Stel je voor dat je twee dunne strengen hebt, elk ongeveer 3 1/4 voet lang, bij elkaar gehouden door fragmenten van een waterafstotend materiaal om een ​​draad te vormen. Stel je nu voor dat de draad in een met water gevulde houder met een diameter van enkele micrometers wordt geplaatst. Dit zijn de omstandigheden waarin menselijk DNA binnen een celkern ligt. DNA's chemische samenstelling, samen met de acties van eiwitten, verdraaien de twee buitenranden van DNA in een spiraalvorm, of helix, die DNA in een kleine kern passen.

Grootte

Binnen een celkern DNA is een strak opgerold draadachtig molecuul. Kernen en DNA-moleculen variëren in grootte tussen wezens en celtypen. In elk geval blijft één feit consistent: uitgerekt plat, het DNA van een cel zou exponentieel langer zijn dan de diameter van zijn kern. De ruimtebeperkingen vereisen verdraaiing om het DNA compacter te maken, en chemie legt uit hoe het draaien gebeurt.

Chemie

DNA is een grote molecule opgebouwd uit kleinere moleculen van drie verschillende chemische ingrediënten: suiker, fosfaat en stikstofhoudende basen. De suiker en het fosfaat bevinden zich aan de buitenranden van het DNA-molecuul, met de bases ertussen als de sporten van een ladder. Aangezien de vloeistoffen in onze cellen op waterbasis zijn, is deze structuur logisch: suiker en fosfaat zijn beide hydrofiel of waterminnend, terwijl de basen waterafstotend of watervrees zijn.

Structuur

Nu, in plaats van een ladder, stel je een verwrongen touw voor. De wendingen brengen strengen van het touw dicht bij elkaar, waardoor er weinig ruimte tussen hen is. Het DNA-molecuul draait op dezelfde manier om de ruimten tussen de hydrofobe basissen aan de binnenkant te verkleinen. De spiraalvorm ontmoedigt het water om tussen hen in te stromen en laat tegelijkertijd ruimte voor de atomen van elk chemisch ingrediënt om te passen zonder overlapping of interferentie.

Stapelen

De hydrofobe reactie van basen is niet Het is niet de enige chemische gebeurtenis die de draai van DNA beïnvloedt. De stikstofhoudende basen die tegenover elkaar op de twee strengen van DNA zitten, trekken elkaar aan, maar er is ook een andere aantrekkingskracht, de stapelkracht, in het spel. De stapelkracht trekt de basen boven of onder elkaar op dezelfde streng. Duke University-onderzoekers hebben geleerd door DNA-moleculen te synthetiseren die uit slechts één base bestaan, waarbij elke base een andere stapelkracht uitoefent en daardoor bijdraagt ​​aan de spiraalvorm van het DNA.

Eiwitten

In sommige gevallen kunnen eiwitten veroorzaken secties van DNA om nog strakker te spoelen, vormend zogenaamde supercoils. Enzymen die helpen bij de DNA-replicatie creëren bijvoorbeeld extra wendingen wanneer ze door de DNA-streng reizen. Ook lijkt een eiwit genaamd 13S-condensine supercoils in DNA aan te sporen net voor de celdeling, een studie uit 1999 van de Universiteit van Californië, Berkeley, onthuld. Wetenschappers blijven deze eiwitten onderzoeken in de hoop de twists in de dubbele DNA-helix verder te begrijpen.