DNA。科学的発見の歴史と本質

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DNA。科学的発見の歴史と本質

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科学としての遺伝学は 1866 年に生まれました。グレゴール・メンデル後に遺伝子と呼ばれる「要素」が物理的性質の継承を決定するという立場を定式化しました。 XNUMX年後、スイスの生化学者フリードリッヒ・ミーシャーが核酸を発見し、それが細胞核に含まれていることを示しました。新しい世紀の入り口で、科学者たちは遺伝子が細胞核の構造要素である染色体にあることを発見しました。 XNUMX 世紀前半、生化学者は核酸の化学的性質を決定し、XNUMX 年代には、研究者は遺伝子がこれらの酸の XNUMX つである DNA から形成されることを発見しました。遺伝子または DNA は、酵素と呼ばれる細胞タンパク質の生合成 (または形成) を指示し、細胞内の生化学的プロセスを制御することが証明されています。

1944年までに、アメリカの生物学者オズワルド・エイブリーは、ロックフェラー医学研究所で働いていたときに、遺伝子がDNAでできているという証拠を提供していました。この仮説は、1952年にアルフレッドハーシーとマーサチェイスによって確認されました。 DNAが細胞内で起こる基本的な生化学的プロセスを制御していることは明らかでしたが、分子の構造も機能も知られていませんでした。

1951年の春、ナポリでのシンポジウムに出席していたとき、ワトソンモーリス G.F. に会いました。イギリスの探検家ウィルキンズ。ケンブリッジ大学キングスカレッジの同僚であるウィルキンスとロザリンフランクリンは、DNA 分子の X 線回折分析を行い、らせん階段に似た二重らせんであることを示しました。彼らが得たデータは、ワトソンを核酸の化学構造を調査するというアイデアに導きました。全米乳児麻痺研究協会が助成金を提供しました。

1951 年 XNUMX 月、科学者はケンブリッジ大学のキャベンディッシュ研究所に行き、ジョン C. ケンドリューと共にタンパク質の空間構造を研究しました。そこで出会ったフランシス・クリック、生物学に興味があり、当時博士論文を書いていた物理学者。

その後、彼らは密接な創造的接触を確立しました。 1952 年に、Chargaff、Wilkins、Franklin の初期の研究に基づいて、Crick と Watson は DNA の化学構造を決定しようと試みました。

フランシスハリーコンプトンクリークは、8年1916月1934日に、裕福な靴メーカーであるハリーコンプトンクリークとアンナエリザベス（ウィルキンス）クリークの1939人の息子の長男であるノーザンプトンで生まれました。ノーザンプトンで幼少期を過ごした後、彼は高校に通った。第一次世界大戦後の経済危機の間に、家族の商務は荒廃し、フランシスの両親はロンドンに引っ越しました。ミルヒルスクールの学生として、クリックは物理学、化学、数学に大きな関心を示しました。 XNUMX年に彼は物理学を学ぶためにロンドン大学に入学し、XNUMX年後に理学士号を取得して卒業しました。ユニバーシティカレッジでの教育を終えた若い科学者は、高温での水の粘度を考慮しました。この作業は、第二次世界大戦の勃発によってXNUMX年に中断されました。

戦時中、クリークはイギリス海軍省の研究所で機雷の製造に従事していました。終戦後XNUMX年間、彼はこの省で働き続け、その時、彼は有名な本を読みました. エルヴィン・シュレーディンガー「生命とは何か? 生きている細胞の物理的側面」、1944 年に出版。本の中で、シュレーディンガーは質問をします。「生物の中で起こる時空間現象は、物理学や化学の観点からどのように説明できるのか?」

この本で提示されたアイデアはクリックに大きな影響を与え、素粒子物理学を研究するつもりだったクリックは生物学に転向しました。アーチボルド・W・ウィルの支援を受けて、クリックは医学研究評議会のフェローシップを受け、1947年にケンブリッジのストレンジウェイ研究所で働き始めた。ここで彼は生物学、有機化学、分子の空間構造を決定するために使用される X 線回折技術を学びました。 1949 年に分子生物学の世界の中心地の XNUMX つであるケンブリッジのキャベンディッシュ研究所に移ってから、彼の生物学の知識は大幅に広がりました。

Max Perutz の指導の下、Crick はタンパク質の分子構造を調査し、これに関連して、タンパク質分子のアミノ酸配列の遺伝暗号に興味を持ちました。約 20 の必須アミノ酸は、すべてのタンパク質が構築される単量体単位として機能します。彼が「生きているものと生きていないものの境界」と定義したものを研究して、クリックは遺伝学の化学的基礎を見つけようとしました。彼が示唆したように、それはデオキシリボ核酸 (DNA) に置かれる可能性があります。

1951年、XNUMX歳のアメリカ人生物学者ジェームズD.ワトソンは、クリックをキャベンディッシュ研究所に招待しました。

ジェームズデベイワトソンは6年1928月1943日、イリノイ州シカゴでビジネスマンのジェームズD.ワトソンとジャン（ミッチェル）ワトソンの間に生まれ、彼らの一人っ子でした。シカゴでは、彼は初等中等教育を受けました。ジェームズは非常に才能のある子供であることがすぐに明らかになり、彼は子供向けクイズプログラムに参加するためにラジオに招待されました。高校でわずか1947年後、ワトソンは実験的なXNUMX年制大学で学ぶためにXNUMX年に奨学金を受け取りました。シカゴ大学で、彼は鳥類学の研究に興味を示しました。 XNUMX年にシカゴ大学で理学士号を取得した後、インディアナ大学ブルーミントン校で教育を続けました。

この時までに、ワトソンは遺伝学に興味を持つようになり、この分野の専門家であるハーマン J. メラーと細菌学者のサルバドールルリアの指導の下、インディアナ州でトレーニングを開始しました。ワトソンは、X 線がバクテリオファージ (細菌に感染するウイルス) の繁殖に及ぼす影響について論文を書き、1950 年に博士号を取得しました。国立研究協会からの助成金により、彼はデンマークのコペンハーゲン大学でバクテリオファージの研究を続けることができました. そこで彼はバクテリオファージ DNA の生化学的性質を研究しました. しかし、彼が後で思い出したように、バクテリオファージを使った実験は彼を圧迫し始めました. DNA 分子の真の構造についてもっと知りたいと思っており、それについて彼は非常に熱狂的な遺伝学者でした。

クリックとワトソンは、核酸には DNA とリボ核酸 (RNA) の 1953 種類があり、それぞれがペントース群の単糖、リン酸、および XNUMX つの窒素塩基、アデニン、チミン (RNA ではウラシル)、グアニンで構成されていることを知っていました。そしてシトシン。次の XNUMX か月にわたって、ワトソンとクリックはその結果をすでに入手可能な情報とまとめて、XNUMX 年 XNUMX 月に DNA の構造に関する報告書を作成しました。その XNUMX か月後、彼らはボールと断片でできた DNA 分子の XNUMX 次元モデルを作成しました。ボール紙とワイヤーでできています。

クリック-ワトソンモデルによると、DNA は二重らせんであり、はしごの横木に似た、塩基対で接続された XNUMX 本のデオキシリボースリン酸鎖から構成されます。水素結合を通じて、アデニンはチミンと結合し、グアニンはシトシンと結合します。このモデルを使用すると、DNA 分子自体の複製を追跡することができました。

このモデルにより、他の研究者はDNA複製を明確に視覚化することができました。分子のXNUMX本の鎖は、ジッパーを開くように水素結合の部位で分離され、その後、古いDNA分子の各半分で新しい鎖が合成されます。基本配列は、新しい分子のテンプレートまたは青写真として機能します。

1953年、クリックとワトソンはDNAモデルを完成させました。これにより、彼らはウィルキンスとともに、1962年後のXNUMX年のノーベル生理学・医学賞を「核酸の分子構造と生体系における情報伝達の重要性に関する発見」で共有することができました。

AV。 Karolinska Institute の Engström 氏は授賞式で次のように述べています。 Engström 氏は、「デオキシリボ核酸の二重らせん構造と窒素塩基の特定のペアリングを解読することで、遺伝情報の制御と伝達の詳細を解明する素晴らしい機会が開かれる」と述べています。

1953 年 XNUMX 月に英国の雑誌「ネイチャー」にモデルの説明が掲載された後、クリックとワトソンのタンデムは解散しました。

1965 年に、ワトソンは遺伝子の分子生物学を書きました。この本は、分子生物学で最も有名で最も人気のある教科書の XNUMX つになりました。

クリックに関しては、1953 年にケンブリッジ大学でタンパク質構造の X 線回折分析に関する論文で博士号を取得しました。翌年、彼はニューヨークのブルックリン工科大学でタンパク質構造を学び、米国のさまざまな大学で講義を行いました。 1954 年にケンブリッジに戻った彼は、キャベンディッシュ研究所で研究を続け、遺伝暗号の解読に専念しました。当初は理論家だった Crick は、Sydney Brenner と共にバクテリオファージ (細菌細胞に感染するウイルス) の遺伝子変異の研究を始めました。

1961 年までに、メッセンジャー、リボソーム、輸送の 20 種類の RNA が発見されました。クリックと彼の同僚は、遺伝子コードを読み取る方法を提案しました。 Crick の理論によれば、メッセンジャー RNA は細胞核内の DNA から遺伝情報を受け取り、それを細胞質内のリボソーム (タンパク質合成部位) に転送します。トランスファー RNA はアミノ酸をリボソームに運びます。互いに相互作用する情報およびリボソーム RNA は、正しい配列でタンパク質分子を形成するためのアミノ酸の組み合わせを提供します。遺伝暗号は、XNUMX 個のアミノ酸のそれぞれに対応する DNA と RNA の窒素塩基のトリプレットで構成されています。遺伝子は、クリックがコドンと呼んだ多数の基本的なトリプレットで構成されています。

ヒトゲノムの解読までにXNUMX年が残った...

著者: サミン D.K.

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