ADN. História e essência da descoberta científica

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A genética como ciência surgiu em 1866, quando Gregor mendel formulou a posição de que "elementos", mais tarde chamados de genes, determinam a herança de propriedades físicas. Três anos depois, o bioquímico suíço Friedrich Miescher descobriu o ácido nucleico e mostrou que ele está contido no núcleo da célula. No limiar de um novo século, os cientistas descobriram que os genes estão localizados nos cromossomos, os elementos estruturais do núcleo celular. Na primeira metade do século XNUMX, os bioquímicos determinaram a natureza química dos ácidos nucleicos e, nos anos quarenta, os pesquisadores descobriram que os genes são formados por um desses ácidos, o DNA. Está provado que os genes, ou DNA, dirigem a biossíntese (ou formação) de proteínas celulares chamadas enzimas e, assim, controlam os processos bioquímicos na célula.

Em 1944, o biólogo americano Oswald Avery, enquanto trabalhava no Rockefeller Institute for Medical Research, forneceu evidências de que os genes eram compostos de DNA. Esta hipótese foi confirmada em 1952 por Alfred Hershey e Martha Chase. Embora estivesse claro que o DNA controlava os processos bioquímicos básicos que ocorrem na célula, nem a estrutura nem a função da molécula eram conhecidas.

Na primavera de 1951, enquanto participava de um simpósio em Nápoles, Watson Conheci Maurice G.F. Wilkins, um explorador inglês. Wilkins e Rosalynn Franklin, seus colegas do King's College, da Universidade de Cambridge, realizaram análises de difração de raios X de moléculas de DNA e mostraram que elas são uma dupla hélice, assemelhando-se a uma escada em espiral. Os dados obtidos levaram Watson à ideia de investigar a estrutura química dos ácidos nucleicos. A Sociedade Nacional para o Estudo da Paralisia Infantil forneceu uma bolsa.

Em outubro de 1951, o cientista foi ao Laboratório Cavendish da Universidade de Cambridge para estudar a estrutura espacial das proteínas junto com John C. Kendrew. Lá ele conheceu Francis Crick, um físico que estava interessado em biologia e estava escrevendo sua tese de doutorado na época.

Posteriormente, estabeleceram estreitos contactos criativos. A partir de 1952, com base nos primeiros trabalhos de Chargaff, Wilkins e Franklin, Crick e Watson começaram a tentar determinar a estrutura química do DNA.

Francis Harry Compton Creek nasceu em 8 de junho de 1916 em Northampton, o mais velho de dois filhos de Harry Compton Creek, um rico fabricante de sapatos, e Anna Elizabeth (Wilkins) Creek. Depois de passar a infância em Northampton, ele frequentou uma escola secundária. Durante a crise econômica que se seguiu à Primeira Guerra Mundial, os negócios comerciais da família caíram em desuso e os pais de Francis se mudaram para Londres. Como aluno da Mill Hill School, Crick mostrou grande interesse em física, química e matemática. Em 1934 ele entrou no University College London para estudar física e se formou três anos depois com um diploma de bacharel em ciências. Completando sua educação na University College, o jovem cientista considerou a viscosidade da água em altas temperaturas; este trabalho foi interrompido em 1939 pela eclosão da Segunda Guerra Mundial.

Durante os anos de guerra, Creek estava envolvido na criação de minas no laboratório de pesquisa do Ministério Naval da Grã-Bretanha. Durante dois anos após o fim da guerra, continuou a trabalhar neste ministério e foi então que leu o famoso livro Erwin Schrödinger "O que é a vida? Aspectos físicos de uma célula viva", publicado em 1944. No livro, Schrödinger faz uma pergunta. "Como os eventos espaço-temporais que ocorrem em um organismo vivo podem ser explicados do ponto de vista da física e da química?"

As ideias apresentadas no livro influenciaram tanto Crick que ele, pretendendo estudar física de partículas, mudou para biologia. Com o apoio de Archibald W. Will, Crick recebeu uma bolsa do Conselho de Pesquisa Médica e começou a trabalhar no Laboratório Strangeway em Cambridge em 1947. Aqui ele estudou biologia, química orgânica e técnicas de difração de raios X usadas para determinar a estrutura espacial das moléculas. Seu conhecimento de biologia expandiu-se significativamente depois de se mudar em 1949 para o Laboratório Cavendish em Cambridge, um dos centros mundiais de biologia molecular.

Sob a orientação de Max Perutz, Crick explorou a estrutura molecular das proteínas, em conexão com a qual se interessou pelo código genético para a sequência de aminoácidos em moléculas de proteínas. Cerca de 20 aminoácidos essenciais servem como unidades monoméricas a partir das quais todas as proteínas são construídas. Estudando o que ele definiu como "a fronteira entre o vivo e o não-vivo", Crick tentou encontrar a base química da genética, que, como ele sugeriu, poderia ser estabelecida no ácido desoxirribonucléico (DNA).

Em 1951, o biólogo americano de XNUMX anos James D. Watson convidou Crick para trabalhar no Laboratório Cavendish.

James Devay Watson nasceu em 6 de abril de 1928 em Chicago, Illinois, filho de James D. Watson, um empresário, e Jean (Mitchell) Watson, e era seu único filho. Em Chicago, ele recebeu sua educação primária e secundária. Logo ficou claro que James era uma criança extraordinariamente talentosa, e ele foi convidado para o rádio para participar do programa Quiz for Children. Depois de apenas dois anos no ensino médio, Watson recebeu uma bolsa de estudos em 1943 para estudar em uma faculdade experimental de quatro anos. na Universidade de Chicago, onde demonstrou interesse pelo estudo da ornitologia. Depois de obter um diploma de bacharel em ciências pela Universidade de Chicago em 1947, ele continuou sua educação na Indiana University Bloomington.

A essa altura, Watson se interessou por genética e começou a treinar em Indiana sob a orientação do especialista nesta área Herman J. Meller e do bacteriologista Salvador Luria. Watson escreveu uma dissertação sobre o efeito dos raios X na reprodução de bacteriófagos (vírus que infectam bactérias) e recebeu seu doutorado em 1950. Uma bolsa da National Research Society permitiu que ele continuasse sua pesquisa sobre bacteriófagos na Universidade de Copenhague, na Dinamarca. Lá, ele estudou as propriedades bioquímicas do DNA de bacteriófagos. No entanto, como ele lembrou mais tarde, experimentos com bacteriófagos começaram a pesar sobre ele. queria saber mais sobre a verdadeira estrutura das moléculas de DNA, sobre o qual ele estava tão entusiasmado com os geneticistas.

Crick e Watson sabiam que existem dois tipos de ácidos nucléicos - DNA e ácido ribonucléico (RNA), cada um dos quais consiste em um monossacarídeo pentose, fosfato e quatro bases nitrogenadas: adenina, timina (uracila no RNA), guanina e citosina. Nos oito meses seguintes, Watson e Crick combinaram seus resultados com os já disponíveis, relatando a estrutura do DNA em fevereiro de 1953. Um mês depois, eles criaram um modelo tridimensional da molécula de DNA, feito de contas, pedaços de papelão e arame.

De acordo com o modelo de Crick-Watson, o DNA é uma dupla hélice composta por duas cadeias de desoxirribose fosfato conectadas por pares de bases, semelhantes aos degraus de uma escada. Através de ligações de hidrogênio, a adenina combina-se com a timina e a guanina com a citosina. Usando este modelo, foi possível rastrear a replicação da própria molécula de DNA.

O modelo permitiu que outros pesquisadores visualizassem claramente a replicação do DNA. As duas cadeias da molécula são separadas em ligações de hidrogênio, como abrir um zíper, após o que uma nova é sintetizada em cada metade da molécula de DNA antiga. A sequência de bases atua como um modelo, ou modelo, para a nova molécula.

Em 1953, Crick e Watson completaram o modelo de DNA. Isso permitiu que eles dividissem o Prêmio Nobel de Fisiologia ou Medicina de 1962 com Wilkins nove anos depois "por suas descobertas sobre a estrutura molecular dos ácidos nucléicos e seu significado para a transmissão de informações em sistemas vivos".

AV Engström, do Instituto Karolinska, disse na cerimônia de premiação: "A descoberta da estrutura molecular espacial ... o DNA é extremamente importante, porque descreve as possibilidades de compreender em grande detalhe as características gerais e individuais de todos os seres vivos". Engström observou que "a decifração da estrutura de dupla hélice do ácido desoxirribonucleico com um par específico de bases nitrogenadas abre oportunidades fantásticas para desvendar os detalhes do controle e transmissão da informação genética".

Após a publicação da descrição do modelo na revista inglesa "Nature" em abril de 1953, a dupla de Crick e Watson se desfez.

Em 1965, Watson escreveu o livro "Molecular Biology of the Gene", que se tornou um dos livros mais famosos e populares em biologia molecular.

Quanto a Crick, ele recebeu seu PhD em Cambridge em 1953 com uma dissertação sobre análise de difração de raios X da estrutura de proteínas. No ano seguinte, ele estudou estrutura de proteínas no Brooklyn Polytechnic Institute em Nova York e lecionou em várias universidades dos EUA. Retornando a Cambridge em 1954, ele continuou sua pesquisa no Laboratório Cavendish, concentrando-se em decifrar o código genético. Inicialmente um teórico, Crick começou a estudar mutações genéticas em bacteriófagos (vírus que infectam células bacterianas) com Sydney Brenner.

Em 1961, três tipos de RNA foram descobertos: mensageiro, ribossomal e de transporte. Crick e seus colegas propuseram uma maneira de ler o código genético. De acordo com a teoria de Crick, o RNA mensageiro recebe a informação genética do DNA no núcleo da célula e a transfere para os ribossomos (sítios de síntese de proteínas) no citoplasma da célula. O RNA de transferência transporta aminoácidos para os ribossomos. O RNA informativo e ribossômico, interagindo entre si, fornecem uma combinação de aminoácidos para formar moléculas de proteína na sequência correta. O código genético é composto por tripletos de bases nitrogenadas de DNA e RNA para cada um dos 20 aminoácidos. Os genes são compostos de numerosos trigêmeos básicos, que Crick chamou de códons.

Quarenta anos faltavam para a decodificação do genoma humano...

Autor: Samin D. K.

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