Κοινοποιησεις

Επιμέλεια: Έλλη Κοντού “ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ”

Η αντιγραφή του DNA είναι η διαδικασία κατά την οποία το DNA αυτοδιπλασιάζεται προκειμένου να διατηρήσει και να μεταβιβάσει τη γενετική πληροφορία από κύτταρο σε κύτταρο).

Εδώ είναι η απόδειξη για το πόσο έχουμε προοδεύσει στην επιστήμη – τον Ιούνιο του 2017, οι ερευνητές κατέγραψαν για πρώτη φορά ένα κοντινό στιγμιότυπο ενός μορίου DΝΑ που αυτοδιπλασιάζεται και εμφανίστηκαν ερωτήματα σχετικά με το πώς υποθέταμε ότι η διαδικασία εξελίχθηκε.

Το στιγμιότυπο σε πραγματικό χρόνο αποκάλυψε ότι αυτό το θεμελιώδες μέρος της ζωής ενσωματώνει μια απροσδόκητη ποσότητα «τυχαιότητας» και θα μπορούσε να αναγκάσει τους επιστήμονες σε μια μεγάλη επανεξέταση του τρόπου με τον οποίο η γενετική αντιγραφή λαμβάνει χώρα χωρίς μεταλλάξεις.

“Είναι μια θεμελιώδης αλλαγή στην προσέγγιση που είχαμε έως τώρα και υπονομεύει πολλά από αυτά που υπάρχουν στα εγχειρίδια”, δήλωσε ένας από την ομάδα, ο Stephen Kowalczykowski από το Πανεπιστήμιο Davis της Καλιφόρνιας,.

“Είναι ένας διαφορετικός τρόπος σκέψης για τον αναδιπλασιασμό που θέτει νέα ερωτήματα.”

Η διπλή έλικα του DNA αποτελείται από δύο αλληλοεπικαλυπτόμενα σκέλη γενετικού υλικού που αποτελούνται από τέσσερις διαφορετικές βάσεις – γουανίνη, θυμίνη, κυτοσίνη και αδενίνη (G, T, C και A).

Ο αναδιπλασιασμός ή αντιγραφή συμβαίνει όταν ένα ένζυμο που ονομάζεται ελικάση ξετυλίγει και αποσυνδέει τη διπλή έλικα σε δύο μονές αλυσίδες.
( Η ελικάση είναι ένα πρωτεϊνικής φύσεως ένζυμο που ξετυλίγει τη διπλή έλικα του DNA σε εσωτερικά σημεία του χρωμοσώματος. Η ελικάση υδρολύει ATP για να παραγάγει την απαραίτητη ενέργεια για το διαχωρισμό των δύο κλώνων).

Ένα δεύτερο ένζυμο που ονομάζεται πριμάση συνδέει έναν «εκκινητή», ένα από τα αρχικά κομμάτια δηλαδή, σε κάθε ένα από αυτά τα ξεδιπλωμένα σκέλη και ένα τρίτο ένζυμο που ονομάζεται DΝΑ πολυμεράση προσκολλάται σε αυτόν τον εκκινητή και προσθέτει επιπλέον βάσεις για να σχηματίσει μια εντελώς νέα διπλή έλικα.

Μπορείτε να παρακολουθήσετε αυτή τη διαδικασία στο στιγμιότυπο παρακάτω

Το γεγονός ότι οι διπλές έλικες σχηματίζονται από δύο σκέλη που κινούνται σε αντίθετες κατευθύνσεις σημαίνει ότι ένα από αυτά τα σκέλη είναι γνωστό ως το «αρχικό ή ηγετικό σκέλος», το οποίο κινείται μπροστά πρώτο και το άλλο είναι το «υστερούν σκέλος» το οποίο ακολουθεί το αρχικό.
Το νέο γενετικό υλικό που συνδέεται με το καθένα κατά τη διάρκεια της διαδικασίας αντιγραφής είναι μια ακριβής αντιστοιχία με αυτό που ήταν στον αρχικό/μητρικό συνεργάτη του.

Έτσι, καθώς αποσπάται το μητρικό σκέλος, τα ένζυμα προσθέτουν βάσεις που είναι ταυτόσημες με εκείνες του αρχικού υστερούν σκέλους, και καθώς αποσπάται το υστερούν σκέλος, έχουμε υλικό το ίδιο με το μητρικο σκέλος.

Οι επιστήμονες έχουν εδώ και καιρό υποθέσει, ότι οι DΝΑ πολυμεράσες στα αρχικά και υστερούν σκέλη, κατά κάποιον τρόπο συντονίζονται μεταξύ τους καθ ‘όλη τη διάρκεια της διαδικασίας αντιγραφής, έτσι ώστε να μην προχωρά κανένα μπροστά από το άλλο κατά τη διάρκεια της διαδικασίας ανέλιξης (ξετυλίγματος) και να προκαλούν μεταλλάξεις.

Αλλά το βίντεο έδειξε ότι δεν υπάρχει κανένας συντονισμός στο παιχνίδι εδώ – με κάποιο τρόπο, κάθε σκέλος ενεργεί ανεξάρτητα από το άλλο, και όμως εξακολουθεί να καταλήγει σε μια τέλεια αντιστοιχία κάθε φορά.
Η ομάδα απομόνωσε DΝΑ από μόρια βακτηριδίων Ε. Coli μελετώντας τα στο μικροσκόπιο.
Στη συνέχεια, εφάρμοσαν ένα χρώμα που θα κολλούσε σε μια ολοκληρωμένη διπλή έλικα, όχι μόνο στο ένα σκέλος, πράγμα που σημαίνει ότι μπορούσαν ν’ ακολουθήσουν την πρόοδο μιας διπλής έλικας καθώς σχημάτιζε δύο νέες διπλές έλικες.

Ενώ το DNA των βακτηρίων και του ανθρώπου είναι διαφορετικά, χρησιμοποιούν και τα δύο την ίδια μέθοδο αντιγραφής, οπότε το στιγμιότυπο της αντιγραφής αυτής μπορεί να μας πει πολλά για το τι συμβαίνει μέσα στο ίδιο μας το σώμα.

Η ομάδα διαπίστωσε ότι κατά μέσο όρο η ταχύτητα με την οποία τα δύο σκέλη αυτοδιπλασιάζονται ήταν περίπου ίση, στη συνέχεια της διαδικασία όμως, παρατήρησαν ότι υπήρχαν απροσδόκητες παύσεις και εκκινήσεις καθώς λειτουργούσαν σαν δύο ξεχωριστές οντότητες με δικά τους χρονοδιαγράμματα.

Μερικές φορές, το υστερούν σκέλος σταματούσε να συνθέτει, αλλά το αρχικό σκέλος συνέχιζε να αυξάνεται.
Άλλες φορές, ένα σκέλος θα μπορούσε να αρχίσει να αναπαράγεται σε 10 φορές μεγαλύτερη από την κανονική του ταχύτητα – και για φαινομενικά κανένα λόγο.
“Έχουμε δείξει ότι δεν υπάρχει συντονισμός μεταξύ των σκελών, είναι εντελώς αυτόνομα”, δήλωσε ο Kowalczykowski.

Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι εξαιτίας αυτής της έλλειψης συντονισμού, η διπλή έλικα του DNA έπρεπε να ενσωματώσει έναν διακόπτη, ο οποίος θα έκανε παρεμβολή και θα σταματούσε την ελικάση από την αποσύνδεση περαιτέρω, έτσι ώστε η πολυμεράση να την προλάβει.

Το ερώτημα τώρα είναι εάν τα δύο αυτά σκέλη που ”λειτουργούν ανεξάρτητα” όπως υποδηλώνει αυτό το στιγμιότυπο, πώς γίνεται να γνωρίζει η ξεδιπλωμένη διπλή έλικα πώς να κρατά τα πράγματα σωστά και να ελαχιστοποιεί τις μεταλλάξεις πατώντας το φρένο ή επιταχύνοντας την κατάλληλη στιγμή;

Ελπίζοντας ότι αυτό είναι ένα πιο πραγματικό στιγμιότυπο, ευελπιστούμε να βοηθήσει τους επιστήμονες να καταλάβουν περισσότερα.

Και είναι επίσης μια σημαντική υπενθύμιση ότι ενώ εμείς οι άνθρωποι αρεσκόμαστε να υποθέτουμε ότι η φύση έχει ένα «σχέδιο» ή ένα σύστημα, στην πραγματικότητα, οι διαδικασίες είναι ακατάστατες και χαοτικές.

Προηγούμενο άρθροΆγρια μέρα | Στάθης Αραμπατζής
Επόμενο άρθροΜικρές παγίδες του μυαλού
ΕΛΛΗ ΚΟΝΤΟΥ
Γεννήθηκα και μεγαλώνω στην Αθήνα. Με καταγωγές από Κέρκυρα, Τένεδο/Μικρά Ασία ,με μια μητέρα που γεννήθηκε στην Τανζανία και μεγάλωσε στο Λονδίνο, ακροβατούσα μεταξύ Ψυχικού, Κολωνακίου και Εξαρχείων όπου και τελείωσα όπως όπως το λύκειο. Η τάση μου και το ενδιαφέρον μου για την αισθητική και εν γένει όλη την σφαίρα αυτής της αντίληψης για αυτό που ονομάζεται τέχνη είχε εκδηλωθεί από νωρίς μπορώ να πω. Δεν έδωσα ιδιαίτερη σημασία σε μια υποτροφία στα δεκατρία μου και συνέχισα με σπουδές σε δημοσιογραφία όπου πέρασα κάποια υπέροχα χρόνια στην ΕΡΤ και σε κάποια ειδησεογραφική εκπομπή του ΑΝΤ1. Έιχα και έχω μεγάλο ταλέντο στις πωλήσεις, πράγμα που εκμεταλλεύτηκα επίσης σε διάφορες εργασίες, μέχρι που μου ξαναχτύπησε την πόρτα αυτός ο έρωτας που είχα αφήσει για καιρό στην άκρη, η ανάγκη για δημιουργία και δεν μου αφήνει πλέον κανένα περιθώριο να μην τον ακολουθώ. Είναι η γλώσσα μου, είναι εγώ.