Comstock/Comstock/Getty Images

Stel je twee dunne strengen voor, elk ongeveer een meter lang, samengebonden door een hydrofobe laag om één enkel filament te vormen. Plaats dat filament in een met water gevulde buis van slechts een paar micrometer breed, en je bootst de omgeving na die menselijk DNA inneemt in een celkern.

Binnen een celkern is DNA een dicht opgerolde draad. De lengte van kernen en DNA verschilt per soort en celtype, maar één constante geldt:wanneer het DNA van een cel plat wordt uitgerekt, is het een orde van grootte langer dan de kern. Het compacteren van het molecuul door middel van draaien is daarom essentieel, en de chemie verklaart hoe deze compactie plaatsvindt.

Chemie

DNA is opgebouwd uit drie fundamentele componenten:een suiker, een fosfaatgroep en stikstofbasen. De suiker en het fosfaat vormen de buitenste ruggengraat, terwijl de basen zich daartussen vormen als de sporten van een ladder. In het waterige cytoplasma is deze opstelling logisch:de suiker en het fosfaat zijn hydrofiel en trekken water aan, terwijl de basen hydrofoob zijn en dit vermijden.

Stel je in plaats van een eenvoudige ladder een gedraaid touw voor. De spiraalvormige windingen brengen de strengen dichter bij elkaar, waardoor de afstand tussen de hydrofobe basissen aan de binnenkant wordt geminimaliseerd. Deze spiraalgeometrie vermindert het binnendringen van water en zorgt ervoor dat elke chemische component ruimte kan innemen zonder te botsen.

Stapel

Hydrofobe aantrekkingskracht is niet de enige chemische aanjager van de twist. Complementaire basenparing tussen tegenoverliggende strengen wordt versterkt door een secundaire interactie die bekend staat als base stacking, waarbij aangrenzende basen langs dezelfde streng naar elkaar toe worden getrokken. Onderzoek aan de Duke University, waarbij gebruik werd gemaakt van synthetische DNA-moleculen met één base, heeft aangetoond dat elke base een duidelijke stapelkracht heeft, waardoor gezamenlijk de helix wordt gevormd.

Eiwitten

Eiwitten kunnen DNA verder in supercoils vastzetten. Enzymen die replicatie vergemakkelijken, introduceren extra beurten naarmate ze zich langs de streng voortbewegen. Bovendien is aangetoond dat een eiwit genaamd 13S-condensine supercoiling bevordert vlak vóór de celdeling, zoals gerapporteerd in een onderzoek van de University of California, Berkeley uit 1999. Lopend onderzoek probeert te ontdekken hoe dergelijke eiwitten de kronkels van de dubbele helix beïnvloeden.