핵산의 분자구조: 디옥시리보스 핵산의 구조

Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid
이중나선

"핵산의 분자 구조: 디옥시리보스의 핵산을 위한 구조"는 X선 회절과 나선 변환의 수학을 이용하여 DNA의 이중 나선 구조의 발견을 설명하는 첫 번째 기사이다.그것은 프랜시스 크릭과 제임스 D에 의해 출판되었다. 왓슨은 171권(1953년 4월 [1][2]25일자)의 737-738페이지에 실린 과학저널 네이처.

DNA 이중 나선의 주요 구조적 특징에 대한 도식적 표현.이 그림은 B-DNA를 묘사하지 않는다.

이 기사는 종종 과학의 "진주"라고 불리는데, 왜냐하면 그것은 짧고 생물에 대한 근본적인 미스터리에 대한 답을 포함하고 있기 때문이다.이 미스터리는 어떻게 유전자 명령이 유기체 안에 있는지, 그리고 어떻게 그것이 세대에서 세대로 전해지는지에 대한 질문이었다.이 기사는 간단하고 우아한 해결책을 제시하는데, 이것은 DNA 전달이 추론하고 이해하는 것이 더 어려울 것이라고 믿었던 그 당시 많은 생물학자들을 놀라게 했다.이 발견은 생물학, 특히 유전학 분야에 큰 영향을 미쳐 후발 연구자들이 유전자 코드를 이해할 수 있게 했다.

분자생물학의 진화

생물학적 문제에 대한 물리학과 화학의 적용은 분자생물학의 발전을 이끌었는데, 이것은 특히 DNA에서 단백질로 가는 생물학적 정보의 흐름과 결과와 관련이 있다.DNA 이중나선의 발견은 유전자가 기능적으로 정의된 DNA 분자의 일부이며, 세포가 DNA의 정보를 단백질을 만들기 위해 사용되는 특정 아미노산으로 변환하는 방법이 있어야 한다는 것을 분명히 했다.

라이너스 폴링은 생물학적 분자의 구조에 대한 이해를 발전시키는데 매우 영향력 있는 화학자였다.1951년, 폴링은 단백질의 근본적으로 중요한 구조적 구성요소인 알파 나선의 구조를 발표했다.1953년 초, 폴링은 DNA의 삼중나선 모델을 발표했는데,[3] 이는 결국 잘못된 것으로 판명되었다.크릭, 특히 왓슨은 그들이 DNA의 구조를 발견하기 위해 폴링과 경쟁하고 있다고 생각했다.

막스 델브뤼크는 양자 물리학의 생물학적 의미 중 일부를 인식한 물리학자였다.델브루크의 삶의 물리적 기반에 대한 생각은 에르빈 슈뢰딩거가 "인생이란 무엇인가?"를 쓰도록 자극했다.슈뢰딩거의 책은 크릭과 왓슨에게 중요한 영향을 끼쳤다.델브럭은 "파지 그룹"(세균을 감염시키는 바이러스를 통해 유전학을 탐구하는 것)을 촉진하려는 노력이 분자생물학의 초기 발전과 특히 [4]왓슨의 과학적 관심사 발전에 중요했다.

DNA 이중나선을 발견한 공로로 노벨 의학상을 받은 크릭, 왓슨, 모리스 윌킨스.

DNA구조 및 기능

분자의 구조가 그 기능과 연관되기 쉬운 것은 아니다.DNA의 구조가 그 기능과 분명히 관련이 있는 것은 논문의 말미에 "우리가 가정한 특정한 짝짓기가 유전물질의 가능한 복제 메커니즘을 즉시 시사한다는 것을 간과하지 않았다"고 겸손하게 기술되었다.

DNA 복제.DNA 분자의 두 염기쌍 상보 사슬은 유전적 명령의 복제를 가능하게 한다.

"특정 짝짓기"는 DNA의 왓슨과 크릭 모델의 핵심 특징이며, 이는 뉴클레오티드 서브 [5]유닛의 짝짓기입니다.DNA에서 구아닌의 양은 시토신과 같고 아데닌의 양은 티민과 같다.A:T와 C:G 쌍은 구조적으로 유사합니다.특히 각 염기쌍의 길이는 동일하며 두 당-인산염 등뼈 사이에 균등하게 들어맞는다.염기쌍은 깨지기 쉽고 변형하기 쉬운 화학적 흡인력의 일종인 수소 결합에 의해 함께 고정된다.A:T와 C:G 쌍의 구조적 유사성을 깨달은 후, 왓슨과 크릭은 곧 나선의 핵심에 수소 결합이 있는 DNA의 이중나선 모델을 생산하여 쉽게 복제할 수 있는 두 개의 상보적인 가닥을 풀 수 있는 방법을 제공했습니다: 유전자 분자의 가능성 있는 모델에 대한 마지막 핵심 요건입니다.

실제로 염기쌍은 DNA 분자를 복제하는 방법을 제시했습니다.두 개의 당-인산 백본은 각각 수소 결합 A, T, G, C 성분으로 분리됩니다.각 가닥은 새로운 염기쌍 상보적 가닥을 조립하기 위한 템플릿으로 사용될 수 있습니다.

장래의 고려 사항

왓슨과 크릭은 1953년 단일 염기인 아데닌(A)과 같은 많은 알루미늄 템플릿을 사용하여 DNA의 물리적 모델을 만들었습니다.

왓슨과 크릭이 DNA의 이중나선 모형을 만들었을 때, 지구상의 많은 다른 생명체들의 특화된 특징의 대부분은 단백질에 의해 가능하다는 것이 알려져 있었다.구조적으로 단백질은 아미노산 서브유닛의 긴 사슬이다.어떤 식으로든, 유전자 분자, DNA는 세포에서 발견되는 수천 개의 단백질을 만드는 방법에 대한 지침을 포함해야 했다.DNA 이중나선 모델에서, DNA 분자의 뉴클레오티드의 선형 배열과 단백질의 아미노산 선형 배열 사이에 어떤 대응관계가 있어야 한다는 것이 분명했다.1953년부터 1965년까지 분자생물학자들은 DNA 배열이 세포에게 특정 단백질을 만들도록 지시하는 방법에 대한 자세한 내용을 밝혀냈다.프란시스 크릭은 유전자 [6]코드에 대한 이해를 향상시킨 실험의 이론과 분석 모두에서 필수적인 역할을 했다.

결과들

DNA 이중나선의 발견으로 인한 분자생물학의 다른 발전은 결국 유전자의 염기서열을 결정하는 방법으로 이어졌다.제임스 왓슨은 미국 국립 [7]보건원에서 인간 게놈 프로젝트를 지휘했다.DNA를 배열하고 조작하는 능력은 이제 생명공학 산업과 현대 의학의 중심이다.디옥시리보스 핵산의 분자 구조를 만들기 위해 결합된 구조의 엄격한 아름다움과 DNA 이중 나선은 20세기의 가장 유명한 생물학 기사 중 하나입니다.

협력자 및 논쟁

주요 기사: King's College London DNA 논란

왓슨과 크릭은 DNA의 분자 모델을 성공적으로 만들기 위해 필요한 모든 산란된 정보 조각들을 처음으로 모았지만, 그들의 발견은 몇몇 다른 연구소의 연구원들이 수집한 데이터에 기초하고 있었다.예를 들어,[8][9][10] 그들은 1947년 University College Nottingham의 John Masson Guland, Denis Jordan과 그들의 동료들에 의해 DNA에서 수소 결합이 발견된 것과 관련된 발표된 연구를 인용했다.그러나 DNA 이중나선의 발견은 로잘린드 프랭클린, A.R. 스톡스, 모리스 윌킨스, 그리고 H.R.의 미발표 작품에서 상당한 양의 물질을 사용했다. 킹스 칼리지 런던의 윌슨입니다.윌킨스, 스톡스, 윌슨, 프랭클린과 고슬링의 주요 데이터는 왓슨과 [11][12]크릭의 기사와 함께 네이처지 같은 호에서 두 개의 별도 기사로 게재되었다.왓슨과 크릭의 기사는 킹스 칼리지 연구원들의 실험 결과에 의해 자극받았다는 것을 인정했고 윌킨스, 스톡스, 윌슨에 의해 비슷한 인정이 다음 3페이지짜리 기사에 실렸다.

1968년 왓슨은 크릭과 [13]윌킨스에 의해 공개적으로 받아들여지지 않았던 이중 나선이라고 불리는 DNA의 분자 구조의 발견에 대한 매우 논란이 많은 자전적 설명을 발표했다.게다가, 어윈 차르가프는 1968년 3월 29일자 사이언스지에 왓슨의 책에 대한 다소 비동정적인 리뷰도 실었다.이 책에서 왓슨은 무엇보다도 자신과 크릭이 그녀가 알지 못하는 출처로부터 프랭클린의 데이터 중 일부에 접근할 수 있었고, 또한 그가 1952년 5월 런던의 킹스에서 프랭클린과 고슬링이 입수한 B-DNA X-선 회절 패턴을 그녀의 허락 없이 봤다고 말했다.특히 1952년 말 프랭클린은 의학연구위원회에 경과보고서를 제출했고, 맥스 퍼루츠(Max Perutz)가 이를 검토한 뒤 캠브리지대 캐번디시 연구소에서 검토했다.왓슨과 크릭은 캠브리지의 MRC가 지원하는 캐번디시 연구소에서 일했고 윌킨스와 프랭클린은 런던의 킹스 연구소에서 MRC가 지원하는 연구소에서 일했다.그러한 MRC 보고서는 일반적으로 널리 유포되지 않았지만 크릭은 1953년 [13][14]초에 프랭클린의 연구 요약본을 읽었다.

Ferutz가 B-DNA와 A-DNA 구조의 결정학적 단위에 대한 Franklin의 보고서를 Crick과 Watson 둘 다에게 전달한 것은 Franklin이 MHF가 주선한 회의에서 발표되지 않은 결과에 대해 Franklin이 이전에 들었던 정보를 포함하고 있었기 때문이다.크릭과 [15]왓슨의 요청에 따라 킹스 칼리지의 윌킨스는 이 보고서가 다른 MRC 연구 그룹들 간의 폭넓은 접촉을 촉진하기 위한 노력의 일부였고 [16]기밀이 아니었기 때문에 비윤리적인 행동을 하지 않았다고 말했다.이러한 정당성은 1951년 11월 회의에 참석하지 않은 크릭을 제외시킬 것이지만, Perutz는 또한 그에게 프랭클린의 MRC 보고서 데이터에 대한 접근권을 주었다.그리고 나서 크릭과 왓슨은 프랭클린과 윌킨스의 자료를 바탕으로 한 이중나선 DNA 분자 모델을 발표하기 위해 캐번디시 연구소장 윌리엄 로렌스 브래그에게 허락을 구했다.

1951년 11월까지 왓슨은 X선 결정학 교육을 거의 받지 못했기 때문에 프랭클린이 말하는 DNA [14]분자의 구조적 대칭성을 완전히 이해하지 못했다.그러나 크릭은 원자의 나선 구조의 X선 회절 패턴을 나타내는 베셀 함수의 푸리에 변환을 알았기 때문에 프랭클린의 실험 결과 중 하나는 DNA가 두 개의 폴리뉴클레오티드 사슬이 반대 방향으로 흐르는 이중 나선일 가능성이 가장 높다는 것을 보여주는 것으로 더 정확하게 해석했다.크릭은 이전에 DNA와 유사한 나선형 대칭을 가진 다른 큰 분자에 대한 X선 회절 데이터를 연구한 적이 있기 때문에 이러한 해석을 할 수 있는 독특한 위치에 있었다.반면 프랭클린은 크릭과 왓슨이 제안한 첫 번째 분자 모델 구축 접근법을 거부했다. 1952년 왓슨이 그녀와 런던의 윌킨스에게 제시했던 첫 번째 DNA 모델은 겉이 아닌 겉에 수화 충전된 그룹이 있는 명백히 잘못된 구조를 가지고 있었다.왓슨은 그의 책 "이중나선"[14]에서 이것을 분명히 인정했다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ Watson JD, Crick FH (April 1953). "Molecular structure of nucleic acids; a structure for deoxyribose nucleic acid" (PDF). Nature. 171 (4356): 737–738. Bibcode:1953Natur.171..737W. doi:10.1038/171737a0. PMID 13054692. S2CID 4253007.
  2. ^ Cochran W, Crick FHC 및 Vand V.(1952) "합성 폴리펩타이드 구조.I. "나선상의 원자의 변환", Acta Crystalogr., 5, 581–586.
  3. ^ Pauling L, Corey RB (1953). "A Proposed Structure for the Nucleic Acids". PNAS. 39 (2): 84–97. Bibcode:1953PNAS...39...84P. doi:10.1073/pnas.39.2.84. PMC 1063734. PMID 16578429.
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  5. ^ 온라인 시뮬레이터와의 DNA 기반 페어링 규칙을 알아봅니다.
  6. ^ Perutz MF, Randall JT, Thomson L, Wilkins MH, Watson JD (June 1969). "DNA helix". Science. 164 (3887): 1537–9. Bibcode:1969Sci...164.1537W. doi:10.1126/science.164.3887.1537. PMID 5796048.
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  8. ^ JM Guland; DO Jordan; HF Taylor; (1947) 디옥시펜토스 핵산; Part II 산과 송아지 흉선의 디옥시펜토스 핵산의 기본 그룹의 전기 적정.J Chem Soc. 1947; 25:1131-41
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  13. ^ a b Beckwith, Jon (2003). "Double Take on the Double Helix". In Victor K. McElheny (ed.). Watson and DNA: Making a Scientific Revolution. Cambridge, MA: Perseus Publishing. p. 363. ISBN 978-0-738-20341-6. OCLC 51440191.
  14. ^ a b c Watson, James D. (1980). The Double Helix: A Personal Account of the Discovery of the Structure of DNA. Atheneum. ISBN 978-0-689-70602-8. (1968년 초판)
  15. ^ Sayre, Anne (1975). Rosalind Franklin and DNA. New York: Norton.
  16. ^ Perutz MF, Randall JT, Thomson L, Wilkins MH, Watson JD (27 June 1969). "DNA helix". Science. 164 (3887): 1537–1539. Bibcode:1969Sci...164.1537W. doi:10.1126/science.164.3887.1537. PMID 5796048.

참고 문헌

외부 링크

스콜리아는 핵산의 분자 구조: 디옥시리보스 핵산의 구조에 대한 연구 프로파일을 가지고 있다.

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