Kā DNS tiek organizēta, lai iekļautos šūnā?

Jūsu ķermenī ir apmēram 50 triljoni šūnu. Gandrīz visās no tām ir DNS - faktiski divi metri. Ja jūs sasaistītu visu šo DNS kopā no gala līdz galam, jums būtu pietiekami gara virkne, lai divarpus miljonus reižu apietu Zemi. Tomēr kaut kā tā ir, ka DNS tiek iepakota pietiekami cieši, lai ne tikai iekļautos jūsu ķermenī, bet arī iekļaujas sīkajos šūnu kodolos, kas veido jūsu ķermeni. Jūsu ķermenis to pārvalda tāpat, kā jums izdotos noorganizēt virvju kolekciju vai dzijas varavīksni: tā savij un savij virknes kopā.

Viena DNS molekula sastāv no garas adenīna, citozīna, guanīna un timīna molekulu ķēdes, kas savienotas kopā ar cukura un fosfāta grupām. DNS molekulas reti pastāv atsevišķi; tie parasti ir sapāroti papildinošos pavedienos, kas savīti ap otru slavenajā dubultās spirāles konfigurācijā. Tāpat kā divi pavedienu pavedieni, arī divkāršotā DNS nodrošina sava veida ķīmisku aizsardzību, kas padara abus kopā stiprākus par sevi. Šī dubultā virkne ir pirmais DNS iesaiņošanas mehānisms ciešā iepakojumā, samazinot divus metrus garu līdz vienam.

Ja jums būtu 50 jardu diegu, jūs nevēlētos to vienkārši nomest kaudzē. Tā vietā jūs saņemtu spoli un aptītu pavedienu ap to. Tas ir tas pats, ko jūsu ķermenis dara ar DNS. Tā kā DNS spoles izmanto molekulu grupas, kuras sauc par histoniem. Tomēr situācija ir nedaudz sarežģītāka nekā jūsu pavedienu spole, jo jūsu ķermenim ir jāspēj piekļūt dažādām jūsu DNS daļām dažādos laikos. Tātad vienas lielas spoles vietā, kas būtu daudz jāatsaiņo, lai nokļūtu kaut kur pa vidu, jūsu ķermenis izgatavo daudz mazu spolīšu, izveidojot vienu cilpu pēc otras jūsu DNS. Šīs sīkās spolētās DNS cilpas sauc par nukleosomām, un katrā hromosomā ir simtiem tūkstošu. Iegūto struktūru parasti sauc par "krelles virkni". Šī spole samazina DNS garumu no aptuveni viena metra līdz apmēram 14 centimetriem.

Nākamais solis DNS sablīvēšanā nav tik labi izprotams, kaut arī rezultāti ir zināmi. Kaut kādā veidā nukleosomas vijas ap otru, varbūt kā ziedlapiņas uz margrietiņas, ja katra ziedlapa būtu vertikāla nukleosoma. Tad nukleosomu apļveida cilpas spirālē viena virs otras. Rezultāts ir struktūra, ko sauc par 30 nanometru šķiedru, jo tā ir virkne, kuras diametrs ir 30 miljardās metrdaļas. Pēc tam šī 30 nanometru šķiedra cilpojas pati par sevi, un cilpas pēc tam atkal cilpojas pie sevis - tagad vairāk kā dzijas šķeteres, nevis diega spoles. Šis spoles līmenis ir pietiekams, lai DNS ievietotu šūnas kodolā.

Kad šūna sadalās, tā sadalās divās perfektās sevis kopijās. Šīs divas ideālās kopijas ietver divus DNS komplektus. Lai sagatavotos dublēšanai, hromosomas tiek vēl vairāk kondensētas, sakārtojoties šūnu dzīves posmā, ko sauc par metafāzi. Metafāzē DNS uz cilpām ir tik daudz cilpu, ka tā tiek saspiesta garumā, kas ir desmit tūkstošdaļa no sākotnējā garuma. Šīs saspiestās formas bija pirmā atklātā DNS forma.