25 апреля 1953 года были опубликованы три статьи под авторством Джеймса Уотсона, Фрэнсиса Крика, Мориса Уилкинса, Розалинд Франклин и других ученых, которые пролили свет на строение основной молекулы информации - ДНК.
Но мало кто знает, что это открытие было лишь завершающим этапом длинного пути проб и ошибок, который пришлось пройти ученым со всего мира, что понять строение и роль главной молекулы жизни.
"Генетический пазл" - Мишер открывает нуклеин
1869 год был знаменательным годом в генетических исследованиях, потому что это был год, когда швейцарский физиолог Фридрих Мишер впервые определил то, что он назвал «нуклеином» внутри ядер лейкоцитов человека.
Мишер организовал в местной хирургической клинике отправку использованных бинтов пациентов с гноем. Получив повязки, он планировал их промыть, отфильтровать лейкоциты, а также извлечь и идентифицировать различные белки в лейкоцитах. Но когда он наткнулся на вещество из ядер клеток, которое имело химические свойства, отличные от любого белка, включая гораздо более высокое содержание фосфора и устойчивость к протеолизу (перевариванию белка), Мишер понял, что открыл новое вещество.
Чувствуя важность своих открытий, Мишер писал: «Мне кажется вероятным, что целый ряд таких слегка изменяющихся фосфорсодержащих веществ появится в виде группы нуклеинов, эквивалентных белкам».
Создание каркаса - Левен продолжает исследования ДНК
Другие ученые продолжали исследовать химическую природу молекулы, ранее известной как нуклеин. Одним из таких ученых был русский биохимик Феб Аарон Теодор Левен . Врач, ставший химиком, Левен был плодовитым исследователем, опубликовав за свою карьеру более 700 работ по химии биологических молекул.
Он был первым, кто обнаружил порядок трех основных компонентов одного нуклеотида (фосфат-сахар-основание); первыми открыли углеводный компонент РНК (Рибозу); первыми открыли углеводный компонент ДНК (дезоксирибозу); и первый, кто правильно идентифицировал способ, которым соединены молекулы РНК и ДНК.
Укрепляются позиции - Чаргафф формирует "золотые правила"
Эрвин Чаргафф был одним из немногих ученых, которые расширили работу Левена, раскрывая дополнительные детали структуры ДНК, тем самым прокладывая путь Уотсону и Крику.
После внедрения нового метода бумажной хроматографии для разделения и идентификации небольших количеств органического материала, Чаргафф пришел к выводу, что количество аденина (А) обычно аналогично количеству тимина (Т), а количество гуанина (G) обычно приблизительно соответствует количеству цитозина (С). Другими словами, общее количество пуринов (A + G) и общее количество пиримидинов (C + T) обычно почти равны. («правило Чаргаффа».)
Исследование Чаргаффа имело жизненно важное значение для более поздней работы Уотсона и Крика, но сам Чаргафф не мог представить объяснение этих отношений - в частности, что А связан с Т, а С связаны с G в молекулярной структуре ДНК.
Доказательства собраны - Уотсон и Крик предложили двойную спираль
Осознание Чаргаффом того факта, что A = T и C = G, в сочетании с некоторыми чрезвычайно важными работами по рентгеновской кристаллографии английских исследователей Розалинд Франклин и Мориса Уилкинса, способствовало выводу Уотсоном и Криком трехмерной модели с двойной спиралью для структуры ДНК.
Используя картонные вырезы, представляющие отдельные химические компоненты четырех оснований и других нуклеотидных субъединиц, Уотсон и Крик перемещали молекулы на своих рабочих столах, словно собирая головоломку. Некоторое время их вводило в заблуждение ошибочное понимание того, как были сконфигурированы различные элементы в тимине и гуанине.
Только по предложению американского ученого Джерри Донохью Уотсон решил сделать новые картонные вырезы для двух оснований, чтобы посмотреть, изменится ли, возможно, другая атомная конфигурация . Это сработало! Мало того, что дополнительные основания идеально сочетаются друг с другом (A = T и C = G), причем каждая пара удерживается вместе водородными связями, но структура также отражает правило Чаргаффа.
Затем последовали публикации, всемирное признание и Нобелевская премия, но не стоит забывать о длинной эпопее, которую пришлось пройти ради того, чтобы понять - как же мы устроены?
Статья вдохновлена материалами nature.com
