Впервые ученые смогли наблюдать отдельные этапы репликации одной молекулы ДНК и обнаружили, что этот процесс содержит намного большую степень случайности, чем считалось ранее.

Почти вся жизнь на Земле основана на копировании, или репликации ДНК, и понимание работы этих процессов может привести к широкому спектру открытий в биологии и медицине. Ученые Калифорнийского университета в Дэвисе наблюдали за репликацией бактерии кишечной палочки и измерили работу ферментов в различных цепочках, сообщает Futurity.

Так называемая двойная спираль ДНК состоит из двух нитей, направленных в разные стороны, и четырех азотистых оснований, аденина (А), гуанина (G), цитозина © и тимина (Т). Во время репликации фермент геликаза расплетает белок на две отдельных цепочки. Следом за этим фермент праймаза присоединяет праймер, фрагмент РНК, к каждой цепочке и движется вдоль нее, добавляя новые «буквы» для формирования новой двойной спирали.

Поскольку две цепочки в двойной спирали направлены в разные стороны, полимеразы действуют по-разному на них. На одной (лидирующей) они идут постепенно, оставляя за собой след из новой двойной спирали. Но на другой (запаздывающей) эти ферменты движутся скачками, создавая короткие участки ДНК, бросая их и возвращаясь заново.

По словам профессора Стефана Ковальчиковского, это открытие — настоящий прорыв, опровергающий то, что написано в учебниках.

Ранее считалось, что полимеразы на обеих цепочках как-то скоординированы между собой, иначе получались бы однонитиевые ДНК, подверженные мутациям.

Однако, как наглядно показал эксперимент, репликация двух нитей ДНК не скоординирована между собой. Скорость движения полимераз различается. Иногда запаздывающая нить останавливает репликацию, а ведущая продолжает расти, потом скорость запаздывающей увеличивается на порядок. То, что выглядело как координированный процесс, оказалось случайным сочетанием остановок и движений с разной скоростью. Но в среднем скорость у них оказывается равной.

Ученые сравнили это с движением машин по двум соседним полосам. Иногда быстрее едут машины справа, иногда — слева. Но если ехать достаточно далеко, разницы не будет.

Метод ускоренного клонирования ДНК по принципу захвата цели лассо разработали американские генетики. Он позволяет одновременно поймать и клонировать тысячи длинных фрагментов ДНК.