传统的观点认为,复制速度基本保持一致,前导链和后随链上的聚合酶在某种程度上是相互协调的从而保证其中一条链上的聚合酶不会领先于另一个。
在这项新研究中,利用先进的成像技术和极大的耐心,科学家们观察了大肠杆菌的DNA复制,对比了参与复制的酶在不同DNA链上的工作情况。
为了进行这项实验,研究人员使用了环状DNA,通过一条“短尾巴”(short tail)附着在载玻片上。当复制机器(replication machinery,DNA聚合酶)绕着环状DNA工作时,“尾巴”会变长。研究人员可以通过添加或去除化学燃料(三磷酸腺苷,ATP)来控制DNA复制的开和关。同时,他们利用结合DNA双链的荧光染料使新合成的链亮起来。最后,整个装置放在一个流动环境下。这样DNA链能够像横幅在微风中一样舒展开。
此外,研究人员还发现,解旋酶上存在“自动刹车”。事实上,当聚合酶停止时,解旋酶能继续工作。这可能会打开一段易受损伤的、松散的DNA缺口。
但这项研究证明,当解旋酶与其它复制复合体(replication complex,参与DNA复制的各种酶等)“步调”不一致时,它会将自己的节奏放慢约5倍,并且它会保持这样的速度,直到其它的酶追赶上来,然而自己再加速。