რა იწვევს ორმაგი სპირალის დატრიალებას დნმ სურათში?

წარმოიდგინეთ, რომ გაქვთ ორი წვრილი ძაფი, რომელთაგან თითოეული დაახლოებით 3 1/4 ფუტის სიგრძისაა, რომლებიც ერთმანეთთან აკავებენ წყლის მოსაგერიებელი მასალის ნატეხებს და წარმოქმნიან ერთ ძაფს. ახლა წარმოიდგინეთ, რომ ეს ძაფი მოათავსეთ წყლით სავსე ჭურჭელში, რომლის დიამეტრი რამდენიმე მიკრომეტრია. ეს არის პირობები, რომელთა წინაშე დგას ადამიანის დნმ უჯრედის ბირთვში. დნმ-ის ქიმიური შემადგენლობა, ცილების მოქმედებებთან ერთად, გადახვევს დნმ-ის ორ გარე კიდეებს სპირალურ ფორმას ან სპირალს, რაც ხელს უწყობს დნმ-ის წვრილ ბირთვში მოთავსებას.

უჯრედის ბირთვში, დნმ არის მჭიდროდ დახვეული, ძაფის მსგავსი მოლეკულა. ბირთვებისა და დნმ-ის მოლეკულები ზომით განსხვავდება არსებებსა და უჯრედების ტიპებში. ყოველ შემთხვევაში, ერთი ფაქტი რჩება თანმიმდევრული: გადაჭიმული ბრტყელი უჯრედის დნმ ექსპონენციალურად გრძელი იქნება ვიდრე მისი ბირთვის დიამეტრი. სივრცის შეზღუდვები მოითხოვს დახვევას, რათა დნმ უფრო კომპაქტური გახდეს და ქიმია განმარტავს, თუ როგორ ხდება დახვევა.

დნმ არის დიდი მოლეკულა, რომელიც აგებულია უფრო მცირე მოლეკულებისგან, სამი განსხვავებული ქიმიური ინგრედიენტისგან: შაქარი, ფოსფატი და აზოტოვანი ფუძეები. შაქარი და ფოსფატი დნმ-ის მოლეკულის გარე კიდეებზეა განლაგებული, მათ შორის ფუძეები კიბის საფეხურებივით არის განლაგებული. იმის გათვალისწინებით, რომ ჩვენს უჯრედებში სითხეები წყალზეა დაფუძნებული, ამ სტრუქტურას აქვს აზრი: შაქარი და ფოსფატი ჰიდროფილურია ან წყლის მოყვარული, ხოლო ფუძეები ჰიდროფობიურია ან წყლის შიში.

•••Hemera Technologies / AbleStock.com / გეტის სურათები

ახლა კიბის ნაცვლად დახატეთ გადახვეული თოკი. ირონია ახდენს თოკის ძაფებს ერთმანეთთან და ტოვებს მათ შორის მცირე ადგილს. დნმ-ის მოლეკულა ანალოგიურად იხვევს, რომ შეამციროს სივრცეები ჰიდროფობიურ ბაზებს შორის შიგნიდან. სპირალური ფორმა ხელს უშლის წყლის მიდინებას მათ შორის და ამავე დროს ადგილს უტოვებს თითოეული ქიმიური ინგრედიენტის ატომებს გადაფარვის ან ჩარევის გარეშე.

ბაზების ჰიდროფობიური რეაქცია არ არის ერთადერთი ქიმიური მოვლენა, რომელიც გავლენას ახდენს დნმ-ის დახვევაზე. აზოტოვანი ფუძეები, რომლებიც დნმ-ის ორ ძაფზე ერთმანეთის მოპირდაპირედ ზის, ერთმანეთს იზიდავს, მაგრამ მოქმედებს კიდევ ერთი მიმზიდველი ძალა, სახელწოდებით დაწყობის ძალა. დაწყობის ძალა იზიდავს ბაზებზე ერთმანეთის ზემოთ ან ქვემოთ იმავე ძაფზე. ჰერცოგის უნივერსიტეტის მკვლევარებმა მხოლოდ ერთი ფუძისგან შემდგარი დნმ-ის მოლეკულების სინთეზით შეიტყვეს, რომ თითოეული ფუძე ახდენს სხვადასხვა განლაგების ძალას, რაც ხელს უწყობს დნმ-ის სპირალურ ფორმას.

ზოგიერთ შემთხვევაში, პროტეინებმა შეიძლება გამოიწვიოს დნმ-ის მონაკვეთების კიდევ უფრო მჭიდროდ გახვევა, ე.წ. მაგალითად, ფერმენტები, რომლებიც ხელს უწყობენ დნმ – ის რეპლიკაციას, ქმნიან დამატებით გადახვევას, როდესაც ისინი დნმ – ის ძაფს გადაადგილდებიან. ასევე, პროტეინმა, სახელწოდებით 13S კონდენსინმა, დნმ-ში სუპერქილებს უბიძგებს უჯრედის დაყოფამდე, 1999 წელს კალიფორნიის უნივერსიტეტის ბერკლის კვლევამ აჩვენა. მეცნიერები აგრძელებენ ამ ცილების გამოკვლევას იმ იმედით, რომ კიდევ გაიგებენ დნმ – ის ორმაგი სპირალის ბრუნვას.