6.01 – DNA
La scoperta dell’esistenza del materiale ereditario risale al 1869, quando Friedrich Miescher scoprì all’interno dei nuclei dei globuli bianchi la presenza di una sostanza ricca di fosfato che denominò nucleina. Il DNA è il materiale genetico delle cellule e quindi degli organismi. Uno dei primi esperimenti in tal senso fu condotto nel 1928 dal medico inglese F. Griffith, che stava lavorando su Streptococcus pneumoniae (chiamato anche pneumococco), un batterio che causa la polmonite. Griffith utilizzò due ceppi di questo batterio: uno, il ceppo liscio (S, da smooth, cosiddetto perché produce colonie dall’aspetto liscio) che è altamente virulento (infettivo); l’altro, il ceppo rugoso (R, da rough, cosiddetto perché produce colonie dall’aspetto rugoso) che è avirulento (non patogeno). La conclusione è che le cellule S uccise al calore avevano trasformato le cellule R, rendendole virulente.
Questi esperimenti dimostrarono dunque che una sostanza, chiamata fattore di trasformazione, provocava un cambiamento ereditario. Si trattava dunque di identificare la natura chimica del materiale ereditario.
Ciò fu effettuato nel 1944 da un gruppo di ricerca, composto da Avery, MacLeod e MacCarty, i quali omogenizzarono e filtrarono i batteri virulenti del ceppo S uccisi dal calore. Trattarono i campioni con enzimi che distruggono selettivamente l’RNA, proteine o DNA. Si aggiungono i campioni trattati a colture di batteri del ceppo R. Queste ultime trattate con RNasi e con protesi contengono batteri del ceppo S trasformati mentre la coltura trattata con DNasi non contiene batteri del ceppo S trasformati.
Gli esperimenti condotti da Avery hanno dimostrato che la sostanza responsabile della trasformazione genetica negli esperimenti di Griffith corrisponde al DNA degli pneumococchi virulenti del ceppo S.
Successivamente nel 1952 gli esperimenti di Hershey e Chase su un virus che infetta i batteri (batteriofago T2) confermarono le conclusioni di Avery. Quando le cellule batteriche venivano infettate con batteriologi T2 radiomarcati, soltanto il DNA marcato con 32 P si trovava nei batteri, mentre le proteine marcate con 25S rimanevano in soluzione.
Nel 1950 Chargaff riscontrò alcune regolarità nella composizione del DNA
- la percentuale dei quattro tipi di nucleotidi è sempre la stessa nel DNA di cellule provenienti da tessuti diversi del medesimo individuo.
- La composizione delle molecole di DNA non è influenzata da fattori esterni o dall’età dell’organismo
- Il rapporto tra la percentuale di A e quella di G (due purine) varia da una specie all’altra
- In tutte le specie la quantità di Adelina è uguale alla quantità di Timina e la quantità di guaina è uguale alla quantità di citosina. Dunque medesima quantità totale di purine (A e G) e piramidone (T e C).
Grazie alla regola di Chargaff e grazie a Rosalind Franklin, Maurice Wilkins, Francis Crick e James Watson proposero per la molecola di DNA una struttura a doppia elica in cui le due catene sono complementari e antiparallele (un filamento ha direzione 5->3 e l’altro 3->5).
. L’elica ha diametro costante e avvolgimento destrogiro.
