کشف اسرار DNA

ساختار مارپیچ دوگانه DNA

عملکرد DNA، تا حد زیادی به ساختار آن بستگی دارد. ساختار سه بعدی DNA برای اولین بار توسط جیمز واتسون و فرانسیس کریک در سال ۱۹۵۳ پیشنهاد شد.

جیمز و فرانسیس از شواهد دیگران، به خصوص روزالین فرانکلین، برای تعیین شکل DNA استفاده کردند. روزالین با موریس ویکینز در کالج لندن کار می‌کرد. او با تاباندن اشعه‌ی X روی کریستال مولکول DNA و استفاده از فیلم عکاسی برای ثبت اشعه X تصویری از DNA بدست آورد. این تکنیک، پراش اشعه X نام دارد.

تصویر کریستال DNA، به شکل صلیب بر روی فیلم اشعه ایکس فیلم ثبت شد که نشاندهنده‌ی نوعی از یک مولکول به شکل مارپیچ بود؛ موریس این نتیجه را با جیمز و فرانسیس به اشتراک گذاشت.

در سال ۱۹۵۳ جیمز واتسون و فرانسیس کریک تئوری خود را مبنی بر اینکه DNA باید مانند یک مارپیچ دوگانه باشد، منتشر کردند. این مارپیچ دوتایی شبیه یک نردبان پیچ خورده‌است. هر رشته از نردبان، یک ستون متناوب از گروه‌های قند و فسفات تشکیل شده‌است و هر یک از پله‌های DNA حاصل اتصال دو باز (آدنین، سیتوزین، گوانین، تیمین) است که به ستون‌ها متصل شده‌اند؛ در هر پیچ کامل در مارپیچ DNA  ده پله وجود دارد.

از ساختار تا عملکرد

این یافته که DNA از توالی پایگاه‌های زوج باز‌ روی ستون‌های قند-فسفات ساخته شده‌است، به جیمز واتسون و فرانسیس کریک اجازه داد دو نتیجه‌گیری مهم داشته‌باشند:

1. دو رشته‌ای بودن DNA یک مکانیسم ساده برای همانند آن ارائه داد، در این مکانیسم با جداشدن دو رشته، هر رشته به عنوان الگویی برای ساخت یک رشته دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد و دو در نهایت دو ملکول حاصل خواهند شد.
2. نظم و ترتیب باز‌ها در هر رشته کدهایی را ایجاد می‌کند که حمل دستورالعمل‌های سلول برای زندگی است.

رمز گشایی کدهای زندگی 

حتی بعد از موفقیت بزرگ جیمز واتسون و فرانسیس کریک، یک سوال بزرگ بی‌جواب ماند؛ چگونگی رسیدن از DNA به پروتئین؟

 این پرسش بسیاری از دانشمندان را به چالش کشید و در نهایت نفر از آن‌ها به طور خاص به این موضوع پرداختند؛ مارشال وارن نیرنبرگ، هار گوبیند کورانا و رابرت ویلیام هولی، برای اولین بار کشف کردند که چگونه DNA می‌تواند به ۲۰ واحد سازنده پروتئین ترجمه شود.

برای انجام این کار، آن‌ها یک رشته بسیار ساده RNA، واسط بین DNA و پروتئین، که تنها دارای یک نوع باز تکراری بود را در آزمایشگاه ساختند؛ این باز تکراری یوراسیل (U)  بود؛ نتیجه تولید رشته پروتئینی بود که تنها آمینه‌اسید آلانین داشت. با این آزمایش ساده، در سال ۱۹۶۱، کد اولین آمینه‌اسید شناسایی شد، سپس با ادامه این آزمایش سایر کدها در RNA نیز شناسایی شدند.
در نهایت آن‌ها بلوک‌های سه حرفی به نام “کدون” را در DNA شناسایی کردند. هر کدون معادل یک اسید آمینه است که طی سنتز به پروتئین اضافه می‌گردد. در سال ۱۹۶۸، این سه دانشمند برای کشف کدون‌ها، جایزه نوبل را در فیزیولوژی یا پزشکی دریافت کردند.

پیشگامان… 

بدون شک جیمز واتسون و فرانسیس کریک، نقش اساسی در تعریف ساختار و عملکرد DNA داشتند. اما بهتر است به یاد داشته‌باشیم که این کشف وابسته به بسیاری از دانشمندان قبل از آن‌ها بود. میشر، هرشی و چیس، چارگف، ویلکینز و فرانکلین و همه کسانی که آوردن نامشان در اینجا با توجه به کمک‌هایشان در کشف اسرار DNA، شایسته است.