Comstock/Comstock/Getty Images
Föreställ dig två smala trådar, var och en cirka 3¼ fot långa, bundna tillsammans av en hydrofob beläggning för att bilda en enda filament. Placera glödtråden inuti ett vattenfyllt rör bara några mikrometer i diameter, och du härmar miljön som mänskligt DNA upptar i en cellkärna.
Inom en cellkärna är DNA en tätt lindad tråd. Kärnor och DNA-längder skiljer sig mellan arter och celltyper, men en konstant gäller:när den sträcks platt, skulle en cells DNA vara storleksordningar längre än dess kärna. Att komprimera molekylen genom att vrida är därför viktigt, och kemin förklarar hur denna komprimering sker.
DNA är byggt av tre grundläggande komponenter:ett socker, en fosfatgrupp och kvävehaltiga baser. Sockret och fosfatet bildar den yttre ryggraden, medan baserna parar sig mellan dem som stegpinnarna på en stege. I den vattenhaltiga cytoplasman är detta arrangemang vettigt:sockret och fosfatet är hydrofila, attraherar vatten, medan baserna är hydrofoba och undviker det.
Istället för en enkel stege, föreställ dig ett vridet rep. De spiralformade varven för strängarna närmare, vilket minimerar avståndet mellan de hydrofoba baserna på insidan. Denna spiralgeometri minskar vatteninträngning och gör att varje kemisk komponent kan uppta utrymme utan att krocka.
Hydrofob attraktion är inte den enda kemiska drivkraften bakom twisten. Komplementär basparning mellan motsatta strängar förstärks av en sekundär interaktion känd som basstapling, som drar samman intilliggande baser längs samma sträng. Forskning vid Duke University, med användning av syntetiska enkelbas-DNA-molekyler, visade att varje bas bidrar med en distinkt staplingsstyrka, som tillsammans formar helixen.
Proteiner kan ytterligare dra åt DNA till superspolar. Enzymer som underlättar replikering introducerar extra varv när de fortskrider längs strängen. Dessutom har ett protein som kallas 13S-kondensin visats främja supercoiling strax före celldelning, vilket rapporterades i en 1999 University of California, Berkeley-studie. Pågående forskning försöker avslöja hur sådana proteiner påverkar dubbelhelixens vridningar.
