Tartalom
Képzelje el, hogy van két vékony szál, amelyek mindegyike kb. 3 1/4 láb hosszú, és amelyeket víztaszító anyagból készült kivonatok tartanak össze, hogy egy szál legyen. Képzelje el, hogy ezt a cérnát néhány mikrométer átmérőjű vízzel töltött tartályba illeszti-e. Ezek azok a feltételek, amelyekkel az emberi DNS szembesül a sejtmagban. A DNS kémiai összetétele a fehérjék hatására a DNS két külső élét spirális alakba vagy spirális alakba csavarja, amely segít a DNS illeszkedésében egy apró magba.
Méret
A sejtmagban a DNS szorosan tekercselt, szálszerű molekula. A mag- és a DNS-molekulák méretében a lények és a sejttípusok eltérőek. Minden esetben egy tény következetes: laposan nyújtva a sejt-DNS exponenciálisan hosszabb lenne, mint a mag átmérője. A térbeli megszorítások miatt a DNS-t kompaktabbá kell tenni, és a kémia elmagyarázza, hogyan történik a csavarás.
Kémia
A DNS egy nagy molekula, amely három különböző kémiai összetevő kisebb molekulaiból épül fel: cukor, foszfát és nitrogénbázisok. A cukor és a foszfát a DNS-molekula külső szélein helyezkednek el, és az alapok úgy vannak elrendezve közöttük, mint egy létra lépcsőin. Tekintettel arra, hogy sejtjeinkben a folyadékok vízbázisok vannak, ennek a szerkezetnek van értelme: a cukor és a foszfát egyaránt hidrofil vagy vízszerető, míg az alapok hidrofóbak vagy víztartóak.
Szerkezet
••• Hemera Technologies / AbleStock.com / Getty ImagesMost létra helyett képezzen egy sodrott kötéllel képet. A csavarok a kötél szálait közel hozzák egymáshoz, kevés helyet hagyva közöttük. A DNS-molekula hasonlóan megcsavarodik, hogy összezsugorítsa a belső terek közötti hidrofób bázisok közötti tereket. A spirál alak elriasztja a vizet az áramlástól közöttük, és ugyanakkor teret hagy az egyes kémiai összetevők atomjai számára, hogy átfedés vagy zavarás nélkül beférjenek.
Egymásra rakható
A bázisok hidrofób reakciója nem az egyetlen kémiai esemény, amely befolyásolja a DNS-ek csavarodását.A nitrogéntartalmú bázisok, amelyek a DNS-eken egymással szemben ülnek, két szál vonzza egymást, de egy másik vonzó erő, úgynevezett halmozási erő is játszik. A halmozási erő ugyanazon szálon vonzza az alapokat egymás felett vagy alatt. A Duke Egyetem kutatói csak egy bázisból álló DNS-molekulák szintetizálásával megtanultak, hogy az egyes bázisok eltérő halmozási erőt gyakorolnak, hozzájárulva ezáltal a DNS spirál alakjához.
fehérjék
Bizonyos esetekben a fehérjék a DNS szakaszának még szorosabban tekercselését okozhatják, úgynevezett szupercséveket képezve. Például az enzimek, amelyek elősegítik a DNS replikációját, további csavarásokat hoznak létre, miközben elhaladnak a DNS-szálon. Ezenkívül úgy tűnik, hogy egy 13S-kondenzin nevű protein közvetlenül a sejtosztódás előtt a szupertekercsek kialakulását idézi elő a DNS-ben - a kaliforniai Berkeley-i 1999. évi egyetemi tanulmány kimutatta. A tudósok folytatják ezen fehérjék kutatását, remélve, hogy megértik a DNS kettős spiráljának csavarásait.