Техніка

Подвійна спіраль і генетика

Джеймс Уотсон: “у той час єдине, що мене хвилювало, це структура ДНК…

А все тому, що в Кембриджі практично не було дівчат»Джеймс Уотсонколи Френсіс Крик сів за ланч з Джеймсом Уотсоном в пабі «Орел» 28 лютого 1953 року і оголосив, що вони «розкрили таємницю життя», інші столующіеся поставилися до цього з цілком виправданим скептицизмом. Фізику Крику було 36 років, і він ще не закінчив аспірантуру. Його американському колезі було всього 24 роки.

Крім того, їм було заборонено вивчати проблему, яку вони, за їхніми словами, щойно вирішили, а саме як влаштована молекула ДНК, яка є посередником успадкування. Навіть Уотсон, який не відрізнявся обережністю, був трохи збентежений сміливістю свого друга, побоюючись, що їх відповідь може виявитися неправильним.Френсіс Крік не варто було хвилюватися.

Відкриття Уотсона і Крика, що ДНК закручена в подвійну спіраль, вважається одним з головних наукових досягнень XX століття нарівні з теорією відносності Ейнштейна і розщепленням атома. Ранні генетики показали, що гени керують спадкуванням, але вони нічого не могли сказати про хімічні аспекти цього процесу. Уотсон і Крік продемонстрували, як гени працюють насправді.

Вони започаткували нову еру молекулярної біології, в якій генетичну активність можна спостерігати, відстежувати і врешті-решт змінювати. Ідея подвійної спіралі також допомогла зрозуміти, як відбувається копіювання коду життя при розподілі клітин: кожна нитка подвійної спіралі ДНК служить шаблоном для відтворення генетичних інструкцій. У квітні того ж 1953 року Уотсон і Крік написали в короткій статті в журналі Nature.

«Від нашої уваги не вислизнув той факт, що із запропонованого нами специфічного спарювання нуклеотидів природним чином випливає можливий механізм копіювання генетичного матеріалу».«Мабуть, у всіх організмах більша частина генетичної інформації, якщо не вся цілком, переноситься нуклеїновою кислотою — зазвичай ДНК, хоча деякі малі віруси використовують як генетичний матеріал РНК ” Френсіс Крікпошук структуриважність ДНК для успадкування була широко визнана до початку 1950-х років, і кілька груп працювали над розшифровкою структури молекули. У США Лайнус Полінг показав, що багато білків згорнуті в схожу на пружину спіраль, і запропонував — помилково — потрійну спіраль ДНК.

Тим часом в лондонському Кінгс-коледжі Розалінд Франклін і Моріс Уілкінс досліджували ДНК за допомогою рентгенівської дифракції, що дозволяє отримати уявлення про форму молекул по тому, як вони розсіюють випромінювання.У Кембриджі Уотсон і Крик використовували рентгеноструктурний метод зовсім для інших цілей: Крик вивчав білки, а Уотсон – вірус тютюну, але ДНК здалася їм цікавіше. Однак глава лабораторії Лоренс Брегг заборонив їм досліджувати ДНК, щоб вони не відволікалися, та й пастися на території Кінгс-коледжу було неввічливо.

Уотсон і Крик продовжили працювати над розшифровкою ДНК – спочатку потайки, потім зі схвалення Брегга, і, об’єднавши чужі роботи зі своїми, вирішили проблему. Інтелект інтелектом, але допомогли їм в цьому також Сліпа удача і хитрість. Перший раз їм пощастило в 1952-му, коли Великобританію відвідав американський дослідник Ервін Чаргафф.

Його експерименти показали, що чотири основи ДНК завжди зустрічаються в однакових співвідношеннях: в клітинах міститься однакова кількість пар основ аденіну (а) і тиміну (Т), цитозину (Ц) і гуаніну (Г). Завдяки його лекціям Уотсон і Крік зрозуміли, що основи ДНК спарені і «буква» а завжди пов’язана з Т, А Ц — З Г.Це був важливий елемент подвійної спіралі.

Лоренс Бреггвторія була важливою підказкою в дослідженнях Розамунд Франклін. У тому ж 1952 році вона зробила рентгенівський знімок молекули ДНК, відомий як “фотографія 51”. Цей знімок, без відома Франклін, її колега Уілкінс показав Уотсону.

Крик чув про результати Розамунд Франклін від Макса Перуца, свого наукового керівника, який проводив експертизу роботи Кінгс-коледжу для Ради медичних досліджень. Уотсон і Крик зрозуміли, що їх суперники не усвідомили значимість знімка, але якщо його об’єднати зі співвідношеннями Чаргаффа, то знімок допоможе розкрити структуру ДНК.Уотсон і Крік змогли перетворити припущення на результати, оскільки, на відміну від Франкліна, вони не обмежували свої дослідження експериментами.

Хоча рентгенівська дифракція зіграла ключову роль, Уотсон і Крік зрозуміли значення рентгенограми, грунтуючись на застарілих методах — вони змайстрували бляшані і картонні моделі компонентів ДНК, намагаючись побудувати її структуру методом проб і помилок. Фотографія 51 стала для них підказкою, дала вченим каркас, на який треба було нанизати всі компоненти. І результат-подвійна спіраль-виявився ідеальним.

Як працює спіральспіраль ДНКМолекула ДНК складається з двох пов’язаних ниток підстав. Кожне підставу з одного боку водневим зв’язком спарено зі своїм партнером (А – Т, Г – Ц), А з іншого утримується цукрово-фосфатним остовом. В результаті дві нитки ДНК закручуються навколо один одного в подвійну спіраль – як скручена мотузкова сходи.

Нитки дзеркально відображають один одного: якщо з одного боку стоїть а, то з іншого завжди Т, і навпаки. Якщо послідовність однієї нитки АЦГТТАЦЦГТЦ, то друга нитка буде мати послідовність ТГЦААТГГЦАГ.Структура розкриває її функцію.

Послідовність основ ДНК двічі кодує генетичну інформацію, завдяки чому її дуже легко скопіювати. Коли клітина ділиться, спеціальний фермент розриває неміцні водневі зв’язки між парами підстав, розділяючи подвійну спіраль на дві окремі нитки. Ці нитки служать шаблонами для реплікації (копіювання).

Другий фермент, ДНК-полімераза, насаджує нові підстави на» букви ” кожної нитки, зіставляючи а з Т і Ц з Г.в результаті виходять дві нові подвійні спіралі ДНК, службовці генетичними програмами для двох дочірніх клітин.Як і багато інших ідей генетики, модель подвійної спіралі проста і витончена.

Однак вона відразу ж пояснила, як відбувається копіювання коду життя, і проклала шлях для подальшого вивчення того, як код впливає на біологію. Вона стала передвісником нової генної ери, в якій стало можливим використовувати ДНК для діагностики захворювань, розробки ліків, упіймання злочинців і навіть модифікації живих істот. Структура виявилася простою, але ось про наслідки відкриття цього сказати не можна.

Темна леді ДНКРоль Розалінд Франклін у відкритті подвійної спіралі залишається предметом палких суперечок. Значимість її рентгенівських знімків неможливо переоцінити, і багато хто, включаючи її біографа Бренду Меддокс, вважають, що вона була жертвою сексизму і тому не отримала заслуженого визнання.Розалінд Франклінв свій час Крік, Вілкінс і особливо Уотсон не визнали належним чином внеску Розалінд, стверджуючи, що, хоча її робота зіграла ключову роль у відкритті, сама Франклін не розуміла її значущості.

Вона була виключена з Нобелівської премії, отриманої Трійцею в 1962 році, з абсолютно невинної причини: вона померла від раку яєчників в 1958 році, а Нобелівські премії ніколи не вручають посмертно.Лайнус Полінгв гонці по розшифровці структури ДНК ставки робилися не на Уотсона і Крика, а на Лайнуса Полінга — видатного американського хіміка, до того часу зробив кілька найважливіших відкриттів в області структури білків і хімічних зв’язків. Полінг першим запропонував спіральну структуру молекули ДНК, але його модель була помилковою.

Він міг би обігнати Кембриджську команду, якби не його політичний активізм.Лайнус Полінгв 1952 році його звинуватили в співчутті комуністам і відібрали паспорт. В результаті він не зміг поїхати до Великобританії і так і не побачив отриманих Франклін рентгенівських зображень, які дозволили Уотсону і Крику розшифрувати структуру ДНК.

Related posts

Leave a Comment