Vsebina
Predstavljajte si, da imate dva tanka pramena, vsaka približno 3 1/4 čevljev, ki sta skupaj odrezana iz vodoodbojnega materiala, da tvorita eno nit. Zdaj si predstavljajte, da bi to nit vgradili v posodo, napolnjeno z vodo, nekaj milimetrov v premeru. To so pogoji, s katerimi se človeška DNK spopada v celičnem jedru. Kemična sestavina DNK skupaj z delovanjem beljakovin zasuka dve zunanji robovi DNK v spiralno obliko ali vijačnico, ki pomagata, da se DNK prilega v drobno jedro.
Velikost
V celičnem jedru je DNK tesno navita nitkasta molekula. Molekule jeder in DNK se med bitji in vrstami celic razlikujejo po velikosti. V vsakem primeru ostaja eno dejstvo dosledno: celična DNK bi bila raztegnjena eksponentno daljša od premera njenega jedra. Prostorne omejitve zahtevajo zvijanje, da se DNK postane bolj kompakten, kemija pa razloži, kako se odvija zvijanje.
Kemija
DNK je velika molekula, zgrajena iz manjših molekul iz treh različnih kemičnih sestavin: sladkorja, fosfata in dušikovih baz. Sladkor in fosfat sta nameščena na zunanjih robovih molekule DNA, med njimi pa so podlage razporejene, kot so lestve lestve. Glede na to, da so tekočine v naših celicah na vodni osnovi, je ta struktura smiselna: sladkor in fosfat sta hidrofilna ali vodoljubna, baze pa hidrofobne ali pa jih je strah.
Struktura
••• Hemera Technologies / AbleStock.com / Getty ImagesZdaj pa namesto lestve slikajte zasukano vrv. Zviti prsti vrvi tesno povežejo, med njimi puščajo malo prostora. Molekula DNA se podobno zvije, da skrči prostore med hidrofobnimi osnovami na notranji strani. Spiralna oblika preprečuje, da bi voda tekla med njimi, hkrati pa pušča, da se atomi vsake kemične sestavine lahko prilegajo, ne da bi se prekrivali ali motili.
Zlaganje
Hidrofobna reakcija baz ni edini kemični dogodek, ki vpliva na zvijanje DNK.Dušične podlage, ki sedijo drug na drugem na DNK-ju, se med seboj privlačijo, vendar igra še eno privlačno silo, imenovano sila zlaganja. Sila zlaganja privablja podlage nad ali pod drugo na isti pramen. Raziskovalci z univerze Duke so s sintezo molekul DNK, sestavljenih iz samo ene baze, izvedeli, da vsaka baza izvaja različno silo, s čimer prispeva k spiralni obliki DNK.
Beljakovine
V nekaterih primerih lahko beljakovine povzročijo, da se odseki DNK še bolj navijejo in tvorijo tako imenovane super-kolutje. Encimi, ki pomagajo pri razmnoževanju DNK, na primer ustvarijo dodatne zasuke, ko potujejo po verigi DNK. Prav tako se zdi, da beljakovina, imenovana kondenzin 13S, spodbudi prekomerne kolobarje v DNK tik pred delitvijo celic, je razkrila študija Kalifornijske univerze v Berkeleyju 1999. Znanstveniki nadaljujejo z raziskovanjem teh beljakovin v upanju, da bodo še bolj razumeli zasuke v dvojni vijačnici DNK.