Репликация ДНК по длине хромосомы
Анализ межхромосомной асинхронности в репликации хромосом человека осложнен тем обстоятельством, что в каждой хромосоме имеются участки, резко различающиеся между собой временем вступления в репликацию ДНК, окончания репликации и интенсивностью этого процесса.

Первые данные об асинхронности репликации участков по длине хромосомы получил Taylor; исследуя репликацию хромосом в конце периода синтеза у Crepis capillaris, он обратил внимание на более интенсивное включение метки вблизи центромеры и снижение интенсивности включения в теломерах. Подобное распределение метки по длине хромосомы свидетельствует о наличии в ней градиента, который Taylor необоснованно обозначает принципом «молнии» (Taylor, 1958). Позднюю репликацию гетерохроматических районов, расположенных в непосредственной близости у центромеры, обнаружил Lima-de-Faria в хромосомах ржи (1959). На основании анализа особенностей мечения хромоцентров в интерфазных ядрах Fritillaria lanceolata и Scilla sibirica Pelc и La Cour (1960) также пришли к заключению, что синтез ДНК начинается с теломерных концов хромосомы и, распространяясь по длине хромосомы, заканчивается в гетерохроматических районах, содержащих центромеру.

Совершенно другой рисунок последовательности репликации ДНК обнаружен в хромосомах Tradescantia paludosa. Wimber провел исследование репликации хромосом в корешках при импульсном (15 минут) включении тимидина-Н³ и фиксации с интервалом в 1 час в течение 22 часов. Он показал, что в начале синтеза метка распределяется равномерно по всей длине хромосом одинакового во всех хромосомах. Далее включение прекращается в районе центромеры и прогрессивно повышается в дистальных концах. В конце периода S метятся только теломерные участки хромосомы (Wimber, 1961).

На некоторые особенности репликации ДНК по длине хромосом в культуре клеток человека обратили внимание многие исследователи. Указания на раннее окончание репликации ДНК в теломерных участках и позднее окончание этого процесса в центромерах хромосом 1, 3 и 16 в культуре лейкоцитов имеются в ряде работ (Morishima и др., 1962; Moorhead, De- fendi, 1963; Schmid, 1963; German, 1964; N. Bianchi, M. Bianchi, 1965; Atkins, Santesson, 1966). Kikuch и Sandberg (1964) отмечают интенсивный «фокализированный» синтез ДНК в центромерных районах при окончании репликации ДНК некоторых хромосом.

Некоторые исследователи указывают на позднее окончание репликации ДНК в коротких плечах и центромерном районе крупных и маленьких акроцентрических хромосом (Schmid, 1963; Yunis и др., 1964; N. Bianchi, М. Bianchi, 1965; Atkins, Santesson, 1966) и в хромосоме 5 (German, 1964; Atkins, Santesson, 1966).

Как показало исследование А. А. Прокофьевой-Бельговскойи С. И. Слезингер (1967, 1968), в хромосомах первичной культуры эмбриональных фибробластов репликация ДНК начинается полилокально, в ряде участков по длине хромосомы. Однако в различных участках этот процесс развивается с различной интенсивностью, вследствие чего по длине хромосом обнаруживается четко выраженный градиент: репликация ДНК наиболее интенсивно начинается в теломерных районах и заканчивается при высокой интенсивности в центромерном и прилегающих к нему районах. Эта закономерность отчетливо выражена в хромосомах 1, 3, 16, 17, 18, 19—20, 21—22. При вступлении этих хромосом в период репликации 40—60% всех гранул метки сосредоточивается в теломерных и прилегающих к ним районах. При окончании репликации ДНК 30—45% всех меток хромосомы локализуются в центромерном и расположенных в непосредственной близости к нему районах (рис. 53, а). В акроцентрических хромосомах 13—15 и 21—22, так же как в хромосомах 17 и 18, процесс репликации ДНК интенсивно начинается в теломерных районах длинных плеч хромосом. Репликация ДНК этих хромосом заканчивается интенсивным синтезом ДНК в центромере и коротких плечах. Эта же тенденция, но менее четко выраженная, обнаруживается и при анализе репликации ДНК хромосом 4—5.

Репликация ДНК в хромосоме 2 начинается также с теломерных концов; однако заканчивается репликация почти одновременно по всей длине этой хромосомы (рис. 53, б).

Следует отметить одну важную особенность поведения в репродукции центромерных и теломерных районов некоторых хромосом. В ряде хромосом в этих районах репликация ДНК интенсивнее, чем в других районах, протекает в начале периода S, и в этих же районах обнаруживается либо максимальное, либо достаточно высокое содержание гранул метки и в конце периода синтеза. Такими особенностями характеризуется репликация ДНК центромерного района в хромосомах 4—5, 16, 17, 19—20, 21—22 и теломерных районов хромосом 4—5 и 17. Репликация ДНК центромерных и теломерных районов этих хромосом, таким образом, протекает длительно на протяжении всего периода синтеза. Очень вероятно, что центромеры и теломеры в большинстве хромосом человека, так же как и в хромосомах ряда животных и растений, локализованы в гетерохроматических районах. Об этом свидетельствует тенденция их к ассоциациям, резко выраженная у акроцентрических хромосом (Ferguson-Smith, Handmaker, 1961, 1963; А. А. Прокофьева-Бельговская, 1966).

Длительная репликация ДНК в некоторых теломерных и центромерных участках, возможно, обусловлена наличием в них блоков гетерохроматических районов.

Таким образом, можно предполагать, что последовательность, интенсивность и длительность репликации ДНК участков по длине хромосомы в каждом данном типе клеток определяются несколькими факторами, среди которых существенное значение имеют:

1) положение данного участка по отношению к центромере и теломерам;

2) наличие в участке крупных блоков гетерохроматических районов;

3) состояние участка в периоде G₁ клеточного цикла в данном типе клеток (деспирализованное, связанное с генетической активацией или спирализованное, гетерохроматинизированное, обусловливающее респрессию активности генов) (Prokofieva-Belgovskaya, Slezinger, 1968).