Tko je otkrio dvostruku spiralu DNK? James Dewey Watson, Francis Crick. Biografija

Tko je otkrio dvostruku spiralu DNK?  James Dewey Watson, Francis Crick.  Biografija
Tko je otkrio dvostruku spiralu DNK? James Dewey Watson, Francis Crick. Biografija

Otkriće dvostruke spirale DNK bila je jedna od ključnih prekretnica u povijesti svjetske biologije; Ovo otkriće dugujemo duetu Jamesa Watsona i Francisa Cricka. Iako je Watson zbog određenih izjava zaradio loš glas, jednostavno je nemoguće precijeniti važnost njegovog otkrića.


James Dewey Watson - američki molekularni biolog, genetičar i zoolog; Najpoznatiji je po svom sudjelovanju u otkriću strukture DNK 1953. godine. Dobitnik Nobelove nagrade za fiziologiju ili medicinu.

Nakon što je uspješno diplomirao na Sveučilištu u Chicagu i Sveučilištu Indiana, Watson je neko vrijeme proveo u istraživanju kemije s biokemičarem Hermanom Kalckarom u Kopenhagenu. Kasnije se preselio u Cavendish Laboratory na Sveučilištu u Cambridgeu, gdje je prvi put upoznao svog budućeg kolegu i suborca ​​Francisa Cricka.



Watson i Crick došli su na ideju o dvostrukoj spirali DNK sredinom ožujka 1953., proučavajući prikupljene Rosalind Franklin (Rosalind Franklin) i Mauricea Wilkinsa (Maurice Wilkins) eksperimentalni podaci. Otkriće je najavio Sir Lawrence Bragg, direktor laboratorija Cavendish; to se dogodilo na belgijskoj znanstvenoj konferenciji 8. travnja 1953. godine. Važnu izjavu, međutim, tisak zapravo nije primijetio. Dana 25. travnja 1953. u znanstvenom časopisu Nature objavljen je članak o otkriću. Drugi biolozi i cijela linija Nobelovci brzo su cijenili monumentalnost otkrića; neki su ga čak nazivali najvećim znanstveno otkriće 20. stoljeće.


Godine 1962. Watson, Crick i Wilkins dobili su Nobelovu nagradu za fiziologiju ili medicinu za svoje otkriće. Četvrta sudionica projekta, Rosalind Franklin, umrla je 1958. i kao rezultat toga više nije mogla preuzeti nagradu. Watson je za svoje otkriće dobio i spomenik u Američkom muzeju prirodne povijesti u New Yorku; budući da se takvi spomenici podižu samo u čast američkih znanstvenika, Crick i Wilkins su ostali bez spomenika.

Watson se do danas smatra jednim od najvećih znanstvenika u povijesti; međutim, kao osobu, mnogi su ga otvoreno mrzili. James Watson je nekoliko puta bio predmetom prilično visokih skandala; jedan od njih bio je izravno povezan s njegovim radom - činjenica je da su tijekom rada na DNK modelu Watson i Crick koristili podatke do kojih je došla Rosalind Franklin, bez njezina dopuštenja. S Franklinovim partnerom, Wilkinsom, znanstvenici su radili prilično aktivno; Sama Rosalind, vrlo vjerojatno, do kraja života nije mogla znati koliko su važnu ulogu imali njezini eksperimenti u razumijevanju strukture DNK.


Od 1956. do 1976. Watson je radio na Odsjeku za biologiju Harvarda; Tijekom tog razdoblja uglavnom se zanimao za molekularnu biologiju.

Godine 1968. Watson je dobio mjesto direktora u laboratoriju Cold Spring Harbor na Long Islandu u New Yorku (Long Island, New York); njegovim zalaganjem znatno je porasla razina kvalitete istraživačkog rada u laboratoriju, a financiranje značajno poboljšano. Sam Watson se u tom razdoblju uglavnom bavio istraživanjem raka; usput mu je laboratorij učinio jednim od najboljih centara za molekularnu biologiju na svijetu.

Watson je postao predsjednik 1994 Centar za istraživanje, 2004. - rektor; 2007. godine napustio je funkciju nakon prilično nepopularnih izjava o postojanju povezanosti razine inteligencije i podrijetla.

Od 1988. do 1992. Watson je aktivno radio s Nacionalnim institutima za zdravlje, pomažući u razvoju Projekta ljudskog genoma.

Watson je također bio poznat po izrazito provokativnim i često uvredljivim komentarima o svojim kolegama; između ostalih, prošao je u svojim govorima i prema Franklin (već nakon njezine smrti). Niz njegovih izjava moglo bi se shvatiti kao napad na homoseksualce i debele ljude.

Creek Francis Harry Compton Creek Francis Harry Compton

(Crick) (r. 1916.), engleski biofizičar i genetičar. Godine 1953., zajedno s J. Watsonom, stvorio je model strukture DNK (dvostruki helix), koji je omogućio objašnjenje mnogih njezinih svojstava i bioloških funkcija te postavio temelje molekularnoj genetici. Radovi o dešifriranju genetskog koda. Nobelova nagrada (1962., zajedno s J. Watsonom i M. Wilkinsom).

Crick Francis Harry Compton

Crick (Crick) Francis Harry Compton (8. lipnja 1916., Northampton, UK - 30. srpnja 2004., San Diego, SAD), engleski biofizičar i genetičar. Nobelova nagrada za fiziologiju ili medicinu (1962., zajedno s J. Watsonom i M. Wilkinsom (cm. WILKINS Maurice)).
Rođen u obitelji uspješnog proizvođača cipela. Nakon što se obitelj preselila u London, studirao je u školi Mill Hill, gdje su se očitovale njegove sposobnosti iz fizike, kemije i matematike. Godine 1937., nakon što je diplomirao na University College Oxfordu, diplomirao je. prirodne znanosti, nakon obrane teze - viskoznost vode pri visokim temperaturama.
1939. godine, već tijekom Drugog svjetskog rata, počinje raditi u istraživačkom laboratoriju Ministarstva pomorstva, baveći se dubokomorskim minama. Na kraju rata, nastavljajući rad na ovom odjelu, upoznaje se s knjigom istaknutog austrijskog znanstvenika E. Schrödingera (cm. SCHROEDINGER Erwin)"Što je život? Physical Aspects of the Living Cell (1944), u kojem su prostorno-vremenski događaji koji se događaju u živom organizmu objašnjeni sa stajališta fizike i kemije. Ideje iznesene u knjizi toliko su utjecale na Cricka da je, namjeravajući studirati fiziku čestica, prešao na biologiju. Uz stipendiju Vijeća za medicinska istraživanja, Crick je 1947. godine počeo raditi u Strangeway Laboratory u Cambridgeu, gdje je studirao biologiju, organsku kemiju i tehnike difrakcije X-zraka koje se koriste za određivanje prostorne strukture molekula. Njegovo znanje o biologiji značajno se proširilo nakon preseljenja 1949. u poznati Cavendish laboratorij u Cambridgeu, jedan od svjetskih centara molekularne biologije, gdje je pod vodstvom istaknutog biokemičara M. Perutza (cm. PERUTS Max Ferdinand) Crick je istraživao molekularnu strukturu proteina. Pokušavao je pronaći kemijsku osnovu genetike, koja bi, kako je sugerirao, mogla biti položena u deoksiribonukleinskoj kiselini. (cm. DEOKSIRIBONUKLEINSKE KISELINE)(DNK).
U istom razdoblju, istodobno s Crickom, na istom su području radili i drugi znanstvenici. Godine 1950. američki biolog E. Chargaff (cm. CHARGAFF Erwin) sa Sveučilišta Columbia došao je do zaključka da DNK uključuje jednake količine četiri dušične baze - adenina (cm. ADENIN), timin (cm. TIMIN), gvanin (cm. GUANING) i citozin (cm. CITOZIN). Crickove engleske kolege M. Wilkins (cm. WILKINS Maurice) i R. Franklin s King's Collegea, University of London, proveli su studije difrakcije rendgenskih zraka molekula DNA.
Crick je 1951. započeo zajedničko istraživanje s mladim američkim biologom J. Watsonom. (cm. WATSON James Dewey) u laboratoriju Cavendish. Nadovezujući se na rane radove Chargaffa, Wilkinsa i Franklina, Crick i Watson proveli su dvije godine razvijajući prostornu strukturu molekule DNK, konstruirajući njezin model od kuglica, komada žice i kartona. Prema njihovom modelu, DNK je dvostruka spirala, koja se sastoji od dva lanca monosaharida i fosfata, povezanih parovima baza unutar zavojnice, pri čemu je adenin povezan s timinom, a gvanin s citozinom, a baze jedna s drugom vodikovom vezom. Watson-Crickov model omogućio je drugim istraživačima da jasno vizualiziraju proces sinteze DNK. Dva lanca molekule razdvojena su vodikovim vezama, poput otvaranja patentnog zatvarača, nakon čega se na svakoj polovici stare molekule DNK sintetizira novi. Bazna sekvenca djeluje kao predložak ili nacrt za novu molekulu.
Godine 1953. dovršili su DNK model, a Crick je dobio doktorat na Cambridgeu s disertacijom o rendgenskoj difrakcijskoj analizi strukture proteina. Godine 1954. bavio se dešifriranjem genetskog koda. U početku kao teoretičar, Crick je započeo, zajedno sa S. Brennerom, proučavanje genetskih mutacija u bakteriofagama, virusima koji inficiraju bakterijske stanice.
Do 1961. godine otkrivene su tri vrste riboa. nukleinske kiseline (cm. RIBONUKLEINSKE KISELINE)(RNA): informacijska, ribosomska i transportna. Crick i njegovi kolege predložili su način čitanja genetskog koda. Prema Crickovoj teoriji, glasnička RNA prima genetske informacije od DNK u jezgri stanice i prenosi ih na ribosome, mjesta sinteze proteina u citoplazmi stanice. Prijenosna RNA prenosi aminokiseline u ribosome. Informacijska i ribosomska RNA, u međusobnoj interakciji, daju kombinaciju aminokiselina za formiranje proteinskih molekula u ispravan slijed. Genetski kod se sastoji od trojki dušičnih baza DNA i RNA za svaku od 20 aminokiselina. Geni se sastoje od brojnih osnovnih trojki, koje je Crick nazvao kodoni. (cm. KODON), isti su u različitim vrstama.
Godine 1962. Crick, Wilkins i Watson dobili su Nobelovu nagradu "za svoja otkrića o molekularnoj strukturi nukleinskih kiselina i njihovom značaju za prijenos informacija u živim sustavima". U godini kada je dobio Nobelovu nagradu, Crick je postao voditelj biološkog laboratorija na Sveučilištu Cambridge i strani član Vijeća Salk instituta u San Diegu (Kalifornija). Godine 1977., nakon što se preselio u San Diego, Crick se okrenuo istraživanju u području neuroznanosti, posebice mehanizama vida i snova.
U svojoj knjizi "Život kakav jest: njegovo porijeklo i priroda" (1981.), znanstvenik je zabilježio nevjerojatnu sličnost svih oblika života. Osvrćući se na otkrića u molekularnoj biologiji, paleontologiji i kozmologiji, sugerirao je da je život na Zemlji mogao potjecati od mikroorganizama koji su rasuti po svemiru s drugog planeta. On i njegov kolega L. Orgel nazvali su ovu teoriju "izravna panspermija".
Crick je živio dug život, umro je u 88. godini. Još za života Crick je nagrađivan brojnim nagradama i nagradama (Sch. L. Mayer nagrada Francuske akademije znanosti, 1961.; nagrada za znanost Američko istraživačko društvo, 1962.; Kraljevska medalja, 1972.; J. Copley medalje (cm. COPLEY John Singleton) kraljevsko društvo, 1976).


enciklopedijski rječnik . 2009 .

Pogledajte što je "Cry Francis Harry Compton" u drugim rječnicima:

    Crick (Crick) Francis Harry Compton (r. 8.6.1916., Northampton), engleski fizičar, specijalist u području molekularne biologije, član Kraljevskog društva u Londonu (1959.), počasni član Američke akademije znanosti i umjetnosti ( 1962). Od 1937., nakon diplomiranja ... ...

    - (Crick, Francis Harry Compton) (r. 1916.), engleski biofizičar, nagrađen 1962. Nobelovom nagradom za fiziologiju ili medicinu (zajedno s J. Watsonom i M. Wilkinsom) za otkriće molekularne strukture DNK. Rođen 8. lipnja 1916. u Northamptonu. ... ... Enciklopedija Collier

    - (r. 1916.) engleski biofizičar i genetičar. Godine 1953., zajedno s J. Watsonom, stvorio je model strukture DNK (dvostruki helix), koji je omogućio objašnjenje mnogih njezinih svojstava i bioloških funkcija te postavio temelje molekularnoj genetici. Radi na ... ... Veliki enciklopedijski rječnik

    - (crick) Francis Harry Compton (r. 1916.), engleski biofizičar i genetičar. Napravio (1953., zajedno s J. Watsonom) prostorni model strukture DNK (dvostruki helix), koji je objasnio kako se genetske informacije mogu zabilježiti ... ... Biološki enciklopedijski rječnik

    Creek F. H. C.- Crick (Crick) Francis Harry Compton (r. 1916.), engleski. biofizičar i genetičar. Godine 1953. zajednički. s J. Watsonom stvorio model strukture DNK (dvostruki helix), koji je omogućio objašnjenje mnogih njezinih svojstava i biol. funkcije i označio početak mola. genetika. Tr. na… … Biografski rječnik

    I (Crick) Francis Harry Compton (rođen 8. lipnja 1916., Northampton), engleski fizičar, specijalist u području molekularne biologije, član Kraljevskog društva u Londonu (1959.), počasni član Američke akademije znanosti i umjetnosti ( 1962). Od 1937. do ... ... Velika sovjetska enciklopedija

    U UK, osnovano 1209. Jedno od najstarijih sveučilišta u Europi, veliko znanstveno središte. 1996. preko 14,5 tisuća učenika. * * * UNIVERSITY OF CAMBRIDGE UNIVERSITY OF CAMBRIDGE, Velika Britanija, osnovano 1209.; jedan od najstarijih... enciklopedijski rječnik

    - (r. 1916.), engleski biofizičar. Po prvi put je dobio visokokvalitetne uzorke rendgenske difrakcije molekule DNA, što je pridonijelo uspostavljanju njezine strukture (dvostruka spirala). Nobelova nagrada (1962., zajedno s F. Crickom i J. Watsonom). * * * WILKINS Maurice… … enciklopedijski rječnik

    - (Watson) (r. 1928.), američki biokemičar, strani član Ruske akademije znanosti (1988.). Godine 1953., zajedno s F. Crickom, predložio je model prostorne strukture DNK (dvostruki helix), koji je omogućio objašnjenje mnogih njezinih svojstava i bioloških funkcija. enciklopedijski rječnik

    GEN (od grčkog genos genus, porijeklo), dio molekule genomske nukleinske kiseline karakteriziran specifičnim nukleotidnim nizom za nju, koji predstavlja jedinicu funkcije koja se razlikuje od funkcija drugih gena, a sposobna je za ... ... enciklopedijski rječnik

Otkriće postojanja dupliciranog lanca DNK pokazalo se prekretnicom u biologiji. Izradili Englez Francis Crick i Amerikanac James Watson. Godine 1962. znanstvenici su dobili Nobelovu nagradu.

Smatraju se među najvećima pametni ljudi na planetu. Creek je napravio mnoga otkrića u raznim poljima nije ograničena na genetiku. Watson je zaradio loš glas zbog brojnih izjava, ali to ga više karakterizira kao izvanrednu osobu.

Djetinjstvo

Francis Crick rođen je 1916. u Northamptonu u Engleskoj. Njegov otac je bio uspješan poslovni čovjek i vodio je tvornicu cipela. Otišao je na uobičajeno Srednja škola. Nakon rata prihodi u obitelji značajno su se smanjili, glava je odlučila preseliti obitelj u London. Franjo je završio školu Mill Hill, gdje je volio matematiku, fiziku i kemiju. Kasnije je studirao na University College London i bio je priznat kao prvostupnik znanosti.

Tada je njegov budući kolega, James Watson, rođen na drugom kontinentu. Od djetinjstva se razlikovao od obične djece, čak je i tada Jamesu bila predviđena svijetla budućnost. Rođen je u Chicagu 1928. godine. Roditelji su ga okružili ljubavlju i radošću.

Učiteljica u prvom razredu zabilježila je njegov um, neprikladan njegovoj dobi. Nakon 3. razreda sudjelovao je u intelektualni kviz za djecu na radiju. Watson je pokazao nevjerojatne sposobnosti. Kasnije će biti pozvan na četverogodišnje Sveučilište u Chicagu, gdje će ga zanimati ornitologija. Nakon što je diplomirao, mladić odlučuje nastaviti studij na Sveučilištu Bloomington u Indiani.

Interes za znanosti

Na Sveučilištu Indiana Watson se bavi genetikom i upada u vidno polje biologa Salvadora Laurije i briljantnog genetičara J. Mellera. Suradnja je rezultirala disertacijom o učinku rendgenskih zraka na bakterije i viruse. Nakon briljantne obrane, James Watson postaje doktor znanosti.

Daljnja istraživanja bakteriofaga odvijat će se u dalekoj Danskoj – Sveučilištu u Kopenhagenu. Znanstvenik aktivno radi na sastavljanju modela DNK i proučavanju njegovih svojstava. Njegov kolega je talentirani biokemičar Herman Kalkar. No, sudbonosni susret s Francisom Crickom dogodit će se na Sveučilištu Cambridge. Nadobudni znanstvenik Watson, koji ima samo 23 godine, pozvat će Francisa u svoj laboratorij za zajednički rad.


Prije Drugog svjetskog rata, Crick je proučavao viskoznost vode u raznim državama. Kasnije je morao raditi za Ministarstvo mornarice - razvijajući mine. Prekretnica će biti čitanje knjige E. Schrödingera. Autorove ideje potaknule su Franju na studij biologije. Od 1947. radi u laboratoriju u Cambridgeu, proučava difrakciju X zraka, organsku kemiju i biologiju. Njegov vođa bio je Max Perutz, koji proučava strukturu proteina. Crick ima interes definirati kemijska osnova genetski kod.

Dešifriranje DNK

U proljeće 1951. održan je simpozij u Napulju, gdje se James susreo s engleskim znanstvenikom Mauriceom Wilkinsom i istraživačicom Rosalyn Franklin, koji također provode analizu DNK. Utvrdili su da je struktura ćelije slična spiralnom stubištu – ima dvostruki spiralni oblik. Njihovi eksperimentalni podaci potaknuli su Watsona i Cricka na daljnja istraživanja. Odlučuju odrediti sastav nukleinskih kiselina i traže potrebna sredstva - bespovratna sredstva Nacionalnog društva za proučavanje dječje paralize.


James Watson

1953. informirati će svijet o strukturi DNK i predstaviti potpuni model molekule.

U samo 8 mjeseci dva će briljantna znanstvenika sažeti rezultate svojih eksperimenata s dostupnim podacima. Za mjesec dana bit će izrađen trodimenzionalni model DNK od balona i kartona.

Lawrence Bragg, direktor laboratorija Cavendish, najavio je otkriće na belgijskoj konferenciji 8. travnja. Ali važnost otkrića nije odmah prepoznata. Tek 25. travnja, nakon objave članka u znanstvenom časopisu Nature, biolozi i drugi laureati uvidjeli su vrijednost novih spoznaja. Događaj je pripisan najveće otkriće stoljeća.

Godine 1962. Britanci Wilkins i Crick s američkim Watsonom bili su nominirani za Nobelovu nagradu za medicinu. Nažalost, Rosalind Franklin preminula je prije 4 godine i nije bila među podnositeljima zahtjeva. Zbog toga je došlo do glasnog skandala, budući da je manekenka koristila podatke iz Franklinovih eksperimenata, iako nije dala službeno dopuštenje. Crick i Watson su blisko surađivali s njezinim partnerom Wilkinsom, a sama Rosalind nije do kraja života naučila važnost svojih eksperimenata za medicinu.

Za ovo otkriće Watsonu je u New Yorku podignut spomenik. Wilkins i Crick nisu dobili takvu čast jer nisu imali američko državljanstvo.

Karijera

Nakon što su otkrili strukturu DNK, Watson i Crick se razilaze. James postaje viši suradnik na Odsjeku za biologiju na Sveučilištu u Kaliforniji, a kasnije i profesor. Godine 1969. ponuđeno mu je mjesto voditelja Laboratorija za molekularnu biologiju na Long Islandu. Znanstvenik odbija raditi na Harvardu, gdje je radio od 1956. godine. Ostatak života posvetit će neuroznanosti, proučavanju utjecaja virusa i DNK na rak. Pod vodstvom znanstvenika, laboratorij je dosegao novu razinu kvalitete istraživanja, a njegova su sredstva značajno porasla. Gold Spring Harbor postao je vodeći svjetski centar za proučavanje molekularne biologije. Od 1988. do 1992. Watson je aktivno sudjelovao u brojnim projektima proučavanja ljudskog genoma.

Crick, nakon svjetskog priznanja, postaje voditelj biološkog laboratorija u Cambridgeu. Godine 1977. preselio se u San Diego u Kaliforniji kako bi proučavao mehanizme snova i vizije.

Francis Creek

Godine 1983. s matematičarem Gr. Mitchison, sugerirao je da su snovi sposobnost mozga da se oslobodi beskorisnih i pretjeranih asocijacija koje su se nakupile tijekom dana. Znanstvenici su snove nazvali prevencijom preopterećenja živčanog sustava.

Godine 1981. objavljena je knjiga Francisa Cricka “Život kakav jest: njegovo porijeklo i priroda” u kojoj autor sugerira nastanak života na Zemlji. Prema njegovim riječima, prvi stanovnici planeta bili su mikroorganizmi iz drugih svemirskih objekata. To objašnjava sličnost genetskog koda svih živih objekata. Znanstvenik je preminuo 2004. od onkologije. Bio je kremiran, a njegov pepeo razbacan tihi ocean.


Francis Creek

Godine 2004. Watson je postao rektor, ali je 2007. morao napustiti tu poziciju zbog svoje izjave o genetskoj povezanosti porijekla (rase) i razine inteligencije. Znanstvenica koja voli provokativno i uvredljivo komentirati rad svojih kolega, Franklin nije bila iznimka. Neke od izjava shvaćene su kao napadi na pretile ljude i homoseksualce.

Watson je 2007. objavio svoju autobiografiju Izbjegni dosadu. Godine 2008. održao je javno predavanje na Moskovskom državnom sveučilištu. Watsona nazivaju prvom osobom s potpuno sekvenciranim genomom. Trenutno znanstvenik radi na pronalaženju gena odgovornih za mentalne bolesti.

Crick i Watson otvorili su nove mogućnosti za razvoj medicine. precijeniti njihovu važnost. znanstvena djelatnost nemoguće.

Relevantnost i pouzdanost informacija nam je važna. Ako pronađete pogrešku ili netočnost, obavijestite nas. Označite pogrešku i pritisnite tipkovni prečac Ctrl+Enter .

Crick Francis Harry Compton bio je jedan od dvojice molekularnih biologa koji su razotkrili misterij strukture nositelja. genetske informacije(DNK), postavljajući tako temelje modernoj molekularnoj biologiji. Nakon ovog temeljnog otkrića dao je značajan doprinos razumijevanju genetskog koda i funkcioniranja gena, kao i neuroznanosti. Podijelio je Nobelovu nagradu za medicinu 1962. s Jamesom Watsonom i Mauriceom Wilkinsom za razjašnjenje strukture DNK.

Francis Crick: biografija

Najstariji od dva sina, Francis, rođen je Harryju Cricku i Elizabeth Ann Wilkins 8. lipnja 1916. u Northamptonu u Engleskoj. Studirao je u lokalnoj gimnaziji i u ranoj dobi počeo se zanimati za eksperimente, često popraćene kemijskim eksplozijama. U školi je dobio nagradu za branje poljskog cvijeća. Osim toga, bio je opsjednut tenisom, ali nije imao previše interesa za druge igre i sportove. U dobi od 14 godina Franjo je dobio stipendiju škole Mill Hill u sjevernom Londonu. Četiri godine kasnije, sa 18 godina, upisao je University College. Kad je postao punoljetan, njegovi roditelji su se preselili iz Northamptona u Mill Hill, što je Franji omogućilo da živi kod kuće tijekom studija. Dobio je počasnu diplomu iz fizike.

Nakon diplome, Francis Crick, pod nadzorom da Costa Andradea, proučavao je viskoznost vode pod pritiskom i visokim temperaturama na University Collegeu. Godine 1940. Franjo je dobio civilno mjesto u Admiralitetu, gdje je radio na projektiranju protubrodskih mina. Početkom godine Crick se oženio Ruth Doreen Dodd. Njihov sin Michael rođen je tijekom zračnog napada na London 25. studenog 1940. godine. Do kraja rata Franjo je dodijeljen znanstvenoj obavještajnoj službi u sjedištu britanskog admiraliteta u Whitehallu, gdje je radio na razvoju oružja.

Na granici živog i neživog

Znajući što mu treba dodatno obrazovanje da zadovoljite svoju želju da učinite temeljno istraživanje, Creek je odlučio raditi na tome stupanj. Prema njegovim riječima, oduševila su ga dva područja biologije – granica između živog i neživog te aktivnost mozga. Crick je odabrao prvo, unatoč tome što malo zna o toj temi. Nakon preliminarnih studija na Sveučilišnom koledžu 1947., smjestio se na program u laboratoriju u Cambridgeu pod vodstvom Arthura Hughesa da radi na fizikalna svojstva citoplazmatska kultura pilećih fibroblasta.

Dvije godine kasnije, Crick se pridružio skupini Vijeća za medicinska istraživanja u laboratoriju Cavendish. Uključivao je britanske akademike Maxa Perutza i Johna Kendrewa (budućnost nobelovci). Franjo je s njima surađivao naoko kako bi proučio strukturu proteina, ali u stvarnosti da bi radio s Watsonom na otkrivanju strukture DNK.

dvostruka spirala

Godine 1947. Francis Crick se razveo od Doreen i 1949. oženio Odile Speed, studenticu umjetnosti koju je upoznao dok je bila u mornarici dok je bio u Admiralitetu. Njihov se brak poklopio s početkom njegovog doktorskog rada na difrakciji rendgenskih proteina. Ovo je metoda za proučavanje kristalne strukture molekula, koja omogućuje određivanje elemenata njihove trodimenzionalne strukture.

Godine 1941. Cavendishov laboratorij vodio je Sir William Lawrence Bragg, koji je bio pionir tehnike difrakcije X-zraka četrdeset godina ranije. Godine 1951. Cricku se pridružio James Watson, gostujući Amerikanac koji je studirao kod talijanskog liječnika Salvadora Edwarda Lurije i bio je član grupe fizičara koji su proučavali bakterijske viruse poznate kao bakteriofagi.

Poput njegovih kolega, Watson je bio zainteresiran za otkrivanje sastava gena i smatrao je da je razotkrivanje strukture DNK najperspektivnije rješenje. Neformalno partnerstvo između Cricka i Watsona razvilo se kroz slične ambicije i slične misaone procese. Njihova su se iskustva nadopunjavala. U vrijeme kad su se prvi put upoznali, Crick je znao puno o difrakciji rendgenskih zraka i strukturi proteina, dok je Watson bio dobro upućen u bakteriofage i bakterijsku genetiku.

Franklinovi podaci

Francis Crick i bili su svjesni rada biokemičara Mauricea Wilkinsa i King's College London, koji su koristili difrakciju X-zraka za proučavanje strukture DNK. Crick je posebno pozvao londonsku skupinu da napravi modele slične onima napravljenim u SAD-u kako bi riješio problem proteinske alfa heliksa. Pauling, otac koncepta kemijske veze, pokazao je da proteini imaju trodimenzionalnu strukturu i da nisu samo linearni lanci aminokiselina.

Wilkins i Franklin, djelujući neovisno, preferirali su promišljeniji eksperimentalni pristup Paulingovoj teorijskoj metodi modeliranja, koju je slijedio Franjo. Budući da skupina na King's Collegeu nije odgovorila na njihove prijedloge, Crick i Watson su dio dvogodišnjeg razdoblja posvetili raspravi i rasuđivanju. Početkom 1953. počeli su graditi DNK modele.

Struktura DNK

Koristeći podatke Franklinove difrakcije X-zraka, kroz mnogo pokušaja i pogrešaka, stvorili su model molekule deoksiribonukleinske kiseline koji je bio u skladu s nalazima londonske skupine i podacima biokemičara Erwina Chargaffa. Potonji je 1950. godine pokazao da relativni broj četiri nukleotida koji čine DNK slijedi određena pravila, od kojih je jedno bilo korespondencija količine adenina (A) količini timina (T) i količine guanina (G). ) na količinu citozina (C). Takav odnos sugerira uparivanje A i T i G i C, pobijajući ideju da DNK nije ništa drugo do tetranukleotid, odnosno jednostavna molekula koja se sastoji od sve četiri baze.

U proljeće i ljeto 1953. Watson i Crick napisali su četiri rada o strukturi i pretpostavljenim funkcijama deoksiribonukleinske kiseline, od kojih se prvi pojavio 25. travnja u časopisu Nature. Publikacije su bile popraćene radom Wilkinsa, Franklina i njihovih kolega, koji su pružili eksperimentalne dokaze za model. Watson je osvojio ždrijeb i stavio svoje ime na prvo mjesto, čime je zauvijek povezao temeljno znanstveno dostignuće s bračnim parom Watson Creek.

Genetski kod

Tijekom sljedećih nekoliko godina Francis Crick je proučavao odnos između DNK, a njegova suradnja s Vernonom Ingramom dovela je do demonstracije 1956. godine do razlike u sastavu hemoglobina anemije srpastih stanica od normalnog za jednu aminokiselinu. Studija je pružila dokaze da genetske bolesti mogu biti povezane s odnosom DNK-protein.

Otprilike u isto vrijeme, južnoafrička genetičarka i molekularna biologinja Sydney Brenner pridružila se Cricku u laboratoriju Cavendish. Počeli su se baviti "problemom kodiranja" - utvrđivanjem kako bazna sekvenca DNK tvori slijed aminokiselina u proteinu. Rad je prvi put predstavljen 1957. pod naslovom "O sintezi proteina". U njemu je Crick formulirao osnovni postulat molekularne biologije, prema kojem se informacije koje se prenose na protein ne mogu vratiti. Predvidio je mehanizam sinteze proteina prenoseći informacije s DNK na RNA i s RNA na protein.

Institut Salk

Godine 1976., dok je bio na odmoru, Cricku je ponuđen stalni posao na Salkovom institutu za biološka istraživanja u La Jolli u Kaliforniji. Pristao je i radio na Institutu Salk do kraja života, uključujući i kao direktor. Ovdje je Crick počeo proučavati funkcioniranje mozga, što ga je zanimalo od samog početka njegove znanstvene karijere. Uglavnom se bavio sviješću i pokušao je pristupiti ovom problemu kroz proučavanje vida. Crick je objavio nekoliko spekulativnih radova o mehanizmima snova i pažnje, ali, kako je napisao u svojoj autobiografiji, još nije došao do nove teorije koja bi uvjerljivo objasnila mnoge eksperimentalne činjenice.

Zanimljiva epizoda aktivnosti na Institutu Salk bio je razvoj njegove ideje o usmjerenoj panspermiji. Zajedno s Lesliejem Orgelom objavio je knjigu u kojoj je sugerirao da u njoj lebde mikrobi svemir da bi na kraju stigao do Zemlje i zasijao je, a da je to učinjeno kao rezultat djelovanja "nekog". Tako je Francis Crick opovrgnuo teoriju kreacionizma pokazujući kako se spekulativne ideje mogu predstaviti.

Nagrade za znanstvenike

Tijekom svoje karijere energičnog teoretičara moderne biologije, Francis Crick je prikupio, poboljšao i sintetizirao eksperimentalni rad drugi i donio svoje neobične zaključke za rješavanje temeljnih problema znanosti. Svojim izvanrednim zalaganjem, osim Nobelove nagrade, donio mu je i mnoge nagrade. To uključuje nagradu Lasker, nagradu Charles Mayer Francuske akademije znanosti i Copley medalju Kraljevskog društva. Godine 1991. primljen je u Orden za zasluge.

Crick je preminuo 28. srpnja 2004. u San Diegu u dobi od 88 godina. Godine 2016. izgrađen je Institut Francis Crick u sjevernom Londonu. Zgrada vrijedna 660 milijuna funti postala je najveći centar biomedicinska istraživanja u Europi.

Dvostruka spirala DNK stara je 50 godina!

U subotu, 28. veljače 1953., dva mlada znanstvenika, J. Watson i F. Crick, u maloj zalogajnici Orao u Cambridgeu su mnoštvu ljudi koji su došli na ručak objavili da su otkrili tajnu života. Mnogo godina kasnije, Odile, supruga F. Cricka, rekla je da mu, naravno, nije vjerovala: kad je došao kući, često je tako nešto govorio, no onda se pokazalo da je to bila pogreška. Ovaj put nije bilo greške, a ovom izjavom započela je revolucija u biologiji koja traje do danas.

25. travnja 1953. u časopisu Priroda pojavila su se odjednom tri članka o strukturi nukleinskih kiselina. U jednoj od njih, koju su napisali J. Watson i F. Crick, predložena je struktura molekule DNA u obliku dvostruke spirale. U dva druga, koju su napisali M. Wilkins, A. Stokes, G. Wilson, R. Franklin i R. Gosling, prezentirani su eksperimentalni podaci koji potvrđuju spiralnu strukturu molekula DNA. Priča o otkriću dvostruke spirale DNK podsjeća na pustolovni roman i zaslužuje barem kratak sažetak.

Najvažnije ideje o kemijskoj prirodi gena i matričnom principu njihove reprodukcije prvi je jasno formulirao 1927. godine N.K. Kolcov (1872–1940). Njegov učenik N.V. Timofejev-Resovsky (1900–1981) preuzeo je ove ideje i razvio ih kao princip konvarijantne reduplikacije genetskog materijala. Njemački fizičar Max Delbrück (1906.–1981.; Nobelova nagrada 1969.), aktivan sredinom 1930-ih Na Kemijskom institutu Kaiser Wilhelm u Berlinu, pod utjecajem Timofeeva-Ressovskog, toliko se zainteresirao za biologiju da je napustio fiziku i postao biolog.

Dugo vremena, u skladu s definicijom života koju je dao Engels, biolozi su vjerovali da su neki posebni proteini nasljedna tvar. Nitko nije mislio da nukleinske kiseline mogu imati ikakve veze s genima – djelovale su prejednostavno. To se nastavilo sve do 1944. godine, kada je došlo do otkrića koje je radikalno promijenilo cjelokupni daljnji razvoj biologije.

Ove godine su Oswald Avery, Colin McLeod i McLean McCarthy objavili članak u kojem se navodi da se kod pneumokoka nasljedna svojstva prenose s jedne bakterije na drugu pomoću čiste DNK, t.j. DNK je tvar nasljeđa. McCarthy i Avery su zatim pokazali da liječenje DNK enzimom koji cijepa DNA (DNase) uzrokuje da ona izgubi svojstva gena. Još uvijek nije jasno zašto ovo otkriće nije nagrađeno Nobelovom nagradom.

Malo prije toga, 1940., L. Pauling (1901–1994; Nobelove nagrade 1954. i 1962.) i M. Delbrück razvili su koncept molekularne komplementarnosti u reakcijama antigen-antitijelo. Iste godine Pauling i R. Corey su pokazali da polipeptidni lanci mogu formirati spiralne strukture, a nešto kasnije, 1951., Pauling je razvio teoriju koja je omogućila predviđanje tipova rendgenskih uzoraka za različite spiralne strukture.

Nakon otkrića Averyja i sur., unatoč činjenici da nije uvjerilo pristaše teorije proteinskih gena, postalo je jasno da je potrebno utvrditi strukturu DNK. Među onima koji su shvatili važnost DNK za biologiju, započela je utrka za rezultatima, praćena žestokom konkurencijom.

Rendgenski aparat korišten 1940-ih godina proučavati kristalnu strukturu aminokiselina i peptida

Godine 1947–1950 E. Chargaff je na temelju brojnih eksperimenata uspostavio pravilo korespondencije između nukleotida u DNK: brojevi purinskih i pirimidinskih baza su isti, a broj adenin baza jednak je broju timinskih baza, a broj gvaninskih baza jednak je broju citozinskih baza.

Prvi strukturalni radovi (S.Ferberg, 1949., 1952.) pokazali su da DNK ima spiralnu strukturu. Imajući ogromno iskustvo u određivanju strukture proteina iz rendgenskih zraka, Pauling bi bez sumnje bio u stanju brzo riješiti problem strukture DNK, da je imao pristojne rendgenske snimke. Međutim, nije ih bilo, a prema onome što je uspio dobiti, nije se mogao nedvosmisleno odlučiti u korist jedne od mogućih struktura. Kao rezultat toga, u žurbi da objavi rezultat, Pauling je odabrao pogrešnu opciju: u članku objavljenom početkom 1953. predložio je strukturu u obliku trolančane spirale, u kojoj ostaci fosfata tvore krutu jezgru, a dušične baze nalaze se na periferiji.

Mnogo godina kasnije, prisjećajući se priče o otkriću strukture DNK, Watson je primijetio da "Linus [Pauling] nije zaslužio nagađati ispravno rješenje. Nije čitao članke i ni s kim nije razgovarao. Štoviše, čak je i zaboravio vlastiti članak s Delbrückom, što se odnosi na komplementarnost replikacije gena. Mislio je da može shvatiti strukturu samo zato što je tako pametan.”

Kad su Watson i Crick počeli raditi na strukturi DNK, mnogo se već znalo. Ostalo je dobiti pouzdane rendgenske strukturne podatke i interpretirati ih na temelju informacija koje su tada već bile dostupne. Kako se sve to dogodilo dobro opisuje poznata knjiga J. Watsona "Double Helix", iako su mnoge činjenice u njoj prikazane na vrlo subjektivan način.

J. Watson i F. Crick na rubu velikog otkrića

Naravno, da bi se izgradio model dvostruke spirale, bilo je potrebno opsežno znanje i intuicija. Ali da nije bilo slučajnosti nekoliko nesreća, model bi se mogao pojaviti nekoliko mjeseci kasnije, a drugi znanstvenici bi mogli biti njegovi autori. Evo nekoliko primjera.

Rosalind Franklin (1920.–1958.), koja je radila s M. Wilkinsom (Nobelova nagrada 1962.) na King's Collegeu (London), dobila je najkvalitetnije DNA X-zrake. Ali ovaj posao ju je malo zanimao, smatrala ga je rutinskim i nije žurila donositi zaključke. To joj je omogućila loš odnos s Wilkinsom.

Na samom početku 1953. Wilkins je, bez znanja R. Franklina, Watsonu pokazala njezine rendgenske snimke. Osim toga, u veljači iste godine Max Perutz pokazao je Watsonu i Cricku godišnje izvješće Vijeća za medicinska istraživanja s osvrtom na rad svih vodećih zaposlenika, uključujući R. Franklina. Ovo je bilo dovoljno da F. Crick i J. Watson shvate kako bi molekula DNK trebala biti uređena.

X-zraka DNK koju je dobio R. Franklin

U članku Wilkinsa i sur., objavljenom u istom broju Priroda, što je isto kao i članak Watsona i Cricka, pokazuje se da je, sudeći po rendgenskim uzorcima, struktura DNK iz različitih izvora približno ista i da je spirala u kojoj se nalaze dušične baze, a ostaci fosfata su vani.

Članak R. Franklin (sa svojim učenikom R. Goslingom) napisan je u veljači 1953. Već u početnoj verziji članka opisala je strukturu DNK u obliku dva koaksijalna i međusobno pomaknuta duž osi spirale s dušičnim bazama iznutra i fosfatima izvana. Prema njoj, visina spirale DNK u obliku B (tj relativna vlažnost>70%) bio je 3,4 nm, a bilo je 10 nukleotida po okretu. Za razliku od Watsona i Cricka, Franklin nije gradio modele. Za nju DNK nije bio ništa zanimljiviji za proučavanje od ugljena i ugljika, koje je studirala u Francuskoj prije dolaska na King's College.

Kada je saznala za Watson-Crick model, dodala je rukom u konačnoj verziji članka: "Dakle, naše opće ideje nisu u suprotnosti s modelom Watson i Crick danim u prethodnom članku." Što i ne čudi, jer. ovaj se model temeljio na njezinim eksperimentalnim podacima. No, ni Watson ni Crick, unatoč najprijateljskim odnosima s R. Franklinom, nikada joj nisu rekli ono što su godinama nakon njezine smrti puno puta javno ponovili - da bez njezinih podataka nikada ne bi mogli izgraditi svoj model.

R. Franklin (krajnje lijevo) na sastanku s kolegama u Parizu

R. Franklin je umrla od raka 1958. Mnogi vjeruju da bi Nobelov odbor morao prekršiti svoje stroga pravila i dodijeliti nagradu ne trojici, već četvorici znanstvenika. Kao priznanje za njezina i Wilkinsova postignuća, jedna od zgrada na King's Collegeu nazvana je "Franklin-Wilkins", zauvijek povezujući imena ljudi koji su jedva razgovarali jedni s drugima.

Nakon upoznavanja sa člankom Watsona i Cricka (dat je u nastavku), iznenadi se njegov mali volumen i lapidarni stil. Autori su savršeno razumjeli značaj svog otkrića te su se ipak ograničili na opis modela i kratku naznaku da "iz postuliranog ... specifičnog uparivanja odmah slijedi mogući mehanizam kopiranja genetskog materijala." Sam model je uzet kao "sa stropa" - nema naznaka kako je dobiven. Njegove strukturne karakteristike nisu navedene, osim visine i broja nukleotida po visini zavojnice. Formiranje parova također nije jasno opisano, jer tada su korištena dva sustava numeriranja atoma u pirimidinima. Članak je ilustriran samo jednim crtežom supruge F. Cricka. Međutim, običnim biolozima, kristalografski preopterećeni radovi Wilkinsa i Franklina bili su teški za čitanje, dok su rad Watsona i Cricka svi razumjeli.

Kasnije su i Watson i Crick priznali da su se jednostavno bojali navesti sve detalje u prvom članku. To je učinjeno u drugom članku pod naslovom "Genetske implikacije iz strukture DNK" i objavljenom u Priroda 30. svibnja iste godine. On daje obrazloženje za model, sve dimenzije i detalje strukture DNK, krugove formiranja lanca i uparivanje baza, te raspravlja o različitim implikacijama na genetiku. Priroda i ton izlaganja ukazuju na to da su autori prilično uvjereni u svoju ispravnost i važnost svog otkrića. Istina, spojili su G–C par sa samo dvije vodikove veze, ali su već godinu dana kasnije u metodološkom članku naznačili da su moguće tri veze. Pauling je to ubrzo potvrdio proračunima.

Watsonovo i Crickovo otkriće pokazalo je da su genetske informacije zapisane u DNK abecedom od četiri slova. Ali trebalo je još 20 godina da ga naučim čitati. Odmah se postavilo pitanje što genetski kod. Odgovor na njega predložio je 1954. teorijski fizičar G.A. Gamow *: informacije u DNK kodiraju trojke nukleotida - kodoni. To su eksperimentalno potvrdili 1961. F. Crick i S. Brenner. Zatim, unutar 3–4 godine, u djelima M. Nirenberga (Nobelova nagrada 1965.), S. Ochoa (Nobelova nagrada 1959.), H. Korane (Nobelova nagrada 1965.) i drugih, podudarnost kodona i aminokiselina.

Sredinom 1970-ih. F. Sanger (r. 1918.; Nobelove nagrade 1958. i 1980.), koji je također radio na Cambridgeu, razvio je metodu za određivanje nukleotidnih sekvenci u DNK. Sanger ga je koristio za sekvenciranje 5386 baza koje čine genom bakteriofaga jX174. Međutim, genom ovog faga je rijetka iznimka: to je jednolančana DNK.
Prava era genoma započela je u svibnju 1995., kada je J.K. Venter je najavio dekodiranje prvog genoma jednostaničnog organizma – bakterije haemophilus influenzae. Do sada su dešifrirani genomi oko 100 različitih organizama.

Donedavno su znanstvenici mislili da je sve u stanici određeno slijedom baza u DNK, no život je, očito, puno kompliciraniji.
Sada je dobro poznato da DNK često ima oblik drugačiji od Watson-Crickove dvostruke spirale. Prije više od 20 godina, takozvana Z-helix struktura DNK otkrivena je u laboratorijskim eksperimentima. Ovo je također dvostruka spirala, ali uvijena u suprotnom smjeru u odnosu na klasičnu strukturu. Donedavno se vjerovalo da Z-DNA nije povezana sa živim organizmima, no nedavno je skupina istraživača s Nacionalnog instituta za srce, pluća i krv (SAD) otkrila da se jedan od gena imunološkog sustava aktivira samo kada dio njegovog regulatornog niza prelazi u Z-oblik. Sada se pretpostavlja da bi privremeno formiranje Z-oblika mogla biti neophodna karika u regulaciji ekspresije mnogih gena. U nekim slučajevima otkriveno je da se virusni proteini vežu na Z-DNA i uzrokuju oštećenje stanica.

Osim spiralnih struktura, DNK može formirati dobro poznate upletene prstenove u prokariota i nekih virusa.

Prošle je godine S. Nidle iz Instituta za istraživanje raka (London) otkrio da se nepravilni krajevi kromosoma – telomeri, koji su pojedinačni lanci DNK – mogu saviti u vrlo pravilne strukture koje nalikuju propeleru). Slične strukture pronađene su u drugim dijelovima kromosoma i nazvane su G-kvadrupleksi, budući da ih tvore DNA regije bogate guaninom.

Očigledno, takve strukture doprinose stabilizaciji segmenata DNK na kojima se formiraju. Jedan od G-kvadrupleksa pronađen je neposredno uz gen c-MYC, čija aktivacija uzrokuje rak. U tom slučaju može spriječiti da se proteini aktivatora gena vežu za DNK, a istraživači su već počeli tražiti lijekove koji stabiliziraju strukturu G-kvadrupleksa, u nadi da će pomoći u borbi protiv raka.

NA posljednjih godina otkrivena je ne samo sposobnost molekula DNA da tvore strukture koje nisu klasične dvostruke spirale. Na iznenađenje znanstvenika, u jezgri stanice, molekule DNK su u neprekidnom kretanju, kao da "plešu".

Odavno je poznato da DNK tvori komplekse s histonskim proteinima u jezgri s protaminom u spermatozoidima. Međutim, ovi su kompleksi smatrani trajnim i statičnim. Uz pomoć moderne video tehnologije bilo je moguće uhvatiti dinamiku ovih kompleksa u stvarnom vremenu. Pokazalo se da molekule DNK neprestano stvaraju prolazne veze jedna s drugom i s raznim proteinima koji poput muha lebde oko DNK. Neki se proteini kreću tako brzo da putuju s jedne strane jezgre na drugu za 5 sekundi. Čak se i histon H1, koji je najjače povezan s molekulom DNK, svake minute rastavlja i ponovno se veže na nju. Ova varijabilnost veza pomaže stanici da regulira aktivnost svojih gena – DNK neprestano provjerava prisutnost transkripcijskih čimbenika i drugih regulatornih proteina u svom okruženju.

Jezgra, koja se smatrala prilično statičnom formacijom - spremištem genetskih informacija - zapravo živi burnim životom, a dobrobit stanice uvelike ovisi o koreografiji njezinih komponenti. Neke ljudske bolesti mogu biti uzrokovane neravnotežom u koordinaciji ovih molekularnih plesova.

Očito je da s takvom organizacijom života jezgre svoje različitim područjima nejednaki - najaktivniji "plesači" trebali bi biti bliže centru, a najmanje aktivni - zidovima. I tako je ispalo. Na primjer, kod ljudi se kromosom 18, koji ima samo nekoliko aktivnih gena, uvijek nalazi blizu granice jezgre, a kromosom 19, pun aktivnih gena, uvijek je blizu njegova središta. Štoviše, kretanje kromatina i kromosoma, pa čak i samo međusobnog dogovora kromosoma, očito, utječe na aktivnost njihovih gena. Stoga se blizina kromosoma 12, 14 i 15 u jezgri stanica mišjeg limfoma smatra čimbenikom koji doprinosi transformaciji stanice u rak.

Proteklih pola stoljeća u biologiji postalo je doba DNK - 1960-ih. dešifrirao genetski kod, 1970-ih. Rekombinantna DNA je dobivena i metode sekvenciranja razvijene su 1980-ih. Razvijena je lančana reakcija polimeraze (PCR), a 1990. godine pokrenut je Projekt Ljudski genom. Jedan od Watsonovih prijatelja i kolega, W. Gilbert, vjeruje da je tradicionalna molekularna biologija mrtva – sada se sve može saznati proučavanjem genoma.

F. Crick među osobljem laboratorija za molekularnu biologiju u Cambridgeu

Sada, gledajući Watsonove i Crickove radove prije 50 godina, čudi se koliko se pretpostavki pokazalo točnima ili bliskim istini – uostalom, nisu imale gotovo nikakve eksperimentalne podatke. Što se tiče samih autora, oba znanstvenika slave pedesetu godišnjicu otkrića strukture DNK, sada aktivno radeći u različitim područjima biologije. J. Watson bio je jedan od inicijatora projekta "Ljudski genom" i nastavlja s radom na području molekularne biologije, a početkom 2003. F. Crick je objavio članak o prirodi svijesti.

J D. Watson,
F.G.K. vrisak,
Odjel za proučavanje molekularne strukture bioloških sustava Vijeća za medicinska istraživanja, Cavendish Laboratory, Cambridge. 25. travnja 1953. godine

molekularna struktura nukleinske kiseline

Želimo predložiti model za strukturu soli deoksiribonukleinske kiseline (DNK). Ova struktura ima nova svojstva od interesa za biologiju.
Strukturu nukleinske kiseline već su predložili Pauling i Corey. Ljubazno su nam dopustili da pregledamo rukopis njihovog članka prije objave. Njihov se model sastoji od tri isprepletena lanca s fosfatima smještenim u blizini osi spirale i dušičnim bazama na periferiji. Smatramo da je takva struktura nezadovoljavajuća iz dva razloga. Prvo, vjerujemo da je materijal koji se proučava, koji daje rendgenske refleksije, sol, a ne slobodna kiselina. Bez kiselih vodikovih atoma, nije jasno koje sile mogu održati cjelovitost takve strukture, pogotovo s obzirom na to da će se negativno nabijene fosfatne skupine u blizini njezine osi međusobno odbijati. Drugo, neke od van der Waalsovih udaljenosti ispadaju premale.
Fraser je (u tisku) predložio još jednu trolančanu strukturu. U njegovom modelu, fosfati su vani, a dušične baze, međusobno povezane vodikovim vezama, unutar zavojnice. U članku je ova struktura vrlo loše definirana i iz tog razloga je nećemo komentirati.
Želimo predložiti radikalno drugačiju strukturu soli deoksiribonukleinske kiseline. Ova struktura se sastoji od dva spiralna lanca uvijena okolo zajednička os. Polazili smo od uobičajenih pretpostavki, naime da je svaki lanac formiran od ostataka b-D-deoksiribofuranoze povezanih 3,5" vezama. Ovi lanci (ali ne i njihove baze) povezani su vezama (dijadama) okomito na os zavojnice. Oba lanca tvore pravu spiralu, ali, zahvaljujući dijadama, imaju suprotne smjerove. Svaki lanac pomalo nalikuje Ferbergovom modelu #1 po tome što su baze s unutarnje strane zavojnice, a fosfati s vanjske strane. Konfiguracija šećera i atoma u njegovoj blizini bliska je Ferbergovoj "standardnoj konfiguraciji", u kojoj je šećer približno okomit na njegovu pridruženu bazu. Ostaci na svakom krugu su raspoređeni u koracima od 3,4 A u smjeru z. Pretpostavili smo da je kut između susjednih ostataka 36°, tako da se ova struktura ponavlja svakih 10 ostataka, t.j. kroz 34 A. Udaljenost od osi do atoma fosfora je 10 A. Budući da se fosfati nalaze izvana, lako su dostupni kationima.
Cijela konstrukcija je otvorena i sadrži dosta vode. Kako se sadržaj vode smanjuje, može se očekivati ​​da će se baze donekle nagnuti i cijela konstrukcija postati kompaktnija.
Nova značajka strukture je način na koji se lanci drže zajedno purinskim i pirimidinskim bazama. Ravnine baza su okomite na os zavojnice. One su međusobno uparene, pri čemu je jedna baza na prvom lancu vezana vodikom na jednu bazu u drugom lancu na način da se te baze nalaze jedna uz drugu i imaju iste z-Koordinirati. Da bi nastala veza, jedna baza mora biti purinska, a druga pirimidin. Vodikove veze nastaju između položaja 1 purina i položaja 1 pirimidina te između položaja 6 purina i položaja 6 pirimidina.
Pretpostavlja se da su baze uključene u ovu strukturu samo u najvjerojatnijem tautomernom obliku (tj. u keto, a ne u enolnom obliku). Utvrđeno je da samo specifični parovi baza mogu međusobno stvarati veze. Ovi parovi su sljedeći: adenin (purin) - timin (pirimidin) i gvanin (purin) - citozin (pirimidin).
Drugim riječima, ako je adenin jedan od članova para na bilo kojem lancu, tada, prema ovoj pretpostavci, drugi član para mora biti timin. Isto vrijedi i za gvanin i citozin. Čini se da je niz baza na jednoj niti neograničen. Međutim, budući da se mogu formirati samo određeni parovi baza, s obzirom na bazni slijed jednog lanca, slijed baza drugog lanca se određuje automatski.
Eksperimentalno je utvrđeno da je u DNK omjer broja adenina prema broju timina i broja gvanina prema broju citozina uvijek blizu jedinice.
Vjerojatno nije moguće konstruirati takvu strukturu s ribozom umjesto deoksiribozom, budući da dodatni atom kisika čini van der Waalsovu udaljenost premalom.
Do sada objavljeni podaci rendgenske difrakcije deoksiribonukleinske kiseline nedostatni su za rigoroznu provjeru našeg modela. Koliko možemo prosuditi, približan je eksperimentalnim podacima, ali se ne može smatrati dokazanim dok se ne usporedi s točnijim eksperimentalnim podacima. Neki od njih prikazani su u sljedećem članku. Nismo bili svjesni detalja o rezultatima koji su u njemu predstavljeni kada smo osmislili svoju strukturu na kojoj se temelji uglavnom, iako ne isključivo, na objavljenim eksperimentalnim podacima i stereokemijskim razmatranjima.
Valja napomenuti da mogući mehanizam za kopiranje genetskog materijala odmah slijedi iz specifičnog formiranja parova koji smo pretpostavili.
Svi detalji strukture, uključujući uvjete potrebne za njezinu izgradnju, te skupove atomskih koordinata bit će dati u sljedećim publikacijama.
Vrlo smo zahvalni dr. Jerryju Donahueu na njegovim stalnim savjetima i kritikama, posebno u vezi s međuatomskim udaljenostima. Ohrabrili smo se i mi Generalna ideja o neobjavljenim eksperimentalnim podacima i idejama dr. M.G.F. Wilkins i dr. R.E. Franklin i njihovo osoblje na King's College London. Jedan od nas (J.D.W.) dobio je stipendiju od Nacionalne zaklade za infantilnu paralizu.

* Georgy Antonovich Gamov (1904.–1968., emigrirao u SAD 1933.) jedan je od najvećih znanstvenika 20. stoljeća. Autor je teorije theta raspada i efekta tunela u kvantna mehanika; model kapljične tekućine atomska jezgra– osnovne teorije nuklearni raspad i termonuklearne reakcije; teorija unutarnje strukture zvijezda, koja je pokazala da su termonuklearne reakcije izvor sunčeve energije; teorije" veliki prasak»u evoluciji Svemira; teorija reliktnog zračenja u kozmologiji. Poznate su njegove nefikcijske knjige, poput serijala knjiga o gospodinu Tompkinsu ("Gospodin Tompkins u zemlji čudesa", "Gospodin Tompkins u sebi" itd.), "Jedan, dva, tri ... beskonačnost ", "Planet koji se zove Zemlja" i sl.