A determinação da estrutura de ADN por James Watson (1928 – ) e Francis Crick (1916 – 2004) em 1953 marca o nascimento da biologia molecular moderna. A estrutura Watson-Crick do ADN é de muita importância, porque, para além de mostrar a estrutura da molécula central da vida, sugere o mecanismo de hereditariedade. O feito de Watson e Crick, que está avaliado com um dos maiores acontecimentos científicos, juntou diversos resultados de diferentes estudos:
1) A regra de Chargaff. Na altura, as relações A = T e G = C não estavam bem explicadas, tendo o próprio Erwin Chargaff (1905 – 2002) não dado enfâse a este facto.
2) A forma tautomérica correta das bases. Estudos de raios-X, ressonância magnética nuclear (RMN) e de espetroscopia provaram que as bases dos ácidos nucleicos têm formas ceto tautoméricas. O conhecimento das formas tautoméricas dominantes, que era um pré-requisito para prever a correta associação das ligações de hidrogénio das bases foi conseguido por Jerry Donohue (1920 – 1985).
3) O ADN é uma molécula helicoidal. Este facto foi provado por uma fotografia de difração de raios-X do ADN tirada por Rosalind Franklin (1920 – 1958). A descrição da fotografia permitiu a Crick concluir que a) o ADN é uma molécula helicoidal e b) que as bases aromáticas formam um conjunto de ringues paralelos que são paralelos ao eixo da fibra.
Estas informações somente forneceram alguns aspetos que guiaram à elucidação da estrutura de ADN. Muito da imaginação de Watson e Crick é que permitiu a construção do modelo que prevê a estrutura do ADN.
A estrutura Watson-Crick do ADN tem as seguintes características:
1) Consiste em duas cadeias polinucleótidas que dobram sobre um eixo comum com uma torção que forma uma dupla hélice com um diâmetro de 20 Å. As duas cadeias são antiparalelas e dobram-se uma na outra, não as conseguindo separar sem se desdobrar a hélice. As bases ocupam o centro da hélice e os açúcares ligados aos fosfatos estão na periferia, diminuído a repulsão dos grupos de fosfato carregados negativamente;
2) O plano das bases é praticamente perpendicular ao eixo da hélice. Cada par de base está ligado por ligações de hidrogénio. São estas ligações, um fenómeno conhecido como complementaridade de par de bases, que resulta numa associação específica das duas cadeias da dupla hélice;
3) A hélice de ADN ideal tem 10 pares de bases (pb) por volta (uma terção de hélice de 36o por pb).
A característica mais impressionante da estrutura Watson-Crick é que só considera dois tipos de par de bases: cada resíduo de adenina tem que emparelhar com um resíduo de timina e vice-versa, e cada resíduo de guanina tem que emparelhar com um resíduo de citosina e vice-versa. A estrutura de ADN possui duas depressões de diferentes dimensões uma vez que 1) a zona superior do par de base é estruturalmente distinta da inferior; e 2) os resíduos da desoxirribose são assimétricos. Embora, a estrutura B do ADN seja, de longe, a mais prevalente na célula, existem outras estruturas distintas tanto para o ADN como para o ARN.
Outros assuntos relacionados:
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