Tänk på att du har två tunna trådar, vardera ca 3 1/4 fot långa, hålls ihop av snippets av ett vattenavvisande material för att bilda en tråd. Tänk nu att du monterar den där tråden i en vattenfylld behållare med några mikrometer i diameter. Dessa är de villkor som mänskligt DNA står inför i en cellkärna. DNA: s kemiska smink, tillsammans med proteins handlingar, vrider DNA: s två yttre kanter i spiralform eller spiral, som hjälper DNA att passa in i en liten kärna.
Storlek
Inom en cellkärna , DNA är en tätt spolad, trådliknande molekyl. Kärn- och DNA-molekyler varierar i storlek bland varelser och celltyper. I alla fall är ett faktum konsekvent: sträckt platt, en cellens DNA skulle vara exponentiellt längre än dess kärnans diameter. Utrymmehinderna kräver vridning för att göra DNAet kompaktare och kemi förklarar hur vridningen sker.
Kemi
DNA är en stor molekyl byggd av mindre molekyler av tre olika kemiska ingredienser: socker, fosfat- och kvävebaser. Socker och fosfat är placerade på DNA-molekylens yttre kanter, med baserna anordnade mellan dem som stigarna på en stege. Med tanke på att vätskorna i våra celler är vattenbaserade, är den här strukturen meningsfull: socker och fosfat är både hydrofila eller vattenälskande, medan baserna är hydrofoba eller vattenrädda.
Struktur
Nu, istället för en stege, bild ett snodd rep. Vridningarna leder tänger av repet nära varandra och lämnar lite utrymme mellan dem. DNA-molekylen vrider sig likaledes för att krympa mellanrummen mellan de hydrofoba baserna på insidan. Spiralformen motverkar att vatten strömmar mellan dem och samtidigt lämnar rum för atomer av varje kemisk beståndsdel att passa utan att överlappa eller störa.
Stacking
Basenas hydrofoba reaktion är Det är den enda kemiska händelsen som påverkar DNA: s vridning. De kvävebaserade baserna som ligger tvärs över varandra på DNA: s två strängar lockar varandra, men en annan attraktiv kraft, kallad staplingskraften, är också på spel. Stackkraften lockar baserna över eller under varandra på samma sträng. Duke University forskare har lärt sig genom att syntetisera DNA-molekyler som består av bara en bas som varje bas utövar en annan staplingskraft och därigenom bidrar till DNA: s spiralform.
Proteiner
I vissa fall kan proteiner orsaka delar av DNA för att spola ännu tättare och bilda så kallade supercoils. Exempelvis skapar enzymer som hjälper till vid DNA-replikation ytterligare vridningar när de reser DNA-strängen. Dessutom verkar ett protein som kallas 13S kondensin leda till supercoils i DNA precis före celldelning, en 1999 University of California, Berkeley, studie avslöjade. Forskare fortsätter att undersöka dessa proteiner i hopp om att förstå ytterligare vridningarna i DNA-dubbelhelixen.
