Скорост и прецизност на ДНК репликацията

В предното видео за репликацията на ДНК разгледахме някои детайли за водещите и изоставащите вериги и за всички различни участници, различните ензими, които участват в процеса. Но изпуснах може би най-смайващия аспект на всичко това – скоростта и прецизността, с която се случва. Както говорихме в онова видео, изглежда като доста сложно нещо. Имаш топоизомераза, която развива веригата, хеликаза, която я разкопчава. После имаш полимераза, която може да върви само в посока от 5' към 3' и има нужда от праймер, за да започне. След това започва да добавя нуклеотидите. На изоставащата страна трябва да имаш РНК-праймер. И тук отново върви от 5' към 3'. Имаш тези фрагменти на Оказаки. И всички тези изумителни неща се случват – досещаш се, че тези неща нямат мозъци, това не са компютри. Те не знаят къде точно да отидат. Всичко е заради химията. Те се блъскат едно в друго и реагират по точно правилния начин, за да се случи това невероятно нещо. Сега, това, което ще ти кажа, наистина ще тe смае. Защото се случва неимоверно бързо. Измерено е, че ДНК-полимеразата, поне при Ешерихия коли, действа със скорост почти 1000 базови двойки на секунда. Мисля, че броя, който съм виждал, е 700 и нещо базови двойки на секунда. Така, полимерзата... Нека го запиша. Това трябва да се запише, защото е смайващо. Дава ти представа колко изумителни са механизмите в твоите клетки. И достига до... Всъщност се променя – може да се ускорява или забавя – това също е наблюдавано – но полимеразата действа със скорост, достигаща над 700 базови двойки в секунда. Ако показаното на тази диаграма се закопчава като цип, просто се затваря като цип, поне от наша гледна точка една секунда изглежда много кратко време, но в мащаба на клетките тези неща просто подскачат наоколо и вършат каквото е необходимо. Второто нещо, за което може би се чудиш: "Добре, това става бързо, но сигурно се допускат много грешки." И ще си кажеш: "Ако има много грешки, сигурно няма да е никак добре за организмите, защото постоянно имаш репликиращо се ДНК, през целия си живот. В някакъв момент при толкова грешки клетките няма да могат да функционират повече." За наше щастие това е много прецизен процес. Дори при първото минаване на полимеразата, ако имаш една грешка, имаш една грешка... Нека го запиша, понеже е невероятно – една грешка на всеки около 10 на 7 степен нуклеотида – това е 10 милиона – 10 милиона нуклеотида. И това може би ти изглежда доста прецизно, но си спомни, че имаме милиарди нуклеотиди в нашето ДНК. Така че все пак ще се получат доста грешки. Но след това се случва проверка, която изчиства тези грешки. И така, след тази проверка, става една грешка, грешките остават една на приблизително 10 на 9 степен нуклеотида. Това ще се случи с невероятно голяма скорост – скорост от 700 до 1000 двойки на секунда. И имаш една грешка на всеки милиард нуклеотида, особено след като са преминали тези стъпки на проверка. Невероятно бързо е. И невероятно прецизно. Така че това, надявам се, ти дава по-добра представа относно магията, която се случва. Само си помисли това се случва във всичките клетки или повечето ти клетки, докато го говорим.