Tento rok uplynulo 70 let od objevení struktury DNA

Kyselina deoxyribonukleová (DNA) je základním stavebním kamenem života na naší planetě a nositelem dědičných vlastností všech živých organismů. Není pochyb, že objevení její struktury v podobě dvojité šroubovice Francisem Crickem a Jamesem Watsonem před 70 lety, prezentované v dubnu 1953, bylo jedním z největších vědeckých objevů 20. století, který proměnil řadu dalších oborů a díky němu následně mohly vzniknout další významné objevy a projekty, jako například zmapování celého lidského genomu, jež bylo kompletně dokončeno v roce 2022. Připomeňme si, jak vypadala cesta, která tehdy k objevení struktury DNA vedla.

DNA (deoxyribonukleová kyselina) byla objevena již v osmdesátých letech devatenáctého století švýcarským lékařem J.F. Miescherem, který analyzoval obvazy nasáklé hnisem. Delší dobu nebyla DNA studována, protože se nedařilo připravit dostatečně čisté vzorky. Rozklíčovat strukturu DNA se pokoušeli na konci první poloviny 20. století nejdříve vědci Rosalinda Franklinová a Maurice Wilkins. Ti použili experimentální metodu rentgenové difrakční analýzy (=rentgenové krystalografie) *, která se nakonec ukázala jako klíčová. Franklinové se podařilo změřit tzv. difrakční vzor DNA a vytvořit rentgenové difrakční snímky (difraktogramy). Úspěšný byl až její 51 pokus, protože bylo velmi obtížné analyzovat a připravit DNA čistou a navíc špatně krystalizovala. Tento snímek byl zároveň první čistou fotografií, na níž bylo možné zahlédnout detailní podobu buňky.

Nejblíže k sestavení modelu DNA byl kvantový chemik a biochemik Linus Pauling, který sestrojil trojšroubovicový model, ale protože nevycházel z důležitých difraktogramů Franklinové, tak jeho závěry byly chybné.  Objev struktury DNA byl učiněn a právem připsán až dvěma vědcům, jež působili v Cambridge, a to konkrétně americkému mikrobiologovi Jamesi Watsonovi a britskému molekulárnímu biologovi Francisi Crickovi. Model DNA poprvé sestavili 28. března 1953 a své závěry prezentovali v dubnu 1953 v časopise Nature v článku „MOLECULAR STRUCTURE OF NUCLED ACIDS - A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid“. Jak již bylo řečeno, závěry Franklinové byly klíčové pro finální poznání skutečné struktury. Podle některých odborníků měla právě ona na objevu největší zásluhy, protože pomocí rentgenové krystalografie jako první přišla na to, že DNA má strukturu spirály. Watson a Crick pak zjistili, že struktura DNA má podobu pravotočivé dvoušroubovice, kdy báze obou řetězců se v ní spojují vodíkovými můstky do párů, a to vždy pouze adenin (A) s thyminem (T) dvěma můstky a guanin (G) s cytosinem (C), rovněž dvěma můstky. F. Crick později v letech 1954 a 1957 vydal dvě další klíčové práce „The structure of hereditary material“ a „Nucleic Acids“, ve kterých dále precizoval výsledky publikované v první práci s J. Watsonem z roku 1953.

Jak sami objevitelé uvádějí, klíčové pro finální objev byly pouhé 2 hodiny. „Změnil jsem rozmístění a pak jsme našli párování bází a Francis hned řekl, že řetězce běží v absolutních směrech. A my věděli, že máme pravdu. A to bylo krásné, víte, všechno se to stalo během dvou hodin,“ vzpomínal na objev struktury DNA Američan James Watson. „Věděli jsme, že je to ohromné, protože stačí, když přiložíte A vedle T a G vedle C a máte mechanismus kopírování. Tak jsme viděli, jak se přenáší genetická informace. Je to pravidlo čtyř bází. A, víte, i kdyby to takhle nefungovalo, mohli jste tomu věřit, protože jste žádné jiné schéma neměli.“

V roce 1962 obdrželi za objev F. Crick, J. Watson a M. Wilkins Nobelovu cenu za fyziologii a lékařství.