Predstavljajte si, da imate dve tanki prameni, dolgi približno 3 1/4 čevljev, ki ju skupaj držijo delčki vodoodbojnega materiala, da tvorijo eno nit. Zdaj pa si predstavljajte, da to nit namestite v posodo, napolnjeno z vodo, s premerom nekaj mikrometrov. To so pogoji, s katerimi se človeška DNA sooča znotraj celičnega jedra. Kemična sestava DNK skupaj z delovanjem proteinov zasuka dva zunanja roba DNK v spiralno obliko ali vijačnico, ki pomagata DNK, da se prilega v majhno jedro.
Velikost
V celičnem jedru je DNA tesno navita, nitasti molekuli. Molekule jeder in DNA se med bitji in vrstami celic razlikujejo. V vsakem primeru ostaja eno dejstvo dosledno: raztegnjena ploskev bi bila DNA celice eksponentno daljša od premera jedra. Prostorske omejitve zahtevajo zvijanje, da postane DNA bolj kompaktna, kemija pa pojasnjuje, kako se zvijanje zgodi.
Kemija
DNA je velika molekula, zgrajena iz manjših molekul treh različnih kemičnih sestavin: sladkorja, fosfatnih in dušikovih baz. Sladkor in fosfat se nahajata na zunanjih robovih molekule DNA, baze pa so med seboj razporejene kot stopnice lestve. Glede na to, da tekočine v naših celicah temeljijo na vodi, je ta struktura smiselna: sladkor in fosfat sta hidrofilna ali vodoljubna, medtem ko so baze hidrofobne ali se bojijo vode.
Struktura
•••Hemera Technologies / AbleStock.com / Getty Images
Zdaj si namesto lestve predstavite zvito vrv. Zvitki vrvi vrvi približajo, tako da med njimi ostane malo prostora. Molekula DNA se na podoben način zasuka, da skrči prostore med hidrofobnimi bazami v notranjosti. Spiralna oblika preprečuje, da bi voda tekla med njimi, hkrati pa pušča prostor, da se atomi vsake kemične sestavine prilegajo, ne da bi se prekrivali ali motili.
Zlaganje
Hidrofobna reakcija baz ni edini kemični dogodek, ki vpliva na zasuk DNK. Dušikove baze, ki sedijo nasproti na dveh verigah DNA, se privlačijo, toda v igri je tudi druga privlačna sila, imenovana sila zlaganja. Sila zlaganja privlači podlage nad ali pod drugo na istem pramenu. Raziskovalci univerze Duke so se s sintezo molekul DNA, sestavljenih iz samo ene baze, naučili, da vsaka baza izvaja drugačno silo zlaganja in s tem prispeva k spiralni obliki DNA.
Beljakovine
V nekaterih primerih lahko beljakovine povzročijo, da se odseki DNK še bolj tesno zvijejo in tvorijo tako imenovane super tuljave. Na primer, encimi, ki pomagajo pri replikaciji DNA, ustvarijo dodatne zasuke, ko potujejo po verigi DNA. Zdi se tudi, da protein, imenovan 13S kondenzin, spodbuja super tuljave v DNK tik pred delitvijo celic, je pokazala študija Univerze v Kaliforniji leta 1999 v Berkeleyju. Znanstveniki še naprej raziskujejo te beljakovine v upanju, da bodo še bolje razumeli zasuke dvojne vijačnice DNA.