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Imagine que tiene dos hebras delgadas, cada una de aproximadamente 3 1/4 pies de largo, unidas por fragmentos de un material repelente al agua para formar un hilo. Ahora imagine colocar ese hilo en un recipiente lleno de agua de unos pocos micrómetros de diámetro. Estas son las condiciones que enfrenta el ADN humano dentro de un núcleo celular. La composición química del ADN, junto con las acciones de las proteínas, tuercen los dos bordes externos del ADN en forma de espiral, o hélice, que ayudan al ADN a encajar en un núcleo diminuto.
Talla
Dentro de un núcleo celular, el ADN es una molécula enroscada y muy enrollada. Los núcleos y las moléculas de ADN varían en tamaño entre las criaturas y los tipos de células. En todos los casos, un hecho permanece constante: estirado, el ADN de una célula sería exponencialmente más largo que el diámetro de su núcleo. Las limitaciones de espacio requieren torsión para hacer que el ADN sea más compacto, y la química explica cómo ocurre la torsión.
Química
El ADN es una molécula grande construida a partir de moléculas más pequeñas de tres ingredientes químicos diferentes: azúcar, fosfato y bases nitrogenadas. El azúcar y el fosfato se encuentran en los bordes exteriores de la molécula de ADN, con las bases dispuestas entre ellos como los peldaños de una escalera. Dado que los fluidos en nuestras células son a base de agua, esta estructura tiene sentido: el azúcar y el fosfato son hidrofílicos o amantes del agua, mientras que las bases son hidrófobas o temen al agua.
Estructura
••• Hemera Technologies / AbleStock.com / Getty ImagesAhora, en lugar de una escalera, imagina una cuerda retorcida. Los giros traen hebras de la cuerda muy juntas, dejando poco espacio entre ellas. La molécula de ADN se retuerce de manera similar para reducir los espacios entre las bases hidrofóbicas en el interior. La forma en espiral desalienta el flujo de agua entre ellos y, al mismo tiempo, deja espacio para que los átomos de cada ingrediente químico encajen sin superponerse ni interferir.
Apilado
La reacción hidrofóbica de las bases no es el único evento químico que influye en el giro del ADN.Las bases nitrogenadas que se encuentran una frente a la otra en los ADN de dos cadenas se atraen entre sí, pero también está en juego otra fuerza atractiva, llamada fuerza de apilamiento. La fuerza de apilamiento atrae las bases una encima de la otra en la misma hebra. Los investigadores de la Universidad de Duke han aprendido al sintetizar moléculas de ADN compuestas de una sola base que cada base ejerce una fuerza de apilamiento diferente, contribuyendo así a la forma espiral del ADN.
Proteínas
En algunos casos, las proteínas pueden hacer que las secciones de ADN se enrollen aún más apretadamente, formando los llamados superenrollamientos. Por ejemplo, las enzimas que ayudan en la replicación del ADN crean giros adicionales a medida que viajan por la cadena de ADN. Además, una proteína llamada 13S condensina parece provocar súper bobinas en el ADN justo antes de la división celular, según reveló un estudio de 1999 de la Universidad de California en Berkeley. Los científicos continúan investigando estas proteínas con la esperanza de comprender aún más los giros en la doble hélice del ADN.