Sisu
Kujutage ette, et teil on kaks õhukest kiudu, igaüks umbes 3 1/4 jalga pikk, mida hoiavad kokku vetthülgava materjali lõigud, et moodustada üks niit. Kujutage nüüd ette, kuidas see niit mõne mikromeetri läbimõõduga veega täidetud anumasse paigaldada. Need on tingimused, millega inimese DNA raku tuumas kokku puutub. DNA keemiline meik koos valkude toimingutega keerab DNAd kaks välimist serva spiraalkujuks või spiraaliks, mis aitavad DNA-l sobituda pisikese tuumaga.
Suurus
Rakutuumas on DNA tihedalt mähitud, niiditaoline molekul. Tuumade ja DNA molekulide suurus olendite ja rakutüüpide lõikes on erinev. Igal juhul jääb üks asjaolu samaks: venitades tasaseks, oleks raku DNA eksponentsiaalselt pikem kui tuuma läbimõõt. Ruumipiirangud nõuavad DNA kompaktsemaks muutmist keerutamist ja keemia selgitab, kuidas keerdumine toimub.
Keemia
DNA on suur molekul, mis on valmistatud kolme erineva keemilise koostisosa väiksematest molekulidest: suhkur, fosfaat ja lämmastiku alused. Suhkur ja fosfaat asuvad DNA molekuli välisservades, alused on nende vahel paigutatud nagu redelipulgad. Arvestades, et meie rakkude vedelikud on veepõhised, on sellel struktuuril mõistlik: suhkur ja fosfaat on mõlemad hüdrofiilsed või vett armastavad, samal ajal kui alused on hüdrofoobsed või vett kardavad.
Struktuur
••• Hemera Technologies / AbleStock.com / Getty ImagesNüüd pildistage redeli asemel keerutatud köis. Keerutused viivad trossi ahelad lähestikku, jättes nende vahele vähe ruumi. DNA molekul keerdub samamoodi, vähendades sisemuses hüdrofoobsete aluste vahelisi ruume. Spiraalne kuju takistab vee voolu nende vahel ja samal ajal jätab ruumi iga keemilise koostisosa aatomite kattumiseks ega segamiseks.
Virnastamine
Aluste hüdrofoobne reaktsioon pole ainus keemiline sündmus, mis mõjutab DNA keerdumist.Lämmastiku alused, mis istuvad DNA-de peal üksteisest üle, tõmbavad kaks ahelat teineteist, kuid mängib ka teine atraktiivne jõud, mida nimetatakse virnastamisjõuks. Virnastamisjõud tõmbab samal ahelal üksteise kohal või all asuvaid aluseid. Duke'i ülikooli teadlased on vaid ühest alusest koosnevate DNA molekulide sünteesimisel õppinud, et iga alus avaldab erinevat virnastamisjõudu, aidates seeläbi kaasa DNA spiraalkujule.
Valgud
Mõnel juhul võivad valgud põhjustada DNA lõikude mähise veelgi tihedamalt, moodustades niinimetatud superrullid. Näiteks DNA replikatsiooni soodustavad ensüümid loovad DNA ahela liikudes täiendavaid keerdumisi. Samuti näib, et valk nimega 13S kondensiin kiirendab DNA superrulle vahetult enne rakkude jagunemist, selgus Berkeley California ülikooli 1999. aasta uuringust. Teadlased jätkavad nende valkude uurimist, lootes mõista DNA topelt-spiraali keerdumisi veelgi.