Hogyan szerveződik a DNS egy sejtbe?

Körülbelül 50 billió sejt van a testében. Szinte mindegyikben van DNS - valójában két méter. Ha végig-végig összefűzné az egész DNS-t, akkor elég hosszú húrja van ahhoz, hogy két és fél milliószor megkerülje a Földet. Valahogy mégis, ez a DNS elég szorosan csomagolódik ahhoz, hogy ne csak a testébe illeszkedjen, hanem a testet alkotó sejtek apró magjaiba is. A tested ugyanúgy kezeli, mint ahogyan kötélgyűjteményt vagy egy szivárványos fonalat is rendezhetsz: orsózza és hurkolja össze a szálakat.

A DNS egyetlen molekulája egy hosszú adenin-, citozin-, guanin- és timinláncból áll, amelyek cukor- és foszfátcsoportokkal vannak összekapcsolva. DNS-molekulák ritkán léteznek önmagukban; általában komplementer szálakkal párosulnak, amelyek a híres kettős spirálkonfigurációban egymás körül tekerednek. A két szálú szálhoz hasonlóan a kétszálú DNS egyfajta kémiai védelmet nyújt, amely önmagában erősebbé teszi a kettőt. Ez a kettős szál az első mechanizmus a DNS szoros csomagolásban történő csomagolására, a két méter hosszúságot eggyel csökkentve.

Ha lenne 50 yard cérnád, nem akarod egyszerűen egy kupacba dobni. Ehelyett kapna egy orsót, és köré tekerné a fonalat. Ugyanaz, amit a tested tesz a DNS-sel. A DNS tekercseként hisztonoknak nevezett molekulacsoportokat használ. A helyzet azonban kissé bonyolultabb, mint a fonalszála, mivel a testének különböző időpontokban hozzá kell férnie a DNS különböző részeihez. Tehát egyetlen nagy orsó helyett, amelyet sokat kellene kibontani, hogy a középső helyre eljuthasson, a teste sok kis orsót készít, egy-egy hurkot készítve a DNS-ben. A spool DNS apró hurkait nukleoszómának nevezzük, és mindegyik kromoszómában több százezer van. A kapott szerkezetet általában "gyöngyfüzérnek" nevezik. Ez az orsó a DNS hosszát körülbelül egy méterről körülbelül 14 centiméterre csökkenti.

A DNS tömörítésének következő lépése még nem ismert annyira, annak ellenére, hogy az eredmények ismertek. Valahogy a nukleoszómák egymás körül forognak, talán úgy, mint a százszorszép szirmai, ha mindegyik szirom függőleges nukleoszóma lenne. Ezután a nukleoszómák kör alakú hurkai egymás tetején spiráloznak. Az eredmény egy 30 nanométeres szálnak nevezett szerkezet, mert 30 milliárd tized átmérőjű húr. Ez a 30 nanométeres szál ezután hurkol magára, és a hurkok ezután ismét önmagukra hurkolnak - most már inkább fonalgombának, mint fonalnak. Ez a tekercselési szint elegendő ahhoz, hogy a DNS beilleszkedjen a sejtmagba.

Amikor egy sejt megoszlik, önmagának két tökéletes másolatává válik. Ez a két tökéletes másolat két DNS-készletet tartalmaz. A duplikációra való felkészülés érdekében a kromoszómák még tovább kondenzálódnak, metafázisnak nevezett sejtes életszakaszban sorakoznak fel. Metafázisban a DNS-nek annyi hurkja van, hogy az eredeti hosszúságának tízezredrészére tömörül. Ezek a tömörített formák voltak a DNS első formája, amelyet felfedeztek.