Ответсообщение недоступно
Перед каждым делением человеческая клетка сталкивается с почти абсурдной инженерной задачей.
В её ядре находится около 6,4 миллиарда пар оснований ДНК — две копии человеческого генома. Если вытянуть всю эту ДНК в линию, получится примерно два метра.
А диаметр ядра — всего около 10 микрометров.
То есть клетке сначала удаётся упаковать двухметровую молекулу в пространство примерно в 200 000 раз меньше её длины, а затем эту молекулу необходимо полностью скопировать.
На это у клетки есть примерно 6–8 часов S-фазы.
Поэтому копирование начинается не с одного места. В человеческом геноме существуют десятки тысяч потенциальных точек старта репликации, и многие тысячи из них используются за один клеточный цикл. По хромосомам одновременно движется множество молекулярных копировальных машин.
Каждая такая машина называется реплисомой.
Сначала хеликаза раскрывает двойную спираль ДНК. Перед ней ДНК начинает перекручиваться, поэтому топоизомеразы снимают возникающее напряжение. Специальные белки удерживают разделённые цепи, чтобы они не слиплись обратно.
А затем начинают работать ДНК-полимеразы.
В человеческой клетке репликационная вилка обычно продвигается со скоростью порядка 1–2 тысяч нуклеотидов в минуту.
Но здесь обнаруживается странность.
Две цепи ДНК направлены в противоположные стороны, а ДНК-полимераза умеет синтезировать новую ДНК только в направлении 5′→3′.
Поэтому одну цепь можно копировать непрерывно, а вторую приходится собирать кусочками.
Эти кусочки называются фрагментами Оказаки. У человека каждый имеет длину всего примерно 100–200 нуклеотидов. Потом многочисленные фрагменты соединяются ДНК-лигазой в одну непрерывную цепь.
Но самое невероятное число — точность.
Полимераза проверяет только что поставленные буквы и при ошибке способна удалить неправильный нуклеотид. После дополнительной работы системы исправления несоответствий итоговая вероятность ошибки может быть порядка одной на миллиард–десять миллиардов скопированных оснований.
То есть клетка копирует миллиарды букв с точностью, которой позавидовал бы любой человеческий архив.
И всё же копирование никогда не бывает абсолютно идеальным.
Ошибки репликации становятся мутациями. Большинство ничего полезного не делают, некоторые приводят к болезням и раку. Но на эволюционном масштабе наследуемые изменения являются материалом, из которого естественный отбор создаёт новое.
Поэтому реплисома выполняет довольно парадоксальную задачу:
она должна копировать жизнь почти идеально — но эволюция существует благодаря тому, что слово «почти» никогда не исчезает окончательно