Пространственное строение двуцепочечной молекулы ДНК известно давно. Однако модель, представленная Джеймсом Уотсоном (James Watson) и Фрэнсисом Криком (Francis Crick), идеализирована и статична. Американские исследователи в области молекулярной биологии и биохимии представили более современную модель пространственного строения молекулы ДНК, что стало возможно благодаря применению новых методов исследования.

Группа учёных из Медицинского колледжа Бейлора и Хьюстонского университета доказала, что молекула ДНК динамична с высоким уровнем структурной энергии. Молекула существует в нескольких нестабильных градиентах по степени скрученности нитей, и её структура изменяется в зависимости от сигнала происходящих в клетках процессов, таких как репликация, транскрипция, рекомбинация или репарация молекулы ДНК. Кроме того, учёные выяснили, что молекула ДНК окружена облаком противоионов (counterion) для нейтрализации общего отрицательного заряда.

Именно эта мобильность структуры, которая выражается в разной степени скрученности и переплетения нитей, в зависимости от клеточных процессов позволяет объяснить, как происходит считывание закодированной информации, если она секвестирована внутри структуры, а молекулы фосфатов выходят наружу. Этим вопросом в своё время задавался нобелевский лауреат Лайнус Полинг (Linus Pauling).

Не все процессы сопровождаются расхождением нитей ДНК, иногда наблюдается временное раскручивание фрагментов или просто снижение количества оборотов в спирали. Учёные исследовали 19 фрагментов ДНК с определённым градусом закручивания спирали. Оказалось, что при ослаблении скручивания, то есть увеличением шага спирали, молекулярные силы "освобождают" одно из двух оснований (аденин или тимин). Когда молекула перекручена, то обороты распределяются вокруг отдельных нитей.

Все эти процессы были проанализированы и смоделированы с помощью компьютерной программы Petttitt.

Результаты работы опубликованы в журнале Nucleic Acids Research.