Imaginez que vous ayez deux brins minces, chacun d'environ 3 pieds 1/4 de long, maintenus ensemble par des morceaux d'un matériau hydrofuge pour former un seul fil. Maintenant, imaginez ce fil dans un récipient rempli d'eau de quelques micromètres de diamètre. Ce sont les conditions auxquelles l'ADN humain fait face dans un noyau cellulaire. La composition chimique de l'ADN, ainsi que les actions des protéines, transforment les deux bords externes de l'ADN en une spirale, ou hélice, qui aide l'ADN à s'intégrer dans un minuscule noyau.

Taille

Dans un noyau cellulaire , L'ADN est une molécule filamentaire étroitement enroulée. Les noyaux et les molécules d'ADN varient en taille entre les créatures et les types de cellules. Dans tous les cas, un fait reste constant: étiré à plat, l'ADN d'une cellule serait exponentiellement plus long que le diamètre de son noyau. Les contraintes d'espace nécessitent une torsion pour rendre l'ADN plus compact, et la chimie explique comment la torsion se produit.

Chimie

L'ADN est une grosse molécule construite à partir de plus petites molécules de trois ingrédients chimiques différents: sucre, phosphates et bases azotées. Le sucre et le phosphate sont situés sur les bords extérieurs de la molécule d'ADN, avec les bases disposées entre eux comme les échelons d'une échelle. Étant donné que les fluides dans nos cellules sont à base d'eau, cette structure a du sens: le sucre et le phosphate sont hydrophiles, ou aiment l'eau, tandis que les bases sont hydrophobes ou craignent l'eau.

Structure

Maintenant, au lieu d'une échelle, imaginez une corde tordue. Les torsions rapprochent les brins de la corde, laissant peu d'espace entre eux. La molécule d'ADN se tord de la même manière pour rétrécir les espaces entre les bases hydrophobes à l'intérieur. La forme en spirale décourage l'eau de s'écouler entre eux et laisse en même temps la place aux atomes de chaque ingrédient chimique de s'adapter sans se chevaucher ni interférer.

Empilement

La réaction hydrophobe des bases isn 't le seul événement chimique qui influence la torsion de l'ADN. Les bases azotées qui se trouvent l'une en face de l'autre sur les deux brins de l'ADN s'attirent l'une l'autre, mais une autre force attractive, appelée force d'empilement, est également en jeu. La force d'empilement attire les bases au-dessus ou en dessous les unes des autres sur le même brin. Les chercheurs de l'Université Duke ont appris en synthétisant des molécules d'ADN composées d'une seule base que chaque base exerce une force d'empilement différente, contribuant ainsi à la forme spirale de l'ADN. Dans certains cas, les protéines peuvent causer sections de l'ADN à enrouler encore plus étroitement, formant ce qu'on appelle des super-bobines. Par exemple, les enzymes qui aident à la réplication de l'ADN créent des torsions supplémentaires pendant qu'elles parcourent le brin d'ADN. En outre, une protéine appelée 13S condensine semble susciter des supercellules dans l'ADN juste avant la division cellulaire, a révélé une étude de 1999 de l'Université de Californie à Berkeley. Les scientifiques continuent de rechercher ces protéines dans l'espoir de comprendre davantage les rebondissements de la double hélice d'ADN.