Jupiterimages/Photos.com/Getty Images

De kern is het commandocentrum van de cel en herbergt het DNA in de vorm van chromosomen. Deze chromosomen zijn niet alleen maar strengen genetische code; het zijn complexe structuren waarin DNA rond histoneiwitten is gewikkeld en verder wordt verdicht door niet-histoneiwitten. Dankzij deze verpakking kan de cel de toegang tot zijn genetische instructies reguleren, waardoor nauwkeurige controle over genexpressie, DNA-replicatie en chromosoomsegregatie mogelijk wordt.

Chromosomale architectuur

Op moleculair niveau is een chromosoom een zeer georganiseerde verzameling van DNA en eiwitten. DNA-helices kronkelen rond octamere nucleosomen (kernhistonen) en vormen ‘kralen aan een touwtje’ chromatine. Tijdens perioden van actieve transcriptie wordt chromatine ontspannen (euchromatine), waardoor transcriptiefactoren en RNA-polymerase kunnen binden. Tijdens replicatie of mitose condenseert chromatine daarentegen tot dicht opeengepakte structuren (heterochromatine), die essentieel zijn voor nauwkeurige chromosoomsegregatie.

Celcyclus:interfase en mitose

Cellen doorlopen een strak gereguleerde reeks die bekend staat als de celcyclus, bestaande uit twee hoofdfasen:

• Interfase (G1, S, G2) – De cel groeit, repliceert zijn DNA en bereidt de noodzakelijke machines voor deling voor. Chromosomen bestaan in een diffuse, draadachtige staat, waardoor transcriptie en replicatie mogelijk zijn.
• Mitose (M) – De mitotische fase, waarin gecondenseerde chromosomen op getrouwe wijze worden gescheiden in twee dochterkernen, waardoor elke nieuwe cel een identiek genetisch complement erft.

Gecondenseerde chromosomen

Tijdens de mitose vouwt elk chromosoom zich op tot een zeer compacte, X-vormige structuur. Deze condensatie wordt gemedieerd door eiwitten zoals condensinen en cohesinen, die zusterchromatiden aan elkaar binden tot de anafase. De compacte vorm vermindert de kans op DNA-breuken en vergemakkelijkt een snelle beweging van chromosomen naar de spilpolen.

Diffuse chromosomen

In de interfase worden de chromosomen niet gecondenseerd, waardoor verlengde vezels worden gevormd met een diameter van ongeveer 30 nm. Deze ontspannen conformatie stelt het DNA bloot aan transcriptiemachines, waardoor de synthese van messenger RNA (mRNA) mogelijk wordt, dat eiwitcoderende informatie naar ribosomen transporteert.

De Nucleolus

De nucleolus, ingebed in de kern, is de grootste subnucleaire structuur en de plaats van transcriptie van ribosomaal RNA (rRNA) en ribosoomassemblage. In tegenstelling tot chromosomen codeert het nucleolaire DNA alleen voor rRNA-genen, niet voor eiwitcoderende genen. rRNA combineert met eiwitten om ribosomale subeenheden te vormen die uiteindelijk naar het cytoplasma exporteren om functionele ribosomen te assembleren.

Voor meer gedetailleerde inzichten, zie hier de review van het National Center for Biotechnology Information over de organisatie van chromatine. .