Мэтью Мезельсон и Франклин Шталь известны своим экспериментом по репликации ДНК. Мезельсон и Шталь провели эксперимент, который подтвердил гипотезу Уотсона и Крика о репликации ДНК. Целью эксперимента было объяснить структуру ДНК Джеймса Уотсона и Фрэнсиса Крика. Модель представляла ДНК в виде двух спиральных нитей, соединенных в двойную спираль, которая воспроизводилась полуконсервативно. Эксперимент начался, когда в 1950-х годах среди ученых возникла дискуссия о способе репликации ДНК.
В 1956 году Мезельсон и Шталь начали свой эксперимент. Мэтью и Франклин сделали много проектов вместе, включая репликацию ДНК. В большинстве их проектов использовался метод, созданный Мезельсоном в 1954 году: центрифугирование с градиентной плотностью. Центрифугирование в градиенте плотности разделяет молекулы на основе их плотности в зависимости от молекулярного веса молекул. Этот метод использовался в эксперименте по репликации ДНК для разделения молекул ДНК в растворе.
В октябре 1957 года Мезельсон и Шталь начали эксперимент с кишечной палочкой, содержащей только тяжелый изотоп азота (15N), чтобы дать родительской ДНК более высокую, чем обычно, плотность. По мере роста бактерий они размножались, что в процессе копировало их ДНК. Затем они добавили избыток легких изотопов азота (14N) в среду с тяжелым азотом. Мезельсон и Шталь выращивали кишечную палочку в изотопной среде 14N для всех последующих поколений, так что любые новые полученные нити ДНК имели более низкую плотность, чем исходная родительская ДНК. Перед добавлением 14N азота ученые вытащили образцы кишечной палочки из питательной среды для тестирования; они центрифугировали каждый образец для первоначального разделения, а затем добавляли соль к бактериям, чтобы бактерии высвобождали содержимое ДНК, что позволяло им анализировать образцы.
Затем они провели центрифугирование в градиенте плотности для каждого образца ДНК, чтобы определить, как родительская и дочерняя ДНК распределяются в соответствии с их плотностями. Они добавили небольшое количество каждого образца в раствор хлорида цезия. Исследователи центрифугировали ДНК в ультрацентрифуге в течение двадцати часов, пока ДНК не достигла равновесия. Используя ультрафиолетовое излучение, ученые сфотографировали результирующие полосы ДНК, которые показали пики концентраций ДНК при различной плотности. Плотность ДНК зависит от количества присутствующего азота. Это означает, что чем больше 15N атомов, тем плотнее ДНК. Для бактериальной ДНК, собранной ранее, УФ-фотографии показали только одну полосу для ДНК с 15N изотопами. Это произошло потому, что ДНК из первого образца выросла в среде с только 15N изотопами. Для образцов, извлеченных во время первого цикла репликации, на фотографиях были видны более слабые полосы ДНК 15N. Кроме того, сформировалась новая полоса ДНК, представляющая половину 15N изотопов ДНК и половину 14N изотопов ДНК. К концу первого цикла репликации тяжелая полоса ДНК исчезла. Осталась только темная половина 15N и темная половина 14N ДНК. Данные первого цикла репликации показали некоторое распределение родительской ДНК, поскольку только родительская ДНК содержала 15N изотопов азота, и только родительская ДНК могла представлять 15N изотопов азота в дочерней ДНК.
Аналогичные тенденции продолжались в будущих циклах репликации ДНК. Ультрафиолетовые фотографии неизменно показывают полосу, представляющую половину 15N и половину 14N истощенной ДНК. Новая полоса, представляющая ДНК, содержащую только 14N изотопов, стала общей полосой ДНК в образце. Истощение произошло из-за того, что Мезельсон и Шталь больше никогда не добавляли 15N, поэтому количество ДНК 15N уменьшилось. Мезельсон и Шталь смешали образцы, взятые из разных циклов репликации, и центрифугировали их вместе. Ультрафиолетовые фотографии показали три полосы ДНК с половинной полосой 15N и 14N ДНК в средней точке между полосой 15N ДНК и 14N, что делает ее промежуточной полосой. Результат показал, что половина 15N, половина 14N ДНК-полосы имела плотность точно между азотной ДНК 15N и 14N, показывая, что ДНК в центральной полосе содержала половину азота 15N и половину изотопов азота 14N, что было предсказано Уотсоном. и модель Крика. Точное разделение между легким и тяжелым делало его полуконсервативной репликацией ДНК.
Мезельсон и Шталь сделали три вывода. Во-первых, они пришли к выводу, что азот в каждой молекуле ДНК равномерно распределяется между двумя субъединицами ДНК, и что эти субъединицы оставались нетронутыми на протяжении циклов репликации. Мезельсон и Шталь сделали такой вывод, потому что промежуточная полоса имела плотность на полпути между тяжелой и легкой полосами ДНК. Во втором заключении говорилось, что каждая новая двойная спираль ДНК содержала одну родительскую субъединицу, которая поддерживала полуконсервативную репликацию. Предполагая, что ДНК состоит из двух субъединиц, если родитель передает одну субъединицу ДНК своему потомку, то половина родительской ДНК присутствует в ДНК потомства, а другая половина – нет. В третьем заключении говорилось, что для каждой родительской молекулы ДНК были созданы две новые молекулы. Это означает, что количество ДНК после каждой репликации увеличивается в два раза. Мезельсон и Шталь связали свои выводы со структурой ДНК, созданной Уотсоном и Криком.
Использование редактирования и изменения генома для разработки и конструирования атрибутов будущих детей было поддержано и одобрено Советом по биоэтике Наффилда; В докладе говорится, что морально
РНК-интерференция (RNAi) – один из самых захватывающих и революционных новых подходов к терапии, который привлек значительное внимание в течение последних нескольких десятилетий. Было обнаружено, что
В современном мире влияние, которое наука может оказать на жизнь, как мы знаем, остается очень важным. Много исследований проводится в отношении риска вирусных инфекций среди