Inhoud
Je hebt ongeveer 50 biljoen cellen in je lichaam. Bijna allemaal hebben ze DNA - eigenlijk twee meter. Als je al dat DNA end-to-end aaneenrijgt, heb je een string lang genoeg om tweeëneenhalf miljoen keer rond de aarde te gaan. Maar op de een of andere manier wordt dat DNA stevig genoeg verpakt om niet alleen in je lichaam te passen, maar ook in de kleine kernen van de cellen die je lichaam vormen. Je lichaam beheert dit op dezelfde manier als je zou doen om een verzameling touwen of een regenboog van garen te organiseren: het spoelen en lussen de strengen samen.
De structuur van DNA
Een enkel DNA-molecuul bestaat uit een lange keten van adenine-, cytosine-, guanine- en thyminemoleculen gekoppeld aan suiker- en fosfaatgroepen. DNA-moleculen bestaan zelden op zichzelf; ze zijn meestal gepaard in complementaire strengen die om elkaar zijn gewikkeld in de beroemde dubbele helixconfiguratie. Net als twee draden, biedt het dubbelstrengige DNA een soort chemische bescherming die de twee samen sterker maakt dan een op zichzelf. Die dubbele stranding is het eerste mechanisme om DNA in een strak pakket te verpakken, waardoor de lengte van twee meter wordt teruggebracht tot één.
nucleosomen
Als je 50 meter draad had, zou je het niet gewoon op een hoop willen laten vallen. In plaats daarvan zou je een spoel krijgen en de draad eromheen wikkelen. Dat is hetzelfde als wat je lichaam doet met DNA. Het gebruikt groepen moleculen die histonen worden genoemd als spoelen voor DNA. De situatie is echter iets gecompliceerder dan je draadklos, omdat je lichaam op verschillende momenten toegang moet hebben tot verschillende delen van je DNA. Dus in plaats van een enkele grote spoel die veel moet worden uitgepakt om ergens in het midden te komen, maakt je lichaam veel kleine spoelen, die de ene lus na de andere in je DNA maken. Die kleine lussen van gespoold DNA worden nucleosomen genoemd en elk chromosoom heeft er honderdduizenden. De resulterende structuur wordt gewoonlijk een "kralenreeks" genoemd. Dit spoelen vermindert de lengte van DNA van ongeveer een meter tot ongeveer 14 centimeter.
De 30 nm vezel
De volgende stap in het verdichten van DNA wordt niet zo goed begrepen, hoewel de resultaten bekend zijn. Op de een of andere manier winden de nucleosomen om elkaar heen, misschien als bloembladen op een madeliefje als elk bloemblad een verticaal nucleosoom was. Dan spiraalt de cirkelvormige lus van nucleosomen op elkaar. Het resultaat is een structuur die de 30 nanometer vezel wordt genoemd, omdat deze een string heeft van 30 miljardste van een meter in diameter. Die 30-nanometer vezel loopt dan op zichzelf, en de lussen dan weer op zichzelf - nu meer als een streng garen dan een spoel draad. Dat niveau van coiling is voldoende om het DNA in de celkern te passen.
Metaphase
Wanneer een cel zich splitst, splitst deze zich in twee perfecte kopieën van zichzelf. Die twee perfecte kopieën bevatten twee sets DNA. Ter voorbereiding op duplicatie worden de chromosomen nog verder gecondenseerd en staan ze in een cellulaire levensfase die metafase wordt genoemd. In metafase heeft het DNA zoveel lussen op lussen dat het wordt gecomprimeerd tot een lengte van een tienduizendste van zijn oorspronkelijke lengte. Die gecomprimeerde vormen waren de eerste vorm van DNA die werd ontdekt.