Meselsonin ja Stahlin koe ( eng. Meselson-Stahl -koe - kahden molekyylibiologin - Matthew Meselsonin ja Franklin Stahlin suorittama koe vuonna 1958. Hän osoitti, että DNA:n replikaatiolla on puolikonservatiivinen luonne [1] . Tämä tarkoittaa että jokainen tytär DNA koostuu yhdestä vanhasta (matriisi) juosteesta ja yhdestä vasta syntetisoidusta juosteesta.
Sen jälkeen kun Watson ja Crick löysivät DNA:n kaksoiskierteen , sen replikaatiolle on ehdotettu useita mahdollisia mekanismeja. Ensimmäisen hypoteesin puolikonservatiivisesta DNA:n replikaatiosta ehdottivat Watson ja Crick itse [2] .
Konservatiivisen DNA:n replikaation hypoteesi viittaa siihen, että alkuperäinen kaksoiskierre toimii kokonaisuudessaan mallina kahdesta uudesta säikeestä koostuvan lapsikierteen synteesille [3] . Tämä hypoteesi viittaa histonien suureen rooliin replikaatioprosessissa.
Hajautettujen replikaatioiden hypoteesi syntyi yrityksenä selittää, kuinka solu voi ratkaista pitkien dupleksien purkamisen ongelman kopioitaessa DNA:ta. Tämän hypoteesin mukaan DNA:n superkiertymisen estämiseksi replikaation aikana siihen lisätään katkoja joka 5. nukleotiditähde , jotka "ommellaan" sen jälkeen, kun liiallinen stressi on poistettu molekyylistä . Tämän seurauksena tytär (äskettäin syntetisoitu ketju) koostuu vuorotellen vanhoista ja uusista osista, joiden pituus on 5 nukleotidiä. Sama pätee emoketjuun. Tämän olettamuksen ehdotti Max Delbrück [4] .
Jokainen näistä hypoteeseista olettaa tietyn vanhan DNA:n jakautumisen molekyyleissä, jotka muodostuvat replikaation valmistumisen jälkeen. Konservatiivisen replikaation hypoteesin mukaan toinen molekyyleistä on täysin vanha ja toinen täysin uusi. Puolikonservatiivisen synteesin pitäisi johtaa molekyylien muodostumiseen, jotka sisältävät yhden vanhan ja yhden uuden ketjun. Dispergoitu replikaatiomalli ennustaa, että kunkin DNA-molekyylin jokainen juoste koostuu vuorotellen vanhoista ja uusista osista [5] . Jos siis selvität, mitkä näistä tapauksista havaitaan luonnossa, voit määrittää oikean mallin.
Vuonna 1957 Meselson , Stahl ja Jerome Winograd julkaisivat artikkelin uudesta menetelmästä makromolekyylien (esimerkiksi DNA :n) molekyylipainon ja osittaisen ominaistilavuuden tutkimiseksi - tasapainotiheysgradienttiultrasentrifugaatio [ en [6] . Tällä menetelmällä voit erottaa DNA-molekyylejä niiden tiheyden mukaan: jokainen molekyyli pysähtyy gradientin kohtaan, jossa liuoksen tiheys on sama kuin sen kelluva tiheys. Kirjoittajat käyttivät tätä menetelmää erottamaan DNA-molekyylejä, jotka sisälsivät typen isotooppeja 14 N ja 15 N [1] . 15 N ei ole radioaktiivista, vaan vain raskaampaa kuin 14 N. Raskaan isotoopin sisältävät DNA-molekyylit ovat toimivia ja voivat kaksinkertaistua.
Meselson ja Stahl osoittivat, että jos kasvatat useita sukupolvia Escherichia coli -bakteereja alustassa, jossa on runsaasti 15 N tai 14 N, ja sitten sentrifugoi niiden DNA cesiumkloridin tiheysgradientissa , käy ilmi, että raskaampi 15 N-DNA pysähtyy . lähempänä sentrifugiputken pohjaa kuin 14 N-DNA [1] .
Replikaatiomekanismin selvittämiseksi E. coli , joka oli kasvanut useita sukupolvia 15 N:tä sisältävässä ympäristössä (siis niiden DNA sisälsi vain 15 N) siirrettiin 14 N:tä sisältävään ympäristöön, jossa niiden annettiin kasvaa. jakaa vain yhden kerran. Näistä soluista eristetyn DNA:n tiheys osoittautui suuremmaksi kuin 14 N:a sisältävässä alustassa kasvatettujen bakteerien DNA:n tiheys, mutta pienempi kuin 15 N:n alustassa kasvatettujen bakteerien DNA:n tiheys. Tämä oli ristiriidassa hypoteesin kanssa DNA:n replikaation konservatiivisesta luonteesta, jossa DNA jaetaan kahteen fraktioon, joilla on suuri ja pieni tiheys, mutta ei keskinkertaiseen. Näin ollen ensimmäinen hypoteesi hylättiin [1] .
Saatu tulos ei kuitenkaan sulkenut pois hajallaan olevaa replikaatiomekanismia, jossa äidin DNA:n osat vuorottelevat tytär-DNA:n osien kanssa. Dispergoituneen replikaation hypoteesin mukaan bakteerien DNA-tiheyden tulisi olla sama kaikille molekyyleille ja olla väliasemassa ensimmäisen sukupolven solujen DNA-tiheyden ja kevyimmän DNA:n tiheyden välillä. Kävi kuitenkin ilmi, että solut sisälsivät suunnilleen yhtä suuret määrät raskasta DNA:ta (ensimmäinen sukupolvi) ja hybridi-DNA:ta (toinen sukupolvi). Tämä tosiasia teki mahdolliseksi sulkea pois hypoteesin hajautetusta replikaatiomekanismista [1] .