเซลล์ได้มาก สถาปัตยกรรมแบบพับหรือ 3 มิติทําให้ตัวเพิ่มความใกล้ชิดกับยีนที่น่าสนใจ Reddy กล่าว
ในที่สุดก็มีกระบวนการที่ทําให้การเปลี่ยนแปลงระยะยาวมากขึ้นในดีเอ็นเอตัวเอง ตัวอย่างเช่น ดีเอ็นเอเมทิลเลชั่นเกี่ยวข้องกับการเพิ่มกลุ่มเมธิลลงในนิวคลีโอไทด์ (ดีเอ็นเอ “บล็อกอาคาร” ไซโตซีนและกระดูกสันหลังของมัน) และโดยทั่วไปเกี่ยวข้องกับการปราบปรามของยีน เรดดี้กล่าว ดีเอ็นเอเมทิลเลชั่นสามารถถ่ายทอดจากรุ่นสู่รุ่นอิทธิพลที่ยีนเปิดหรือปิดในเซลล์บางประเภทและช่วยให้คุณไม่แสดงยีนบางอย่างมากเกินไปซึ่งในทางกลับกันอาจนําไปสู่เงื่อนไขต่างๆเช่นความผิดปกติของประสาทและโรคหัวใจและหลอดเลือดตามการทบทวนวรรณกรรมปี 2015 ในวารสาร Cureus
ทุกระดับเหล่านี้ – ดีเอ็นเอเมทิลเลชั่นภูมิทัศน์โครมาตินปัจจัยการพับและการถอดความ – เป็นขั้นตอนการกํากับดูแลที่สําคัญสําหรับการแสดงยีนที่จําเป็นในสถานที่ที่เหมาะสมในเวลาที่เหมาะสมเรดดี้กล่าว “การควบคุมระดับใด ๆ เหล่านี้จะถูกรบกวนในโรคเช่นมะเร็ง”ข่าวดีก็คือองค์ประกอบด้านกฎระเบียบเหล่านี้สนับสนุนซึ่งกันและกัน “คุณสามารถมีบางอย่างผิดพลาดได้ และคุณจะโอเคในฐานะเซลล์ เพราะกระบวนการเหล่านี้เสริมกําลังซึ่งกันและกัน” บาคาร่าเว็บตรง
