डीएनए पिक्चर में डबल हेलिक्स के मुड़ने का क्या कारण है?

कल्पना कीजिए कि आपके पास दो पतले तार हैं, जिनमें से प्रत्येक लगभग 3 1/4 फीट लंबा है, एक धागा बनाने के लिए जल-विकर्षक सामग्री के टुकड़ों द्वारा एक साथ रखा गया है। अब उस धागे को पानी से भरे कंटेनर में कुछ माइक्रोमीटर व्यास में फिट करने की कल्पना करें। ये ऐसी स्थितियां हैं जिनका सामना मानव डीएनए एक कोशिका नाभिक के भीतर करता है। डीएनए की रासायनिक संरचना, प्रोटीन की क्रियाओं के साथ, डीएनए के दो बाहरी किनारों को एक सर्पिल आकार या हेलिक्स में बदल देती है, जो डीएनए को एक छोटे नाभिक में फिट होने में मदद करती है।

एक कोशिका नाभिक के भीतर, डीएनए एक कसकर कुंडलित, धागे जैसा अणु होता है। जीवों और कोशिका प्रकारों के बीच नाभिक और डीएनए अणु आकार में भिन्न होते हैं। हर मामले में, एक तथ्य सुसंगत रहता है: फैला हुआ सपाट, एक कोशिका का डीएनए उसके नाभिक के व्यास की तुलना में तेजी से लंबा होगा। डीएनए को अधिक कॉम्पैक्ट बनाने के लिए अंतरिक्ष बाधाओं को घुमाने की आवश्यकता होती है, और रसायन शास्त्र बताता है कि घुमा कैसे होता है।

डीएनए तीन अलग-अलग रासायनिक अवयवों के छोटे अणुओं से निर्मित एक बड़ा अणु है: चीनी, फॉस्फेट और नाइट्रोजनस बेस। चीनी और फॉस्फेट डीएनए अणु के बाहरी किनारों पर स्थित होते हैं, उनके बीच आधार एक सीढ़ी के पायदान की तरह व्यवस्थित होते हैं। यह देखते हुए कि हमारी कोशिकाओं में तरल पदार्थ पानी आधारित हैं, यह संरचना समझ में आती है: चीनी और फॉस्फेट दोनों हाइड्रोफिलिक, या पानी से प्यार करते हैं, जबकि आधार हाइड्रोफोबिक या पानी से डरते हैं।

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अब, सीढ़ी के बजाय, एक मुड़ी हुई रस्सी को चित्रित करें। ट्विस्ट रस्सी के स्ट्रेंड्स को एक साथ लाते हैं, उनके बीच बहुत कम जगह छोड़ते हैं। डीएनए अणु इसी तरह अंदर की तरफ हाइड्रोफोबिक बेस के बीच के रिक्त स्थान को सिकोड़ने के लिए मुड़ता है। सर्पिल आकार पानी को उनके बीच बहने से रोकता है, और साथ ही प्रत्येक रासायनिक घटक के परमाणुओं के लिए ओवरलैपिंग या हस्तक्षेप किए बिना फिट होने के लिए जगह छोड़ देता है।

आधारों की हाइड्रोफोबिक प्रतिक्रिया एकमात्र रासायनिक घटना नहीं है जो डीएनए के मोड़ को प्रभावित करती है। डीएनए के दो स्ट्रैंड पर एक-दूसरे से बैठे नाइट्रोजनस बेस एक-दूसरे को आकर्षित करते हैं, लेकिन एक और आकर्षक बल, जिसे स्टैकिंग फोर्स कहा जाता है, भी खेल में है। स्टैकिंग बल एक ही स्ट्रैंड पर एक दूसरे के ऊपर या नीचे के आधारों को आकर्षित करता है। ड्यूक विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने केवल एक आधार से बने डीएनए अणुओं को संश्लेषित करके सीखा है कि प्रत्येक आधार एक अलग स्टैकिंग बल लगाता है, जिससे डीएनए के सर्पिल आकार में योगदान होता है।

कुछ उदाहरणों में, प्रोटीन डीएनए के वर्गों को और भी अधिक कसकर कुंडलित करने का कारण बन सकते हैं, जिससे तथाकथित सुपरकोइल बनते हैं। उदाहरण के लिए, डीएनए प्रतिकृति में सहायता करने वाले एंजाइम अतिरिक्त मोड़ पैदा करते हैं क्योंकि वे डीएनए स्ट्रैंड की यात्रा करते हैं। इसके अलावा, 13S कंडेनसिन नामक एक प्रोटीन कोशिका विभाजन से ठीक पहले डीएनए में सुपरकोइल को प्रेरित करता है, 1999 के कैलिफोर्निया विश्वविद्यालय, बर्कले के एक अध्ययन से पता चला है। वैज्ञानिक इन प्रोटीनों पर शोध करना जारी रखते हैं, जिससे डीएनए डबल हेलिक्स में आगे के मोड़ को समझने की उम्मीद है।