Ето ви едно доказателство за напредъка в науката – за пръв път в историята учени заснеха отблизо репликация на ДНК молекула.

Кадрите разкриха, че тази фундаментална част от живота до голяма степен разчита на случайността, а това повдига въпроса как гените успяват да се репликират без риск от мутации.

“Това е промяна в парадигмата, която поставя под съмнение голяма част от съдържанието на учебниците”, казва един от изследователите Стефан Ковалчовски от Калифорнийския университет.

Двойната спирала на ДНК се състои от две преплетени нишки с генетичен материал – съставени от 4 основни бази – гуанин, тимин, цитозин и аденин.

При репликацията на ДНК, ензимът хеликаза разкъсва двойната верига на две отделни нишки.

Втори ензим, наречен праймаза синтезира праймера (зародиша), т.е. началния отрязък на новата ДНК-верига, трети ензим, известен като полимераза се прикрепя към праймера и добавя допълнителни бази за формирането на нова двойна спирала.

Фактът, че двойни спирали се образуват от две, движещи се в противоположна посока нишки, означава, че едната от тях е “водеща нишка”, а другата “изоставаща нишка”.

Новият генетичен материал, прикрепен към тях по време на репликацията е абсолютно същия като този от оригиналния партньор.

С отделянето на водещата нишка, ензимите добавят бази – иденични с тези на оригиналната изоставаща нишка. С отделянето на изоставащата нишка, получаваме материал идентичен с този на оригиналната водеща нишка.

Дълго време учените смятаха, че ДНК полимеразите на водещите и изоставащите нишки по някакъв начин се координират една с друга в процеса на репликация, така че едната да не изпревари другата при разплитането и да причини мутации.

Новозаснетите кадри обаче разкриват, че липсва каквато и да е координация – по някакъв начин, всяка нишка действа независимо от другата и въпреки всичко всеки път е налице пълно съответствие.

Учените извлекли единична ДНК молекула от бактерии Ешерихия коли и я наблюдавали върху стъклена повърхност. След това използвали багрило, което се прилепило към двойната спирала, а не само към една от нишките, това им дало възможност да наблюдават процеса на превръщане на двойната спирала в две нови спирали.

Макар ДНК-то при хората и бактериите да се различава, процесът на репликация е един и същ.

Екипът открил, че скоростта на репликацията на двете нишки е еднаква, но в рамките на процеса се натъкнали на изненадващи спирания и повторни стартирания докато двете нишки се държали като две отделни единици със свой собствен график.

Понякога изоставащата нишка спирала синтеза си, докато водещата продължавала да нараства. Друг път, едната нишка започвала да се репликира със скорост 10 пъти по-висока от нормалната, без видима причина.

“Между двете нишки няма никаква координация. Те са напълно автономни”, казва Ковалчовски.

Заради липсата на координация двойната ДНК спирала се е сдобила с “бутон на мъртвеца”, който се намесва и спира хеликазата, за да даде възможност на полимеразата да я настигне.

Въпросът е, ако двете нишки функционират независимо, по какъв начин развиващата се двойна спирала знае как да държи нещата под контрол и да предотврати мутациите, забавяйки или ускорявайки процеса в най-подходящия момент.

Да се надяваме, че скоро учените ще успеят да отговорят на този въпрос.

Ние хората обичаме да мислим, че природата има план или система, в действителност нещата са далеч по-хаотични.

Източник: sciencealert.com