1.10. L’ADN, portador de la informació genètica

Friedrich Miescher

El DNA va ser aïllat i estudiat per primera vegada pel suís Friedrich Miescher el 1869. En la seva investigació intentava digerir proteïnes de les cèl·lules del pus, observant que el nucli d’aquestes cèl·lules no era digerit, de manera que el que hi havia no eren proteïnes, sinó una altra substància a la qual va cridar “nucleïna” per la seva localització en el nucli cel·lular. Més tard, en comprovar el seu caràcter àcid, va rebre el nom de “àcid nucleic”. L’alemany Felix Hoppe-Seyler va aïllar un àcid nucleic de llevats que diferia en les seves propietats de l’àcid nucleic de Mieschler, al qual es va denominar àcid timonucleic (per la seva facilitat per ser extret de l’estafa d’animals) per diferenciar-lo del de llevats.

Albrecht Kossel

Cap a 1890, el químic alemany Albrecht Kossel, s’hidrolitza l’àcid nucleic, descobrint l’existència d’hidrats de carboni i d’uns compostos o bases nitrogenades a les que va donar els noms de “adenina”, “guanina”, “citosina” i “timina” . Kossel va rebre el premi Nobel de Fisiologia i Medicina el 1910.

Theodor Levene

El 1911, el bioquímic nord-americà d’origen rus, Theodore Leven, va demostrar que els hidrats de carboni eren pentoses. Després d’aquest descobriment es va observar que l’àcid nucleic de llevat posseïa, com pentosa, la ribosa, mentre que el timonucleic posseïa un derivat desoxigenat de la ribosa, la desoxiribosa, rebent a partir de llavors els noms d’àcid ribonucleic (RNA), i àcid desoxiribonucleic (DNA).Es va descobrir també que l’RNA no posseïa una de les bases que es coneixien en l’època, la timina, però a canvi posseïa una base nitrogenada nova, l'”uracil”. El 1934 Levene va aïllar, a partir d’àcids nucleics, unes molècules més senzilles que estaven formades per una pentosa, una base nitrogenada i una molècula d’àcid fosfòric. A aquest conjunt se li va donar el nom de NUCLEÒTID, i Levene va pensar que els àcids nucleics estaven formats per quatre nucleòtids, un amb cadascuna de les bases. Fins a mitjans dels anys 50 no es va certificar que els àcids nucleics en realitat estaven formats per milers i, fins i tot, milions de nucleòtids i no per només quatre.

A. Todd

Poc després, el britànic Alexander R. Todd va sintetitzar nucleòtids en situacions controlades que només permetien un únic tipus d’enllaç, observant que els àcids nucleics estaven formats per pentoses de nucleòtids contigus units per àcids fosfòrics, alhora que a les pentoses s’unien també les bases nitrogenades. Pels seus treballs, Todd va rebre el Premi Nobel de Química el 1957.

A la dècada dels 40, diversos investigadors (Feulgen, Caspersson, Mirsky, Sager i altres) van desenvolupar tècniques de tinció i anàlisi que van permetre estudiar en quins llocs de les cèl·lules apareixien els àcids nucleics. Es va observar que el DNA solia aparèixer gairebé exclusivament en el nucli i en petites quantitats en algun orgànul cel·lular com les mitocòndries i els cloroplasts, mentre que el RNA apareixia repartit pel citoplasma, sobretot en els ribosomes, i en certa quantitats també en el nucli. Es va comprovar també que existia DNA en els cromosomes, unit a proteïnes, veient com la quantitat de DNA era sempre constant i pròpia de cada espècie, el que va portar a sospitar que potser hi havia relació entre el DNA dels cromosomes i els gens o factors hereditaris.

La seva funció biològica no va quedar plenament demostrada fins que Avery i els seus col·laboradors van demostrar en 1944 que l’ADN era la molècula portadora de la informació genètica. 

Experiment de Griffith. Conclusions d’Avery i Mac Leod.

L’experiment de Griffith, dut a terme el 1928, va ser un dels primers experiments que va demostrar que els bacteris eren capaços de transferir informació genètica mitjançant un procés anomenat transformació.

El 1928, el microbiòleg Frederick Griffith, que investigava diverses soques de pneumococ (Streptococcus pneumoniae), va injectar en ratolins el cep S i el cep R del bacteri. El cep S era nociva, mentre que la rugosa (R), no ho era ja que el cep S es cobreix a si mateixa amb una càpsula de polisacàrid que la protegeix del sistema immune de l’ésser que ha estat infectat,resultant en la mort de aquest, mentre que el cep R no conté aquesta càpsula protectora és derrotada pel sistema immunitari. Quan, inactiva per calor, el cep S era injectada, no hi havia seqüeles i el ratolí vivia. Sorprenentment, en combinar cep R (no letal), amb cep S inactivada per calor (no letal), el ratolí va morir. A més, Griffith va trobar cèl·lules de cep S vives. En aparença el cep R es va convertir en cep S.

Aquesta troballa no es va poder explicar, fins que el 1944 Avery, McCarty, i McLeod conreen la soca S i:

1. Van produir extracte de lisat de cèl·lules (extracte lliure de cèl·lules).
2. Tan bon punt els lípids, proteïnes i polisacàrids es van remoure, l’estreptococ encara va conservar la seva capacitat de replicar el seu ADN i introduir-lo en pneumococ R.

La inactivació per calor de Griffith hauria deixat intacte el ADN dels cromosomes dels bacteris, que era el causant de la formació del gen S, i podia ser alliberat per les cèl·lules destruïdes i implantar-se en cultius successius de cep R.