El descubrimiento de la doble hélice de ADN: Watson y Crick | Cursos de Ciencias de Scitable

By: Leslie A. Pray, Ph.D. © 2008 Nature Education
Citation: Pray, L. (2008) Discovery of DNA structure and function: Watson and Crick. Nature Education 1(1)

Mucha gente cree que el biólogo estadounidense James Watson y el físico inglés Francis Crick descubrieron el ADN en la década de 1950. En realidad, este no es el caso. Más bien, el ADN fue identificado por primera vez a finales de 1860 por el químico suizo Friedrich Miescher. Luego, en las décadas posteriores al descubrimiento de Miescher, otros científicos -en particular, Phoebus Levene y Erwin Chargaff– llevaron a cabo una serie de investigaciones que revelaron más detalles sobre la molécula de ADN, incluyendo sus componentes químicos primarios y las formas en que se unieron uno con el otro. Sin la base científica proporcionada por estos pioneros, Watson y Crick nunca podrían haber llegado a su conclusión revolucionaria de 1953: que la molécula de ADN existe en la forma de una imagen tridimensional de doble hélice .

La primera pieza del rompecabezas: Miescher descubre el ADN

Pocas personas se dan cuenta de 1869 fue un año clave en la investigación genética, porque fue el año en que se suizo Friedrich Miescher, fisiológico químico, identificó por primera vez lo que llamó “nucleína” dentro de los núcleos de las células blancas de la sangre. (El término “nucleína” fue más tarde cambiado a “ácido nucleico” y finalmente a “ácido desoxirribonucleico”, o”ADN”.) El plan de Miescher fue aislar y caracterizar no la nucleína (que nadie en ese momento se dio cuenta existía), sino las proteínas componentes de los leucocitos (glóbulos blancos).

Miescher así hizo los arreglos para una clínica quirúrgica local para que le enviaran restos de pus recubiertos con vendajes de pacientes, y una vez que recibió las vendas, se las arregló para lavar, filtrar los leucocitos, y extraer e identificar las distintas proteínas dentro de las células blancas de la sangre. Pero cuando se encontró con una sustancia del núcleo de las células que tenían propiedades químicas diferentes a cualquier proteína, incluyendo un contenido de fósforo muy superior y resistencia a la proteolisis (digestión de las proteínas), Miescher se dio cuenta de que había descubierto una nueva sustancia (Dahm, 2008). Al sentir la importancia de sus hallazgos, Miescher escribió: “Es probable que toda una familia de moléculas con esas ligeras variaciones que contienen fósforo,  sean como un grupo de nucleinas, equivalente a las proteínas” (Wolf, 2003).

Más de 50 años pasaron antes de que la importancia del descubrimiento de Miescher de ácidos nucleicos fuera muy apreciado por la comunidad científica. Por ejemplo, en un ensayo de 1971 sobre la historia de la investigación del ácido nucleico, Erwin Chargaff señala en 1961 en un recuento de la historia de la ciencia del siglo XIX, Charles Darwin fue mencionado 31 veces, Thomas Huxley 14 veces, pero Miescher ni una sola vez. Esta omisión es tanto más notable, dado que, como Chargaff observó también, el descubrimiento de Miescher de ácidos nucleicos fue el único entre los descubrimientos de los cuatro principales componentes celulares (es decir, proteínas, lípidos, polisacáridos y ácidos nucleicos) que puede ser ” fechado precisamente … [como] un hombre, un lugar, una fecha “.

Sentando las bases: Levene investiga la estructura del ADN

Mientras tanto, incluso el nombre de Miescher cayó en el olvido en el siglo XX, otros científicos continuaron la investigación de la naturaleza química de la molécula conocida anteriormente como nucleína. Uno de estos otros científicos era bioquímico ruso Phoebus Levene. Siendo médico y después químico, Levene fue investigador prolífico, publicando más de 700 trabajos sobre la química de las moléculas biológicas a lo largo de su carrera. Levene se acredita con muchas novedades. Por ejemplo, fue el primero en descubrir el orden de los tres componentes principales de un solo nucleótido (fosfato-azúcar-base), la primera para descubrir el componente de carbohidratos de ARN (ribosa), la primera para descubrir el componente de carbohidratos de ADN (desoxirribosa), y los primeros en identificar correctamente la forma en moléculas de ARN y el ADN se juntan.

Durante los primeros años de la carrera de Levene, ni Levene ni ningún otro científico del tiempo sabía cómo los componentes individuales de nucleótidos de ADN fueron dispuestos en el espacio; descubrimiento del azúcar-fosfato columna vertebral de la molécula de ADN era todavía muy lejos. El gran número de grupos moleculares disponibles para la unión por cada componente de nucleótidos quiere decir que existen numerosas formas alternativas de que los componentes podrían combinar. Varios científicos proponer sugerencias sobre cómo esto podría ocurrir, pero que era “polinucleótido” Levene modelo que resultó ser la correcta. Sobre la base de años de trabajo utilizando hidrólisis para descomponer y analizar levadura ácidos nucleicos, Levene propuso que los ácidos nucleicos se compone de una serie de nucleótidos, y que cada nucleótido se compone a su vez de sólo una de las cuatro bases que contienen nitrógeno, una molécula de azúcar , y un grupo fosfato. Levene hizo su primera propuesta en 1919, otras sugerencias descrédito que habían sido presentadas por la estructura de los ácidos nucleicos. En las propias palabras de Levene: “Los nuevos hechos y nuevas pruebas puede causar su alteración, pero no hay duda en cuanto a la estructura de polinucleótido del ácido nucleico levadura” (1919).

Figura 1: Els nucleòtids tenen tres components.
Un nucleòtid consta d’un grup fosfat, un sucre pentosa (ribosa o desoxirribosa), i una base que conté nitrogen, tots ells vinculats entre si per enllaços covalents. Les bases nitrogenades tenen dues formes químiques diferents: purines tenen dos anells condensats, i les pirimidines més petites tenen un sol anell. © 2008 per Sinauer Associates, Inc reservats. Usat amb permís.

De hecho, muchos nuevos hechos y nuevas pruebas surgieron muy pronto surgió y han causado alteraciones a la propuesta de Levene. Un descubrimiento clave en este período implica la forma en la que se clasificaban los nucleótidos. Levene propuso lo que se llama una estructura tetranucleótido, en el que los nucleótidos estaban vinculados siempre en el mismo orden (es decir, GCTAGCTA y así sucesivamente). Sin embargo, los científicos finalmente se dieron cuenta de que la estructura propuesta tetranucleótido de Levene era demasiado simplista y que el orden de los nucleótidos a lo largo de un tramo de ADN (o ARN) es, de hecho, altamente variable. A pesar de esta realización, la estructura propuesta polinucleótido Levene era correcta en muchos aspectos. Por ejemplo, ahora se sabe que el ADN es de hecho, compuesta de una serie de nucleótidos y que cada nucleótido tiene tres componentes: un grupo fosfato, un azúcar bien de una ribosa (en el caso de ARN) o desoxirribosa (en el caso del ADN), y una sola base que contiene nitrógeno. También sabemos que hay dos categorías básicas de bases nitrogenadas: las purinas ( adenina [A] y guanina [G]), cada uno con dos anillos fusionados, y las pirimidinas ( citosina [C], timina [T], y uracilo [ U]), cada uno con un solo anillo. Además, ahora se acepta ampliamente que el ARN sólo contiene A, G, C y U (no T), mientras que el ADN contiene sólo A, G, C y T (no U) (Figura 1).

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Referencias y lecturas Recomendadas

Chargaff, E. Química especificitat dels àcids nucleics i el mecanisme de la seva degradació enzimàtica. Experientia 6 , 201-209 (1950). Prefaci a una gramàtica de la biologia. Science 171 , 637-642 (1971)

Dahm, R. Descobrint l’ADN:. Miescher Friedrich i els primers anys de la investigació d’àcids nucleics Human Genetics 122 , 565-581 (2008)

Levene, PA L’estructura de l’àcid nucleic de llevat. IV. Amoníac hidròlisi . Journal of Biological Chemistry 40 , 415-424 (1919)

Rich, A., &. Zhang, S. Z-DNA:. El llarg camí cap a la funció biològica Nature Reviews Genetics 4 , 566-572 (2003) ( enllaç a l’article )
Watson, JD, i Crick, FHC Una estructura per l’àcid nucleic desoxiribosa. Nature 171 , 737-738 (1953) ( enllaç a l’article )

Wolf, G. Friedrich Miescher:. L’home que va descobrir l’ADN Chemical Heritage 21 , 10-11, 37-41 (2003)

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