25.5. Опыты по гибридизации показали, что информационная РНК комплементарна кодирующей ее ДНК-матрице

В 1961 г. Сол Спигелман (Sol Spigelman) разработал новый метод, названный гибридизацией. Он должен был дать ответ на следующий вопрос: комплементарна ли последовательность оснований РНК, синтезированной после заражения фагом последовательности оснований ДНК фага Из работы Джулиуса Мармура и Пола Доти (Julius Marmur, Paul Doty) было известно, что при нагревании двухспиральной ДНК выше температуры плавления она переходит в одноцепочечную форму. При медленном охлаждении раствора эти цепи реассоциируют и образуют двухспиральную структуру, обладающую биологической активностью. Мармур и Доти обнаружили также, что двухспиральные молекулы образуются только в том случае, если цепи ДНК происходят из организмов одного вида или близкородственных видов. Это наблюдение подсказало Спигелману, что в смеси одноцепочечной ДНК и РНК должны образовываться гибриды ДНК-РНК, если их последовательности оснований комплементарны (рис. 25.5). Схема эксперимента была следующей:

1. РНК, синтезированную после заражения Е. coli фагом метили изотопом В другом эксперименте ДНК фага -ДНК) пометили изотопом

2. Смесь и -ДНК нагревали до В результате двухспиральная ДНК расплавлялась и переходила в одноцепочечную форму. Этот раствор, содержащий одноцепочечные РНК и ДНК, медленно охлаждали до комнатной температуры.

3. Охлажденную смесь анализировали методом центрифугирования в градиенте плотности. Образцы центрифугировали несколько дней в бакет-роторе. Затем

Рис. 25.5. Если РНК и ДНК имеют комплементарные последовательности, может образоваться гибрид РНК-ДНК.

пластиковые пробирки с образцами протыкали снизу и собирали фракции по каплям для дальнейшего анализа.

В результате были обнаружены три полосы (рис. 25.6). Полоса с наибольшей плотностью соответствовала одноцепочечной РНК. Вторая полоса соответствовала двухспиральной ДНК. Третья располагалась вблизи от полосы ДНК и состояла из двухцепочечных гибридных молекул ДНК-РНК. Итак, Т2-мРНК образовывала гибрид с -ДНК. В отличие от этого -РНК не гибридизовалась с ДНК многих бактерий и неродственных вирусов, даже если их нуклеотидный состав был подобен -ДНК. Последующие эксперименты показали, что фракция мРНК из незараженных клеток гибридизуется с ДНК именно того организма, из которого она была выделена, но не с ДНК неродственных организмов. Эти убедительные эксперименты продемонстрировали, что последовательность оснований мРНК комплементарна последовательности ДНК-матрицы. К тому же был разработан мощный метод, с помощью которого можно было исследовать поток генетической информации в клетках и выяснять, сходны ли две молекулы нуклеиновой кислоты.