Meselsonův–Stahlův experiment

Meselsonův-Stahlův experiment je slavná série experimentů, jež v roce 1958 provedli dva američtí výzkumníci, molekulární biolog Matthew Meselson a genetik Franklin Stahl.[1] Tento pokus představuje významný milník ve výzkumu struktury a funkce DNA, především její replikace. Na základě tohoto pokusu bylo zjištěno, že bakteriální DNA je replikována tzv. semikonzervativně, což znamená, že každá z obou dvoušroubovic DNA vzniklých při replikaci se skládá z jednoho starého vlákna a z jednoho nově dosyntetizovaného (přičemž jako vzor – matrice - sloužilo právě staré vlákno).[2] Práce se jmenovala:

MESELSON, M; STAHL, FW. The replication of DNA in E. coli. Proc. Natl Acad. Sci. USA. 1958, roč. 44, s. 671–682.
Ze tří možností, jak by mohl být replikován genetický materiál, je platný pouze semikonzervativní model, jak ukázal Meselsonův-Stahlův experiment

Provedení

Meselson a Stahl nejprve po 14 generací pěstovali bakterie Escherichia coli na mediu obsahujícím v přírodě vzácný těžký izotop - dusík 15N. Tento atom dusíku byl po celou dobu spolu s potravou zabudováván do buněk bakterií. Důležité je, že za pomoci látek obsahujících dusík (konkrétně to byl NH4Cl jako jediný zdroj dusíku) byl izotop 15N při vzniku každé nové generaci i replikována DNA, takže drtivá většina DNA za 14 generací obsahovala pouze 15N.[2]

Následně byly tyto bakterie přeočkovány do media, které obsahovalo 14N dusík, a byla sledována hustota jejich DNA v průběhu generací. 15N DNA je totiž výrazně hustší než 14N DNA, což se dá snadno poznat při ultracentrifugaci na hustotním gradientu (což je metoda vyvinuta Stahlem a Vinogradem). Meselson a Stahl zjistili, že za jednu generaci byla hustota DNA přesným aritmetickým průměrem hustoty DNA obsahující 14N a DNA obsahující 15N. To znamená, že polovina atomů dusíku byly izotopy 15N a polovina byly izotopy 14N. To naznačovalo, že DNA je replikována semikonzervativně, tzn. jedno vlákno každé dvoušroubovice představovala stará DNA (s 15N) a polovina byla nově dosyntetizovaná DNA s 14N dusíkem. V souhlasu s touto představou dopadly i výsledky v třetí generaci: čtvrtinu všech vláken DNA tvořila stará DNA, tři čtvrtiny nová DNA. Z modelu semikonzervativní replikace vyplývá, že v této třetí generaci byla polovina všech vláken zcela tvořených 14N, druhá polovina obsahovala v jednom vlákně 14N a ve druhém 15N.[2]

Aby Meselson a Stahl ověřili své představy o semikonzervativní replikaci a vyloučili tzv. disperzivní model replikace (tzn. model, kdy je stará DNA při replikaci rozptýlena do obou dceřiných dvoušroubovic),[3] provedli ještě jeden pokus: když ve druhé generaci teplem denaturovali DNA (oddělili od sebe obě vlákna), v hustotním gradientu zaznamenali dva pásy vláken DNA: v jednom byly (jednovláknové) řetězce s obsahem pouze 14N, ve druhém pouze s 15N. Navíc zjistili, že oba pásy obsahovaly stejnou molární hmotnost DNA, a tak bylo zřejmé, že DNA je tvořena dvěma stejně velkými vlákny, které se teplotou oddělily.[2]

Reference
  1. Oxford dictionary of biochemistry and molecular biology; revised edition. Příprava vydání R. Cammack et al. New York: Oxford university press, 2006. ISBN 0-19-852917-1.
  2. VOET, Donald; VOET, Judith. Biochemie. 1.. vyd. Praha: Victoria Publishing, 1995. ISBN 80-85605-44-9.
  3. William S. Klug, Michael R. Cummings, Charlotte A. Spencer. Concepts of Genetics. 8. vyd. [s.l.]: [s.n.], 2006.

Externí odkazy
This article is issued from Wikipedia. The text is licensed under Creative Commons - Attribution - Sharealike. Additional terms may apply for the media files.