То, что ДНК — это хранящая всю нашу наследственную информацию молекула в виде двойной спирали, знают, видимо, все. И что при делении клеток ДНК почти всегда копируется — тоже. А вот как именно происходит копирование, это уже тот вопрос, на который полностью не смогут ответить и специалисты. Нет, безусловно, известно очень и очень много: биохимики давно нашли необходимые ферменты, есть довольно-таки детальные модели, но и говорить о полной ясности пока тоже не приходится. Например, говорится в сообщенииПенсильванского государственного университета, было неясно то, как же именно молекулу растягивает в стороны перед началом копирования.
Для чего нужно растягивать ДНК? Ответ на этот вопрос дает иллюстрация к сообщению, которую мы здесь воспроизведем:
Копирование происходит там, где изображена рука и где пружина превращается в сравнительно прямой участок. Желтое кольцо схематически обозначает специальный белок для поддержания ДНК в распрямленном состоянии, а рукой авторы изобразили фермент, устанавливающий этот фиксирующий белок в нужное место. Каким образом этот процесс происходит — было неясно. При том, что ответ на него нужен не только любопытным теоретикам, ищущим очередную порцию абстрактного знания. От точности копирования ДНК зависит вероятность мутаций, среди которых и те, что вызывают рак. Рак, врожденные аномалии — часть серьезных и смертельно опасных болезней вполне может оказаться следствием поломки в молекулярном механизме. Поломки, которую можно было бы обнаружить и починить при помощи лекарств — но, конечно, для этого нужно знать устройство механизма.
По словам одного из авторов, Марка Хеджинга, ученые знали что белок-установщик ДНК-стопора не может выполнять свои функции в одно время с копирующим молекулу ферментом, ДНК-полимеразой — поэтому исследователи резонно предположили то, что белки-установщики постоянно присоединяют к ДНК «стопорные кольца» и тут же, после копирования молекулы, их снимают. Звучала эта версия убедительно, но как ее доказать? Ведь мало того, что эти процессы протекают на микроскопическом уровне, так еще и происходит все описанное очень быстро.
Используя закрепляемые на молекулах флуоресцентные метки, ученые смогли пронаблюдать взаимодействие их между собой. Метки были подобраны специальным образом и при освещении изучаемой молекулярной системы одним светом (синим, к примеру) энергия квантов света передавалась сначала одному из красителей — красителю А. Краситель А был прицеплен к одному из изучавшихся веществ, а другое вещество соединили с красителем Б. Этот краситель Б может — оказавшись рядом с подхватившим синий квант красителем А — подхватить его энергию и дать в ответ вспышку еще одного цвета — к примеру, красного.
Красное свечение под микроскопом однозначно сигнализирует о контакте между меченными молекулами; метод флуоресцентного резонасного переноса энергии (FRET, на русском подробное описание метода тоже имеется) позволил увидеть взаимодействие молекул и подвтердить гипотезу о последовательной работе белка-установщика стопора и ДНК-копирующего фермента. Ученые говорят, что за счет этого белок-установщик (один из переводов — это «белок-установщик скользящей застежки») используется независимо от ДНК-копирующего фермента и не образует с ним единый комплекс — они работаю вместе, но все-таки порознь. Возможно, эти данные помогут разрешить в будущем и загадку некоторых ошибок, возникающих при копировании наследственной информации.