Содержание
Представьте, что у вас есть две тонкие нити, каждая длиной около 3 1/4 футов, скрепленные кусочками водоотталкивающего материала, чтобы образовать одну нить. Теперь представьте себе, что эта нить помещается в наполненный водой контейнер диаметром несколько микрометров. Это условия, с которыми человеческая ДНК сталкивается в клеточном ядре. Химический состав ДНК, наряду с действием белков, скручивает два внешних края ДНК в спиральную форму, или спираль, которая помогает ДНК вписаться в крошечное ядро.
Размер
Внутри клеточного ядра ДНК представляет собой тесно спиральную нитевидную молекулу. Ядра и молекулы ДНК различаются по размеру среди существ и типов клеток. В любом случае один факт остается неизменным: растянутая плоская клетка ДНК будет экспоненциально длиннее диаметра ее ядра. Пространственные ограничения требуют скручивания, чтобы сделать ДНК более компактной, и химия объясняет, как происходит скручивание.
Химия
ДНК - это большая молекула, построенная из более мелких молекул трех разных химических компонентов: сахара, фосфатов и азотистых оснований. Сахар и фосфат расположены на внешних краях молекулы ДНК, а основания расположены между ними, как ступеньки лестницы. Учитывая, что жидкости в наших клетках основаны на воде, эта структура имеет смысл: сахар и фосфат являются как гидрофильными, так и любящими воду, в то время как основания являются гидрофобными или боятся воды.
Структура
••• Hemera Technologies / AbleStock.com / Getty ImagesТеперь вместо лестницы изобразите витую веревку. Повороты сближают нити веревки, оставляя мало места между ними. Молекула ДНК аналогичным образом скручивается, чтобы уменьшить пространство между гидрофобными основаниями внутри. Спиральная форма препятствует протеканию воды между ними и в то же время оставляет место для атомов каждого химического ингредиента, чтобы они не перекрывали друг друга и не мешали друг другу.
Stacking
Основание гидрофобной реакции - не единственное химическое событие, которое влияет на скручивание ДНК.Азотистые основания, которые располагаются напротив друг друга на двух нитях ДНК, притягивают друг друга, но другая сила притяжения, называемая суммирующей силой, также играет роль. Укладочная сила притягивает основания выше или ниже друг друга на одной и той же нити. Исследователи из Университета Дьюка узнали, синтезируя молекулы ДНК, состоящие только из одного основания, каждое из которых оказывает различную силу суммирования, способствуя тем самым спиральной форме ДНК.
Белки
В некоторых случаях белки могут вызывать еще более плотное свертывание участков ДНК, образуя так называемые суперскрутки. Например, ферменты, которые помогают в репликации ДНК, создают дополнительные повороты, когда они перемещаются по цепи ДНК. Кроме того, белок, называемый 13S-конденсином, по-видимому, вызывает суперскрутки в ДНК непосредственно перед делением клеток, согласно исследованию, проведенному в 1999 году в Калифорнийском университете в Беркли Ученые продолжают исследовать эти белки, надеясь понять дальнейшие изменения в двойной спирали ДНК.