Sadržaj
Zamislite da imate dva tanka žica, svaka dugačka oko 1/4 metra, koja su spojena isječcima materijala koji odbija vodu i čine jednu nit. Zamislite sada umetanje te niti u posudu napunjenu vodom promjera nekoliko mikrometara. Ovo su uvjeti s kojima je ljudska DNA suočena unutar stanične jezgre. Kemijska šminka DNK-a, zajedno s djelovanjem proteina, uvrštava dva vanjska ruba u spiralni oblik, ili spirali, koji pomažu da se DNK uklopi u sićušno jezgro.
Veličina
U staničnoj jezgri, DNA je čvrsto namotana molekula poput niti. Molekule nukleusa i DNK razlikuju se po veličini među stvorenjima i stanicama. U svakom slučaju, jedna činjenica ostaje dosljedna: ispružena ravna, DNK stanica bio bi eksponencijalno duži od promjera svoje jezgre. Prostorna ograničenja zahtijevaju uvijanje kako bi se DNK učinila kompaktnijom, a kemija objašnjava kako se uvijanje događa.
Kemija
DNK je velika molekula izgrađena od manjih molekula tri različita kemijska sastojka: šećera, fosfata i dušičnih baza. Šećer i fosfat nalaze se na vanjskim rubovima molekule DNK, s bazama smještenim među njima poput pregrada na ljestvici. S obzirom na to da su tekućine u našim stanicama na bazi vode, ova struktura ima smisla: i šećer i fosfat su hidrofilni ili vole vodu, dok su baze hidrofobni ili plaše se vode.
Struktura
••• Hemera Technologies / AbleStock.com / Getty ImagesSada umjesto ljestvi zamislite upleteno uže. Zavoji približavaju žice užeta, ostavljajući malo prostora između njih. Molekula DNA slično se uvija kako bi smanjila prostore između hidrofobnih baza iznutra. Spiralni oblik sprečava da voda teče između njih, a istovremeno ostavlja prostor da se atomi svakog kemijskog sastojka mogu uklopiti bez preklapanja ili ometanja.
Slaganje
Baza hidrofobne reakcije nije jedini kemijski događaj koji utječe na uvijanje DNA.Dušične baze koje nasjednu jedna na drugoj na DNK-u dvije privlače jedna drugu, ali igra se i druga privlačna sila, koja se naziva sila za slaganje. Sila slaganja privlači osnove iznad ili ispod jednake na istom lancu. Istraživači sa Sveučilišta Duke saznali su sintetiziranjem molekula DNA sastavljenih od samo jedne baze da svaka baza djeluje na različitu silu slaganja, pridonoseći tako spiralnom obliku DNA.
proteini
U nekim slučajevima, bjelančevine mogu uzrokovati da se dijelovi DNA još jače namotaju, tvoreći takozvane super-zavojnice. Primjerice, enzimi koji pomažu u replikaciji DNA stvaraju dodatne zavoje tijekom putovanja DNK nizom. Također, čini se da protein zvan 13S kondenzina potiče superkokuliranje DNK neposredno prije diobe stanica, otkrilo je istraživanje Sveučilišta u Kaliforniji, Berkeley iz 1999. godine. Znanstvenici nastavljaju istraživati ove bjelančevine nadajući se da će dodatno razumjeti zavoje u dvostrukoj spirali DNK.