DNA’s struktur

Af Susha Cheriyedath, M.Sc.Anmeldt af Sally Robertson, B.Sc.

Den opdagelse af DNA’s struktur, som James Watson og Francis Crick gjorde i 1953, er en af de mest revolutionerende videnskabelige opdagelser, der er gjort til dato. Den forskning, der førte til opdagelsen af nukleinsyrestrukturen, begyndte imidlertid flere år tidligere og involverede mange forskellige forskere over hele verden.

Første udvikling

Det var i 1869, at den schweiziske biokemiker Frederich Miescher var den første til at identificere DNA som værende til stede inde i lymfocytternes kerner. Betydningen af molekylet blev dog først erkendt mere end 50 år senere. I 1919 foreslog den russiske biokemiker Phoebus Levene, at nukleinsyrer består af nukleotider, som er sammensat af en af de fire baser – A (adenin), T (thymin), G (guanin) og C (cytosin); et sukker og en fosfatgruppe.

Den østrigske biokemiker Erwin Chargaff, der var inspireret af Oswald Averys artikel fra 1944 om DNA som genetisk materiale, iværksatte i 1950’erne et forskningsprojekt med fokus på nukleinsyrernes kemi. På baggrund af sine observationer om mængden af baser i DNA opstillede han Chargaffs regel, som siger, at den samlede mængde puriner (A + G) er næsten den samme som den samlede mængde pyrimidiner (C + T). Kombinationen af Levenes resultater og Rosalind Franklins og Maurice Wilkins’ afgørende røntgenkrystallografiske arbejde med DNA-strukturen lagde grunden til den banebrydende opdagelse af dobbelthelixstrukturen af Watson og Crick i 1953.

I 1962 modtog Watson, Crick og Wilkins i fællesskab Nobelprisen i medicin “for deres opdagelser vedrørende nukleinsyrernes molekylære struktur og dens betydning for informationsoverførsel i levende materiale.”

DNA-dobbeltspiralen

Struktur og bestanddele

DNA består af 2 polynukleotidkæder eller -strenge, der er viklet om hinanden, så de ligner en snoet stige. Denne struktur kaldes dobbeltspiralen. Rygsøjlen i hver af disse strenge er et gentagende mønster af et 5-kulstofsukker og en fosfatgruppe. Hvert sukker er knyttet til en af de fire nitrogenholdige baser: A, T, G eller C.

Den sukker, der er til stede i nukleotidet, er en deoxyribose, deraf navnet deoxyribonukleinsyre (DNA). I dobbelt-helix-DNA-strukturen er alle fire baser begrænset til indersiden af dobbelt-helixen og holdes på plads af hydrogenbindinger (H-bindinger), der forbinder komplementære baser på de to strenge. DNA’s sukker-fosfat-backbones er på ydersiden af dobbeltspiralen.

Hydrogenbindinger

Adenin og thymin er parret med to H-bindinger, mens cytosin og guanin er parret med tre H-bindinger. Baserne er stablet op ad stigen, og den hydrofobiske binding mellem baserne giver DNA-molekylet stabilitet.

Komplementær baseparring

De to DNA-strenge i dobbeltspiralen løber i modsatte retninger (antiparallelt til hinanden) for at hjælpe baserne i hvert basepar med at passe ind i dobbeltspiralen. Det betyder, at nukleotiderne i hver DNA-streng er nøjagtigt komplementære til dem i den anden streng.

Den komplementære baseparring af A med T og G med C muliggør optimering af energiniveauerne i dobbeltspiralen. I dette dobbeltspiralarrangement forbliver bredden af hvert basepar den samme, hvilket betyder, at der holdes den samme afstand mellem sukker-fosfat-ryggen i hele DNA-molekylets længde. Vridningerne eller drejningerne i dobbeltspiralens to sukker-fosfat-backbones forekommer hvert tiende basepar, hvilket maksimerer effektiviteten af basepar-pakningen.

De to polynukleotidstrenge i DNA-dobbeltspiralen danner et simpelt grundlag for kopiering af informationen i molekylet. Ved adskillelse tjener hver af de to strenge som en skabelon til at skabe en nøjagtig eller identisk kopi af DNA-molekylet.

1. http://tigger.uic.edu/classes/phys/phys461/phys450/ANJUM04/
2. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26821/
3. http://cs.boisestate.edu/~amit/teaching/342/lab/structure.html
4. http://www.nature.com/scitable/topicpage/discovery-of-dna-structure-and-function-watson-397
5. https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1962/

Videre læsning

• Alt DNA-indhold
• Hvad er DNA?
• DNA-egenskaber
• DNA kemiske modifikationer
• DNA biologiske funktioner

Skrevet af

Susha Cheriyedath

Susha har en bachelor of Science (B.Sc.) i kemi og en Master of Science (M.Sc.) i biokemi fra University of Calicut, Indien. Hun har altid haft en stor interesse for lægevidenskab og sundhedsvidenskab. Som en del af sin kandidatgrad specialiserede hun sig i biokemi med vægt på mikrobiologi, fysiologi, bioteknologi og ernæring. I sin fritid elsker hun at lave en storm i køkkenet med sine super-messy bageeksperimenter.

Citationer