Helize bikoitzaz

César Tomé López

Helize bikoitza izenaz ezagutzen da azido desoxirribonukleikoaren (DNA) egitura molekularra. DNA XIX. mendean isolatu zen eta 1909an identifikatu zen kimikoki, baina bere egitura ez zen 1953ra arte definitu; orduan argitaratu zuten Francis Crick-ek eta James Watson-ek bere egituraren eredua.

Azido nukleikoen ikerketan aitzindari zen Phoebus Levene-k jada 1910ean argi zuen DNA molekula lau basek osatzen zutela (adenina, guanina, zitosina eta timina). Base horiek azukre-fosfato egitura batean antolatuta zeuden. Levenek uste zuen baseak ez zirela zuzenean batzen, baizik eta azukre-fosfato egitura horren bidez. Bere ereduaren arabera lau baseak kantitate berdinean zeuden, tetranukleotido bat osatuz. Eredu hau nagusitu zen XX. mendeko 50eko urteen hasiera arte. DNAren eredu hain txiki eta aldakortasun gutxikoak ezin zuen irudikatu material genetikoaren espezifikotasun eta ñabardurak gordetzeko modua. Eta hala ere, gauza jakina zen, aspalditik, DNA zela kromosomen oinarrizko osagaia. Hortik sortu zen DNAk molekula laguntzaile gisa jokatzen zuelako ideia, bere eginkizuna proteinei bikoizten laguntzea zelarik.

40ko urteetan argi geratu zen DNA makromolekula bat zela, bakterioen eta haien birusen material genetikoaren transferentzian inplikatuta zegoena. Datu horiek pentsarazten zuten DNA laguntzaile hutsa baino zerbait gehiago izan zitekeela. 1947an, eta ez lehenago, Erwin Chargaff-ek adierazi zuen DNAn lau baseak ez zeudela proportzio berean, berdinak zirela guanina eta zitosina kantitateak batetik, eta adenina eta timina kantitateak bestetik. Leveneren eredua baztertu egin zen eta egitura berri baten beharra sortu zen.

1951ko azaroan Linus Pauling-ek proteinen alfa helize egitura argitaratu zuen, datu kristalografikoak erabiliz; ordurako, Maurice Wilkins-ek DNAren egitura helikoidala izan zitekeelako zantzuak zituen. Alexander Stokes-ek, Wilkinsekin Londresko King’s College-n lan egiten zuenak, molekula helikoidal baten X izpien difrakzioen matematika garatu zuen, eta ondo egokitzen zen Wilkinsen datuei. Hala ere ideia orokor bat zen soilik, zehaztasunik gabekoa. Zehaztasun hori lortzeko beharrezkoa zen X izpien kristalografo bikain bat, kimikaren ezagutza handia (kimika fisikoa bereziki) eta pazientzia amaigabea zituena; horixe zen, hain zuzen, Rosalind Franklin-en deskribapena.

Franklinek, DNA ikerketen ardura hartzean King’s Collegeko Medikuntza Ikerketarako Kontseiluko Biofisika Unitatean, DNAren A kristal-forma eta B forma hidratatua bereizi zituen (1970ean Z forma deskubritu zen), lehenengoaren kristal-taldea zein den zehaztu zuen (C2 monoklinikoa), eta zehaztu zuen forma batetik besterako trantsizioan aldatzen dela filamentuen luzera. 1952an Raymond Gosling-ek, Franklinen zuzendaritzapean, biologia molekularraren historiako argazki garrantzitsuenetakoa hartu zuen: B formaren 51 argazkia, harrigarriki argia eta sinplea.

James Watson eta Francis Crick, biak Lawrence Bragg-ek zuzentzen zuen Cambridge-ko Cavendish Laborategikoak, ez zeuden ofizialki DNAren egitura aztertzen, baina interes handia zuten hartan, 1951n Wilkinsen difrakzioaren emaitzak ezagutu zituztenetik Napoliko konferentzia batean. Wilkinsek bezala, DNA helikoidala izan behar zela uste zuten, baina Franklinek hori ez zuen batere argi. Watson eta Crick hain zeuden kezkatuta Franklin bere indarrak zentzu okerrean bideratzen ari zela uste zutelako, ezen bi saiakera egin baitzituzten auzia euren kabuz argitzeko. Lehenengo saiakerak huts egin zuen.

Bigarren saiakeran oso lagungarri izan zuten Max Perutz, Cricken tesiaren zuzendari eta Medikuntza Ikerketarako Kontseiluko kide zena. Izan ere, Paulingen DNAren helize hirukoitzaren eredua argitaratu izanak suspertu egin zituen; Watsonek Franklinen laborategira egindako bisita eztabaidan bukatu zen, eta Wilkinsek 51 argazkia erakutsi zion Watsoni Franklinen baimenik gabe. Watsonek ezin zuen ikusitakoa sinetsi. Perutzek Franklin eta Goslingen 1952ko txosten erabakigarria lortu zien, oraindik argitaratu gabe zegoena.

Azkenik, Chargaffen aurkikuntza ezagutzean honek Cavendishera egindako bisita baten ondoren, puzzlearen pieza guztiak zituzten. 1953ko apirilaren 8an Braggek ofizialki iragarri zuen Kimikako Solvay Biltzarrean DNAren helize bikoitzeko egitura. Franklin bere kabuz heldu zen kasik egitura berdinera, ia-ia aldi berean.

Egitura zehaztasunez azaltzean, hainbat oinarrizko ezaugarri daude. Lehenengoa Franklin andereak berak esan zien Watson eta Cricki, alegia, azukre-fosfatozko bizkarrezurra kanpoaldean egon behar zela (hori zen Paulingen eredu helikoidalaren erroreetako bat). Bestalde, Franklin eta Goslingen datuek erakusten zuten helize bat baino gehiago egon zitekeela seguruenik. Crick konturatu zen A forma kristalinoaren simetriak adierazten zuela azukre-fosfatozko kateek antiparaleloak izan behar zutela, hau da, ardatz bera duten bi helize, baina ardatz horrekiko translazio ezberdina dutenak.

Azkenik, Watsonek helize bikoitzak osatutako egitura zilindrikoan baseak bat etortzearen arazoa konpondu zuen, purina handiak (adenina eta guanina) pirimidina txikiekin batuz (timinarekin eta zitosinarekin, hurrenez hurren). Horrela, bide batez, oinarri teorikoa eman zion Chargaffen arauari. Kristalografia hobetzen zein heinean, orduan eta babes gehiago zuen helize bikoitzaren ereduak. Xehetasun batzuk aldatu ziren, baina funtsezkoena ez. 1959a heldu zen arte. Nukleotido mistoen lehenengo irudi monokristalinoek argi adierazten zuten baseak ez zirela Watson eta Crickek deskribatu bezala elkartzen, baizik eta base bakoitza bere berdinarekin elkartzen zela. Xehetasun horrengatik ere, 1962ko Nobel saria Watson, Crick eta Wilkinsentzat izan zen (Franklin 1958an hil zen). Bereizmen handiko argazki monokristalinoek dezente geroago baieztatu zituzten Watsonek eta Crickek proposaturiko base-bikoteak.

Egileaz: Cesár Tomé López (@EDocet) zientzia dibulgatzailea da eta Mapping Ignorance eta Cuaderno de Cultura Cientifica blogen editorea.

Itzulpena: Leire Martinez de Marigorta

Hizkuntza-begiralea: Gidor Bilbao