L'article on es descriu per primer cop l'estructura de l'DNA i la seva capacitat de copiar el material gen&egrave;ti

Francis H. C. Crick

James D. Watson

Watson, James D.

Crick, Francis H. C.

Hemeroteca Cientifica Catalana

...... ciència ,. ...................................... .. Estructura molecular dels àcids nucleics Una estructura per a l'àcid desoxiribonucleic La nostra revista ha volgut, en aquest número, fer el recordatori d'un aniver­sari científic de singular importància que està passant desapercebut, com és norma bastant habitual, en els nostres m i tj ans  de c o m u n i c a c i ó .  Fa t r en ta  anys, concretament a final d'abril del 1 9 5 3 ,  la prestigiosa revista científica britànica "Nature" publicava un arti­cle dels genetistes anglosaxons J ames D. Watson i Francis H.C .  Crick inti­tulat L 'estructura molecula r  dels àcids nucleics. No era un article qualsevol. En aquest treball es descrivia l' estruc­tura en doble hèlix de l'àcid desoxiri­bonucleic (DNA) i se suggeria el meca­nisme clau de la reproducció genètica. S' acabava de fer un pas fonamental en el coneixement del mecanisme de la vida. Pels seus treballs Watson i Crick van ser guardonats l' any I 962 amb el premi Nobel de medicina i fisiologia. Reproduïm l' article ("N ature" , vol .  I 7  I ,  p .  7 3 7 ·  2 5  d'abril del 1 9 5 3 ), juntament amb fragments de l' interes­sant llibre autobiogràfic de James D. Watson The Double Helix (Weidenfeld & Nicolson, 1 968), on es descriuen els esdeveniments que conduïren a la descoberta de l' estructura de l'DNA. 16 ( 344/Volum 3/juny 1983 ciència z8 ) V olem suggerir una estructura per a la sal de l'àcid desoxiribonucleic (DN A). Aquesta estructura té caracterís ­tiques noves que són de considerable in­terès biològic. Ja Pauling i Corey ' han proposat una estructura per a l'àcid nucleic . Van tenir l'amabili tat de deixar-nos veure el seu manuscrit abans de la publicació. El seu model consta de tres cadenes entrellaça­des, amb els fosfats prop de l'eix de la fibra i les bases a la part de fora. Segons el nostre parer, aquesta estructura no és satisfactòria per dues raons : ¡ ) Creiem que el material que produeix els diagra­mes de raigs X és la sal, i no l'àcid lliure. Sense els àtoms d'hidrogen acídic no és clar quines forces mantindrien l'estruc­tura unida, sobretot ja que els fosfats carregats negat ivament prop de l'eix es repel · lirien entre ells. 2 ) Algunes de les distàncies de Van der Waals sembla que són massa petites. U na altra estructura de tres cadenes ha estat suggerida també per Fraser (a la premsa). En el seu model els fosfats són a la part de fora i les bases a la part de dins, unides per enllaços hidrogen .  Aquesta estructura, tal com és descrita, és un xic mal definida, i per això no la comentarem. Nosaltres volem proposar una estructura radicalment diferent per a la sal de l'àcid desoxiribonucleic. Aquesta estructura té dues cadenes helicoïdals, enrotllades al voltant del mateix eix (vegeu esquema). Hem adoptat les assumpcions químiques habituals, és a dir, que cada cadena consta de grups fosfodiester que s'unei­xen amb residus de �-D-desoxiribofura­nosa per mitjà d'enllaços 3 ' ,  ( Les dues cadenes (però no les seves bases) estan relacionades per un radical bivalent per­pendicular a l'eix de la fibra. Ambdues cadenes formen hèlixs dextrorses, però a causa del radical bivalent les seqüències dels àtoms a les dues cadenes van en direccions oposades .  Cada cadena s'as-o .34 A o .3.4A t Aquesta representaCJo es purament es­quemàtica. Les dues cintes simbolitzen les dues cadenes de fosfats i sucre, i les barres horitzontals els parells de bases que mantenen unides les cadenes. La lí­nia vertical indica l'eix de la fibra sembla vagament al model núm . I de Furberg; ! és a dir, les bases són a l ' inte­rior de l 'hèlix i els fosfats a l'exterior .  La configuració del sucre i dels àtoms im­mediats és quasi igual que la "configura­ció estàndard" de Furberg, amb el sucre aproximadament perpendicular a la base a què està unit. Hi ha un residu a cada cadena a cada 3 0 4  A en la direcció z. Hem suposat que hi ha un angle de 3 6° entre dos residus veïns en la mateixa cadena, de manera que l'estructura es repeteix al cap de 1 0  residus a cada cadena, és a dir, al cap de 34 A. La distancia d'un àtom de fòsfor a l'eix de la fibra és de 1 0  A. Com els fosfats són a l'exterior, els cations poden acced ir-hi fàcilment . L'estructura és oberta i el seu contingut d'aigua és més aviat elevat. En contin­guts baixos d'aigua esperaríem que les bases es desplacessin, de manera que l'estructura podria esdevenir més com­pacta. La nova característica de l'estructura és la manera com les cadenes són mantin­gudes unides per les bases puríniques i pirimidíniques .  Els plans de les bases són perpendiculars a l'eix de la fibra. Estan aparellades: una sola base d'una cadena està unida amb enllaços hidrogen a una sola base de l'altra cadena, de manera que l'una queda al costat de l'al­tra amb idèntiques coordenades z.  Per­què la unió tingui lloc una ha de ser una purina i l'altra una pirimidina. Els enlla­ços hidrogen són de la següent manera: posició purina I a posició pirimidina I ;  posició purina 6 a posició pirimidina 6 .  Si se suposa que les bases només e s  pre­senten en aquesta estructura en les for­mes tautòmeres més plausibles (o sigui, amb les configuracions cetòniques més que amb les enòliques), trobem que només poden enllaçar-se parells especí­fics de bases . Aquests parells són: l'ade­nina (purina) amb la timina (pirimidina) i la guanina (purina) amb la citosina (pi-per James D. Watson 1 Francis R.C.  Crick • • James D. Watson va néixer a Chicago el nia. Des del I g 5 ó és a Harvard, on ara és I J 2 8. Va estudiar zoologia a la Universi- professor de biologia molecular i bioquímica. tat de Chicago. Entre I g 5 o i I JJ 3 va També és director del Cold Spring Harbor treballar a Copenhaguen i a Cambridge, on Laboratory, centre de recerca en biologia juntament amb Francis Crick va resoldre el molecular (Long Island). problema de l'estructura del DNA, per la qual cosa va rebre el premi Nobel el Ig Ó2 . Francis Compton Crick (Northampton, El I g 53 va tornar als Estats Units a tre- Anglaterra, I g I ó), després dels seus estudis ballar a l'Institut de Tecnologia de Califòr- de ciències biològiques va fer treballs d'in-rimidina). Dit d'una altra manera, si una adenina forma un membre d'un parell, a qualse­vol de les dues cadenes, llavors amb aquestes assumpcions l'altre membre ha de ser timina; de la mateixa manera pas ­sa amb la guanina i la citosina. La se­qüència de bases d'una sola cadena no sembla que sigui restringida en cap as­pecte . Tanmateix, si només es poden formar parells específics de bases, se se­gueix que , si es dóna la seqüència de bases d'una cadena, llavors queda auto­màticament determinada la seqüència de l'altra cadena. S'ha trobat experimentalmentH que, en l'àcid desoxiribonucleic, la raó de les quantitats d'adenina amb les de timina i la de les de guanina amb les de citosina són sempre molt pròximes a la unitat. Probablement és impossible construir aquesta estructura amb un sucre ribosa en lloc de la desoxiribosa, ja que l'àtom d'oxigen de més faria massa pròxim un contacte de Van der Waals .  Les dades de raigs X publicades ante­riorment ) .6 sobre l'àcid desoxiribonu­cleic són insuficients per a una rigorosa comprovació de la nostra estructura . Tot vestigació en biologia molecular en diferents centres de recerca britànics i nord-ameri­cans. L'any I g Ó 2 li va ser concedit el premi Nobel de fisiologia i medicina, compartit amb J. D. Watson i M. H. Wilkins, pels seus treballs sobre l'estructura molecular l'DNA. És autor, a més, de diferents de divulgació científica. el que podem dir és que és aproximada­ment compatible amb les dades experi ­mentals , però s'ha de considerar inde­mostrada fins que no s'hagi comprovat amb re su l t a t s  mé s  exac t e s .  A lguns  d'aquests e s  donen a les comunicacions següents. No estàvem assabentats dels detalls dels resultats que s 'hi presenten quan vam idear la nostra estructura, que es basa principalment, bé que no entera­ment, en dades experimentals publicades i arguments estereoquímics. Na fns ha pas passat desapercebut que l'aparellament específic que hem postu­lat suggereix immediatament un possible mecanisme de còpia del material genè­tic. En altre lloc es publicaran detalls com­plets de l'estructura incloent les condi­cions suposades per a la seva construc­ció, juntament amb un conjunt de coor­denades dels àtoms .  Estem molt agraïts a l  doctor Jerry Do­nohue pels seus constants consells i crí­tiques, especialment pel que fa a les dis­tàncies interatòmiques .  També hem estat esperonats pel coneixement de la natu­ralesa general dels resultats experimen­tals no publicats i les idees del doctor M . H . F .  W i l k i n s ,  la d o c t o ra R . E .  F rankl in i els col · laboradors d 'e l l s  al Notes I .  L .  P a u l i n g i R . B .  C o r e y .  "Nature". 1 7 1 .  3 46 ( 1 9 5 3) ; "Pro. U . s .  Nat Acad. Sci . . . . 3 9 .  84 ( 1 9 5 3) 2 .  S. Furberg. "Acta Chem. Scand ... . 6 . 634 .  ( 1 9 P) _':"' 1 1' J"" s College de Londres .  Un de no­,¿'J tres (J .D .W.)  ha estat ajudat amb una � beca de la National Foundation for In­fantile Paralysis . 3 .  E. Chargaff. per referències vegeu S. Zamenhof. G. Brawerman i E C hargaff. "B ioch i m .  et B ioph Ac t a " .  9.  402 ( 1 9 P ) 4 ·  G .  Wyatt. "J.Gen.  Physiol . . . . 3 6 .  2 0  ( 1 9 P) 5 ·  W.T.  Astbury. "Symp. Soc. Exp .  Bio1 . " / .  Nucleic Acid. 66. Cambrid­ge Univmity Press , 1 94 7 6. M . H.F. Wilkins i J .T. Randall . "Bioch i m .  et B iophys .  Acta" 1 0 .  [ 9 2  ( 1 9 5 3) 

L'estructura molecular dels àcids nucleics

http://revistes.iec.cat/index.php/ciencia2/article/download/124926/123674

L'estructura molecular dels àcids nucleics

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

Hemeroteca Cientifica Catalana