Процес подвоєння ДНК вперше зняли на відео
Відкриття цього механізму роботи допоможе зрозуміти, як відбуваються помилки при копіюванні ДНК.
Вчені зі США вперше змогли побачити процес подвоєння ДНК кишкової палички, який виявився набагато випадковішим, ніж раніше думали біологи.
"Швидкість цього процесу може різко змінюватися під час складання молекули. Виявилося, що робота білків у "складальному конвеєрі" ДНК ніяк не синхронізується: все відбувається випадково, і вони діють абсолютно автономно один від одного", - заявив Стівен Ковальчуковський (Stephen Kowalczykowski) з університету Каліфорнії у Девісі (США).
Одна з особливостей живих організмів, що відрізняють їх від вірусів та неживої природи, - здатність самостійно створювати копії генетичного коду, "записуючи" всі компоненти та процеси, що відбуваються всередині клітин. Це реплікація ДНК, одна з найскладніших хімічних реакцій у Всесвіті.
У цьому процесі, як свідчать досліди останніх років, бере участь кілька десятків білків, кожен із яких виконує власну функцію. Спочатку хромосоми "розмотуються" за допомогою білка FACT, потім спіраль ДНК "розплутує" фермент геліказу, а потім до них приєднується білок-"якір" примаза та особливі білки, які вчені називають ДНК-полімеразами, починають процес копіювання, зчитуючи спіраль і збираючи її аналог з окремих молекулярних "літер"-нуклеотидів.
Проблема, як розповідає Ковальчуковскі, полягає в тому, що ДНК складається з двох спіралей, які полімерази, як передбачали вчені, копіюють одночасно. Перші спостереження цим процесом показали, що насправді одна з них копіюється швидше, ніж друга. Друга полімераза періодично "пригальмовує", завдяки чому молекули білків та їхня "прислуга" не заважають одна одній.
За цієюЧерез багато дослідників вважали, що робота полімераз якимось чином синхронізована один з одним, проте сам механізм синхронізації залишався для них таємницею.
Ці пластинки біологи помістили в розчин, де знаходилися ДНК-полімерази, клітинна "енерговалюта" АТФ і особливий набір нуклеотидів, помічених білковими молекулами, що світяться. Білки світилися лише тоді, коли приєднаний до них нуклеотид був "причеплений" до подвійної нитки ДНК, що дозволило команді Ковальчуковського простежити, як зростали копії хромосом кишкової палички.
Як виявилося, секрет роботи полімераз полягав у тому, що жодної синхронізації між ними немає: процес реплікації і тієї, і іншої нитки йшов абсолютно випадковим чином. З появою "колізій" між збирачами ДНК процес подовження нитки просто по суті починався заново.
Нагадаємо, що раніше генетики навчилися змінювати окремі букви коду ДНК.