В вашем теле около 50 триллионов клеток. Практически все они содержат ДНК - на самом деле, два метра. Если вы соедините всю эту ДНК непрерывно, у вас будет веревка, достаточно длинная, чтобы облететь Землю два с половиной миллиона раз. Тем не менее, каким-то образом эта ДНК упакована достаточно плотно, чтобы не только поместиться внутри вашего тела, но и вписаться в крошечные ядра клеток, из которых состоит ваше тело. Ваше тело справляется с этим так же, как если бы вы организовали сборку веревок или радугу пряжи: оно скручивает и связывает пряди вместе.
Структура ДНК
Одиночная молекула ДНК состоит из длинной цепи молекул аденина, цитозина, гуанина и тимина, связанных вместе сахарными и фосфатными группами. Молекулы ДНК редко существуют сами по себе; они обычно соединены в пары дополнительных нитей, намотанных друг на друга в известной конфигурации двойной спирали. Подобно двум нитям нити, двухцепочечная ДНК обеспечивает своего рода химическую защиту, которая делает две вместе более сильной, чем одна сама по себе. Это двойное переплетение - первый механизм для упаковки ДНК в плотную упаковку, уменьшающую длину двух метров до одного.
Нуклеосомы
Если бы у вас было 50 ярдов нити, вы не хотели бы просто бросать ее в кучу. Вместо этого вы возьмете катушку и намотаете на нее нить. То же самое и ваше тело делает с ДНК. Он использует группы молекул, называемых гистонами, в качестве катушек для ДНК. Однако ситуация немного сложнее, чем ваша катушка с нитками, потому что ваше тело должно иметь доступ к различным частям вашей ДНК в разное время. Таким образом, вместо одной большой катушки, которую нужно было бы много разворачивать, чтобы добраться до места посередине, ваше тело образует множество маленьких катушек, делая одну петлю за другой в вашей ДНК. Эти крошечные петли спиральной ДНК называются нуклеосомами, и в каждой хромосоме их сотни тысяч. Полученную структуру обычно называют «бусинами». Эта намотка сокращает длину ДНК примерно с одного метра до примерно 14 сантиметров.
30-нм волокно
Следующий шаг в уплотнении ДНК не так хорошо изучен, хотя результаты известны. Каким-то образом нуклеосомы наматываются друг на друга, возможно, как лепестки на ромашке, если бы каждый лепесток был вертикальной нуклеосомой. Затем кольцевые петли нуклеосом закручиваются друг над другом. В результате получается структура, называемая 30-нанометровым волокном, потому что это струна диаметром 30 миллиардных метра. Затем это 30-нанометровое волокно наматывается на себя, а затем петли снова замыкаются на себя - теперь больше похоже на моток пряжи, чем на катушку с нитью. Этого уровня свертывания достаточно, чтобы ДНК поместилась в ядро клетки.
Метафаза
Когда клетка делится, она разделяется на две совершенные копии самой себя. Эти две идеальные копии включают два набора ДНК. Чтобы подготовиться к дупликации, хромосомы еще больше конденсируются, выстраиваясь на стадии клеточной жизни, называемой метафазой. В метафазе ДНК состоит из такого количества петель за петлями, что она сжата до одной десятитысячной от первоначальной длины. Эти сжатые формы были первой открытой формой ДНК.