Imagine que você tem dois fios finos, cada um com cerca de 3 1/4 de comprimento, unidos por fragmentos de um material repelente de água para formar um fio. Agora imagine encaixar esse fio em um recipiente cheio de água com alguns micrômetros de diâmetro. Estas são as condições que o DNA humano enfrenta dentro de um núcleo celular. A composição química do DNA, juntamente com as ações das proteínas, torce as duas bordas externas do DNA em espiral, ou hélice, que ajudam o DNA a se encaixar em um pequeno núcleo.

Tamanho

Dentro do núcleo celular , O DNA é uma molécula muito enrolada e parecida com um fio. Os núcleos e moléculas de DNA variam em tamanho entre as criaturas e os tipos de células. Em todos os casos, um fato permanece consistente: esticado, o DNA de uma célula seria exponencialmente mais longo que o diâmetro de seu núcleo. As restrições de espaço exigem torção para tornar o DNA mais compacto, e a química explica como a torção acontece.

Química

O DNA é uma grande molécula construída a partir de moléculas menores de três ingredientes químicos diferentes: açúcar, bases fosfatadas e nitrogenadas. O açúcar e o fosfato estão localizados nas bordas externas da molécula de DNA, com as bases dispostas entre eles como os degraus de uma escada. Dado que os fluidos em nossas células são à base de água, essa estrutura faz sentido: o açúcar e o fosfato são ambos hidrofílicos, ou amantes da água, enquanto as bases são hidrofóbicas ou temem a água.

Estrutura

Agora, em vez de uma escada, imagine uma corda torcida. As torções aproximam os fios da corda, deixando pouco espaço entre eles. A molécula de DNA se torce para diminuir os espaços entre as bases hidrofóbicas no interior. A forma espiral desencoraja a água de fluir entre eles e, ao mesmo tempo, deixa espaço para os átomos de cada ingrediente químico se encaixarem sem se sobrepor ou interferir.

Empilhamento

A reação hidrofóbica das bases não é é o único evento químico que influencia a torção do DNA. As bases nitrogenadas que se encontram umas sobre as outras nos dois filamentos do DNA se atraem, mas outra força atrativa, chamada de força de empilhamento, também está em jogo. A força de empilhamento atrai as bases acima ou abaixo umas das outras no mesmo fio. Pesquisadores da Universidade de Duke aprenderam sintetizando moléculas de DNA compostas de apenas uma base que cada base exerce uma força de empilhamento diferente, contribuindo para a forma espiral do DNA.

Proteínas

Em alguns casos, as proteínas podem causar seções de DNA para se enrolar ainda mais fortemente, formando os chamados supercoils. Por exemplo, enzimas que auxiliam na replicação do DNA criam reviravoltas adicionais à medida que viajam pela cadeia de DNA. Além disso, uma proteína chamada 13S condensin parece incitar supercoils no DNA antes da divisão celular, revelou um estudo de 1999 da Universidade da Califórnia, em Berkeley. Os cientistas continuam pesquisando essas proteínas na esperança de entender melhor as reviravoltas na dupla hélice do DNA.