Эксперимент Мезельсона-Сталя

Эксперимент Мезельсона-Сталя

Рисунок, иллюстрирующий возможные механизмы репликации ДНК: полуконсервативная, консервативная и дисперсная

Эксперимент Мезельсона-Сталя — эксперимент, проведённый двумя молекулярными биологами — Мэтью Мезельсоном и Франклином Сталем, в 1958 году. Он показал, что репликация ДНК имеет полуконсервативный характер. Это означает, что каждая дочерняя ДНК состоит из одной матричной цепи и из одной недавно синтезированной цепи.

Каждая молекула ДНК содержит множество атомов азота. Наиболее распространён изотоп азота ¹⁴N. Существует также изотоп ¹⁵N, он не радиоактивен, а лишь тяжелее ¹⁴N. На его основе можно синтезировать жизнеспособную ДНК.

Были выращены несколько поколений E. coli в среде, богатой ¹⁵N. Затем их ДНК было выделено и центрифугировано в градиенте плотность CsCl. Каждая молекула ДНК останавливалась около точки, где её плотность совпадает с плотностью раствора соли.

ДНК бактерий, выращенных в ¹⁵N среде было более тяжёлым. Эти бактерии затем были помещены обратно в ¹⁴N среду, где им было позволено разделится только один раз. Затем из клеток были извлечены ДНК, их вес оказался больше веса ДНК бактерий, выращенных в среде богатой ¹⁴N, но меньше веса ДНК бактерий, выращенных в ¹⁵N среде. Это противоречило гипотезе о консервативном характере репликации ДНК, когда одна дочерняя клетка получает материнскую ДНК, а вторая — вновь синтезированную, обе цепи которой — новые, так как в этом случае ДНК разделились бы на две фракции — лёгкую, из атомов ¹⁴N, и тяжёлую, из атомов ¹⁵N.

Однако этот результат не исключал дисперсный механизм репликации, когда куски материнской ДНК распределяются между дочерними ДНК случайным образом. Поэтому было выращено второе поколение бактерий, и их ДНК также было взвешено. Выяснилось, что клетки содержат как полностью «лёгкие» ДНК, так и «гибридные», этот факт позволил исключить гипотезу дисперсного механизма репликации.

Литература

• Meselson, M. and Stahl, F.W. (1958). "The Replication of DNA in Escherichia coli". PNAS 44: 671–82. DOI:10.1073/pnas.44.7.671. PMID 16590258.

Ссылки

• Курс "Молекулярная Биология" для студентов ФЕН и МедФ, от профессора Г. Дымшица.
• Природа науки:ДНК.