Immagina di avere due fili sottili, ciascuno lungo circa 3 1/4 piedi, tenuti insieme da frammenti di un materiale idrorepellente per formare un filo. Ora immagina di inserire quel filo in un contenitore pieno d'acqua di pochi micrometri di diametro. Queste sono le condizioni che il DNA umano affronta all'interno del nucleo di una cellula. La composizione chimica del DNA, insieme alle azioni delle proteine, distorce i due bordi esterni del DNA in una forma a spirale, o elica, che aiuta il DNA a inserirsi in un piccolo nucleo.

Dimensione

All'interno di un nucleo cellulare Il DNA è una molecola strettamente arrotolata e filiforme. Nuclei e molecole di DNA variano in dimensioni tra creature e tipi di cellule. In ogni caso, un fatto rimane coerente: disteso piatto, il DNA di una cellula sarebbe esponenzialmente più lungo del diametro del suo nucleo. I vincoli spaziali richiedono torsioni per rendere il DNA più compatto e la chimica spiega come avviene la torsione.

Chemistry

Il DNA è una molecola grande costruita da molecole più piccole di tre diversi ingredienti chimici: zucchero, basi fosfatiche e azotate. Lo zucchero e il fosfato si trovano sui bordi esterni della molecola del DNA, con le basi disposte tra di loro come i pioli di una scala. Dato che i fluidi nelle nostre cellule sono a base acquosa, questa struttura ha un senso: zucchero e fosfato sono entrambi idrofili, o amanti dell'acqua, mentre le basi sono idrofobiche o temute dall'acqua.

Struttura

Ora, invece di una scala, immagina una corda attorcigliata. I colpi di scena portano i fili della corda vicini, lasciando poco spazio tra loro. La molecola del DNA si muove in modo simile per restringere gli spazi tra le basi idrofobiche all'interno. La forma a spirale scoraggia l'acqua dallo scorrere tra di loro, e allo stesso tempo lascia spazio agli atomi di ciascun ingrediente chimico per adattarsi senza sovrapposizioni o interferenze.

Stacking

La reazione idrofobica delle basi non è è l'unico evento chimico che influenza il twist del DNA. Le basi azotate che si siedono l'una dall'altra sui due fili del DNA si attraggono l'un l'altra, ma è anche in gioco un'altra forza attraente, chiamata forza di impilamento. La forza di impilamento attira le basi sopra o sotto l'altra sullo stesso filo. I ricercatori della Duke University hanno imparato sintetizzando molecole di DNA composte da una sola base che ogni base esercita una diversa forza di impilamento, contribuendo così alla forma a spirale del DNA.

Proteine ​​

In alcuni casi, le proteine ​​possono causare sezioni di DNA da avvolgere ancora più strettamente, formando i cosiddetti supercoil. Per esempio, gli enzimi che aiutano nella replicazione del DNA creano ulteriori torsioni mentre percorrono il filamento del DNA. Inoltre, una proteina chiamata condensazione 13S sembra indurre i supercoil nel DNA appena prima della divisione cellulare, uno studio della University of California del 1999, Berkeley, rivelato. Gli scienziati continuano a ricercare queste proteine ​​nella speranza di comprendere ulteriormente le torsioni nella doppia elica del DNA.