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Imagine dois fios delgados, cada um com cerca de um metro de comprimento, unidos por um revestimento hidrofóbico para formar um único filamento. Coloque esse filamento dentro de um tubo cheio de água com apenas alguns micrômetros de diâmetro e você estará imitando o ambiente que o DNA humano ocupa dentro do núcleo de uma célula.

Dentro do núcleo de uma célula, o DNA é um fio densamente enrolado. Os comprimentos dos núcleos e do ADN diferem entre espécies e tipos de células, mas uma constante mantém-se:quando esticado, o ADN de uma célula seria ordens de grandeza mais compridas do que o seu núcleo. Compactar a molécula através de torção é, portanto, essencial, e a química explica como essa compactação ocorre.

Química

O DNA é construído a partir de três componentes fundamentais:um açúcar, um grupo fosfato e bases nitrogenadas. O açúcar e o fosfato formam a espinha dorsal externa, enquanto as bases se unem entre eles como os degraus de uma escada. No citoplasma aquoso esse arranjo faz sentido:o açúcar e o fosfato são hidrofílicos, atraindo água, enquanto as bases são hidrofóbicas, evitando-a.

Em vez de uma simples escada, imagine uma corda torcida. As voltas helicoidais aproximam os fios, minimizando a distância entre as bases hidrofóbicas no interior. Esta geometria espiral reduz a intrusão de água e permite que cada componente químico ocupe espaço sem conflito.

Empilhamento

A atração hidrofóbica não é o único fator químico da torção. O emparelhamento de bases complementares entre fitas opostas é reforçado por uma interação secundária conhecida como empilhamento de bases, que une bases adjacentes ao longo da mesma fita. Uma pesquisa na Duke University, utilizando moléculas sintéticas de DNA de base única, demonstrou que cada base contribui com uma força de empilhamento distinta, moldando coletivamente a hélice.

Proteínas

As proteínas podem comprimir ainda mais o DNA em superenrolamentos. As enzimas que facilitam a replicação introduzem voltas extras à medida que progridem ao longo da fita. Além disso, foi demonstrado que uma proteína chamada condensina 13S promove o superenrolamento pouco antes da divisão celular, conforme relatado em um estudo de 1999 da Universidade da Califórnia, Berkeley. A investigação em curso procura descobrir como tais proteínas influenciam as torções da dupla hélice.