Заснеха ДНК репликацията – не е това, което се предполагаше

Видео в реално време показва процес, който значително се различава от репликацията на ДНК описана в учебниците по биология.

Репликация на ДНК се нарича процесът на копиране на молекулите на ДНК (при някои вируси на РНК) при участието на специфични ензими и белтъци. В сравнение с транскрипцията, репликацията изисква много по-голяма точност. Е, поне така пише в учебниците.

Още едно доказателство за това колко напреднала е науката – първото по рода проучване, заснема видео на единични молекули ДНК, в процес на репликация. Кадрите в реално време показват, че в този фундаментален за живота процес участва неочаквана доза случайност, което поражда въпроса – как в действително ДНК се копира без мутации? Проучването като цяло поставя под въпрос знанията ни за процеса на репликация.

„Това е истинска промяна в парадигмата и подкопава голяма част от онова, което е в учебниците“, казва Стивън Ковалцуковски от Калифорнийския университет, Дейвис. „Това е друг начин на мислене за репликацията, който повдига нови интересни въпроси.“

Двойната спирала на ДНК се състои от две преплетени нишки генетичен материал, всяка от тях изградена от повторения на четири различни бази – гуанин, тимин, цитозин и аденин (G, T, C и А). Репликацията възниква, когато ензимът, наречен хеликаза, развива и разделя двойната спирала в две единични нишки. Вторият ензим, наречен примаза, поставя индекс на всяка от тези отделни нишки, а третият ензим, наречен ДНК полимераза, се прикрепя към индекса и добавя допълнителни бази, за да образува изцяло нова двойна спирала.

Двойната спирала се формира от две отделни нишки, с в противоположни посоки. Новият генетичен материал, който се прикрепя към всяка от нишките в процеса на репликация, съответства на вече липсващата нишка. Така, с помощта на различни протеини се добавят липсващите съответни бази, за да се получат две отделни идентични спирали ДНК.

Учените от дълго време смятат, че полимеразата при двете нишки – водеща и следваща, се координира по някакъв начин, така че едната да не изпревари другата и това да предизвика нежелани мутации. Но тези нови кадри разкриват, че в процеса на репликация липсва всякаква координация – някак си, всяка от нишките действа самостоятелно и все пак това води до перфектен резултат, при това всеки път.

В експеримента, екипът използва единични молекули ДНК от бактерии Е. coli. За да заснемат всичко това, те прилагат пигмент, който се прикрепя единствено към завършената двойна спирала, но не и към единичните нишки, така успяват да видят образуването на новите спирали.

Въпреки, че по-съдържание ДНК на човек се различава от тази на бактериите, и двете споделят един и същ механизъм на репликация, така че, на базово ниво, процесът разкрива какво се случва и в нашите тела.

Учените откриват, че средната скорост на репликация е сравнително постоянна, но понякога има изненадващи забавяния, спирания и забързвания на процеса при отделните нишки. Понякога следващата нишка просто спира да синтезира, но водещата продължава да расте. Друг път, едната забързва темпото с до 10 пъти от средното, и всичко това без видима причина.

„Показахме, че няма координация между отделните нишки, те действат напълно автономно,“ споделя вълнението си Ковалцуковски.

На база видяното, изследователите установяват, че поради липсата на координация между двете нишки, би трябвало да съществува механизъм, който спира процеса на разделяне на двете нишки, така че полимеразата при отделните нишки да може да се изравни.

Но от тук възникват много въпроси, като първият от тях е, как отделните нишки функционират независимо за да създадат нещо съвместно? След което трябва да отговорим на въпроса, как разгъващата се двойна спирала знае кога да спре и кога да забърза за да се избегнат мутациите? Учените тепърва ще отговарят на тези и други интересни въпроси. А до тогава, може би е добре да си припомним, че в природата нещата не винаги са така елементарни и подредени както ни се иска. И все пак, докато сме отворени за нови идеи, всичко е наред.

Вашият коментар

Вашият имейл адрес няма да бъде публикуван. Задължителните полета са отбелязани с *