... és harminc éve, 1968 elején jelent meg – gyors egymásutánban – a DNS szerkezetének felfedezésérôl írt híres-hirhedt személyes beszámoló, A kettôs spirál elsô három kiadása. Talán érdemes feleleveníteni Francis Crick és James Watson bejelentését a felfedezésrôl (Nature, 1953. április 25.) és egy-két részletet újraolvasni a beszámolóból.

Az ábra csak a szemléltetést szolgálja. A két  szalag a két  foszfát–cukor láncot, a középsô rudak a láncokat  összekötô  bázispárokat jelképezik.A  függôleges vonal a szál tengelyét jelzi.

"... Mi jelentôsen eltérô szerkezetet szeretnénk javasolni a dezoxiribonukleinsav sójára. Ez a szerkezet két spirális láncból áll, amelyek azonos tengely körül futnak (lásd a vázlatot). A szokásos kémiai feltevésekkel éltünk, nevezetesen azzal, hogy mindkét lánc foszfát-diészter csoportokat tartalmaz, és ezek a b-D-dezoxi-ribofuranóz egységeket 3',5' helyzetben kötik össze. A két láncot  a szál tengelyére merôleges párok kapcsolják össze. Mindkét lánc jobbsodrású, de a bázispárok miatt a láncokban a szekvencia fordított. A láncok némiképp emlékeztetnek Furberg 1. sz. modelljére², tehát a bázisok a spirál belsejében, a foszfátok a külsején vannak. A cukor és a hozzá közeli atomok konfigurációja hasonlít Furberg 'standard konfigurációjához': a cukor nagyjából merôleges a hozzá kapcsolódó bázisra. A láncokon z irányban 3,4 Å-önként van egy egység. Az azonos láncon levô, szomszédos egységek között 36^o-os szöget tételeztünk fel, így a szerkezet minden tizedik egység után, tehát 34 Å-önként ismétlôdik az egyes láncokon. A foszforatom a lánc tengelyétôl 10 Å-re van. Mivel a foszfátok kívülre kerülnek, a kationok számára könnyen elérhetôk.

A szerkezet nyitott, víztartalma igen nagy. Azt várjuk, hogy kis víztartalomnál a bázisok megdôlnek és a szerkezet kompaktabbá válik.

A szerkezet újdonsága a láncokat összetartó purin és pirimidin bázisok kapcsolódásában rejlik. A bázisok párokat alkotnak, az egyik lánc egyik bázisa hidrogénkötéssel kapcsolódik a másik lánc egyik bázisához úgy, hogy mindketten egymás mellett fekszenek azonos z koordináta mentén. A kötés kialakulásához a pár egyik tagjának purinnak, a másiknak pirimidinnek kell lennie. A hidrogénkötések a purin 1-es és a pirimidin 1-es, illetve a purin 6-os és a pirimidin 6-os helyzete között jönnek létre.

Ha feltesszük, hogy a bázisok csak a legvalószínûbb tautomer formájukban fordulnak elô a szerkezetben (vagyis nem enol, hanem keto konfigurációban), az adódik, hogy csak bizonyos párok alakulhatnak ki, mégpedig az adenin (purin) a timinnel (pirimidin), a guanin (purin) a citozinnal (pirimidin) képezhet párt. Úgy tûnik, hogy a bázisok sorrendjét az egyes láncokon semmi sem korlátozza. Ha azonban csak bizonyos bázispárok képzôdhetnek, és az egyik lánc bázissorendje adott, ez automatikusan meghatározza a másik láncon kialakuló sorrendet.

A kíséreletek szerint^3,4 az adenin és a timin, illetve a guanin és a citozin mennyiségének aránya a dezoxiribonukleinsav esetében mindig igen közel van egyhez.

Ez a szerkezet valószínûleg nem épülhet fel a dezoxiribóz cukor helyett ribóz cukorral, mert az újabb oxigénatomra túl közeli van der Waals-távolság adódna.

A dezoxiribonukleinsavra korábban közölt röntgendiffrakciós adatok^5,6 nem elegendôk szerkezetünk szigorú ellenôrzéséhez. Egyelôre annyit mondhatunk, hogy a szerkezet nagyjából megfelel a kísérleti adatoknak, de addig nem tekinthetô bizonyítottnak, amíg nem vetjük össze pontosabb eredményekkel. Ezek egy részét következô közleményeinkben ismertetjük. Az ott megadott eredményeket a szerkezet meghatározásakor nem ismertük pontosan; a szerkezet – elsôsorban, de nem egészen – korábban közölt kísérleti adatokon és sztereokémiai meggondolásokon alapszik.

Nem kerülte el figyelmünket, hogy a párok képzôdésének általunk feltételezett módjából közvetlenül adódik egy lehetséges genetikai másolási mechanizmus.

A részletes szerkezetet, a felépítésekor alkalmazott feltevéseket és az atomok koordinátáit máshol közöjük."

²Furberg, S., Acta Chem. Scand., 6, 634 (1952)
³Chargaff, E., for references see Zamenhof, S., Brawerman, G., and Chargaff, E., Biochim. et Biophys. Acta, 9, 402 (1952)
⁴Wyatt, G. R., J. Gen. Physiol. 36, 201 (1952)
⁵Astbury, W. T., Symp. Soc. Exp. Biol. 1, Nucleic Acid, 66 (Camb. Univ. Press, 1947)
⁶Wilkins, M. H. F., and Randall, J. T., Biochim. et Biophys. Acta, 10, 192 (1953)

" ...Hamarosan rájöttem, hogy Pauling teljesítménye nem bonyolult matematikai meggondolás eredménye volt, hanem a józan észé. Egyenletek becsúsztak ugyan olykor az érvelésébe, legtöbbször azonban elegendôknek bizonyultak a szavak. Linus felfedezésének a kulcsa a szerkezeti kémia egyszerû törvényei iránt érzett bizodalma volt. Az a-spirált nem fedezhette fel, ha csak a röntgendiffrakciós képeket bámulja. A lényeg az volt: mely atomok "szeretnek" elhelyezkedni egymás mellett. Papír és ceruza helyett a legfôbb szerszám itt az a molekuláris modellkészlet volt, amely elsô pillantásra az óvodás gyerekek játékszereire emlékeztetett. Semmi akadályát nem láttuk tehát, hogy ne oldhattuk volna meg a DNS-problémát is ugyanilyen módon. Csak egy molekulamodell-készletet kellett öszszeállítanunk, s elkezdeni a játékot. Ha szerencsénk van: kijön a spirál. Minden más alakzat sokkal bonyolultabb lett volna. Átkozott ostobaság lett volna a bonyolultakkal veszôdni, ha még nem zártuk ki az egyszerû megoldás lehetôségét. Pauling az életben nem jutott volna semmire, ha a zûrzavart keresi."

"... A következô hét közepéig egy fia ötletem sem támadt. Aztán egyszerre megvolt! Éppen összekapcsolt adeningyûrûket rajzoltam egy papírra. Hirtelen megéreztem a lehetséges DNS-szerkezet várhatóan mély vonatkozásait. Ebben a szerkezetben az adenincsoport képezte a hidrogénkötéseket, hasonlóan ahhoz, ami a tiszta adeninkristályokban van. Ha a DNS ilyen, akkor minden adenincsoport két hidrogénkötést alkothat azzal az adenincsoporttal, amely hozzá képest 180 foknyira fordul el. A legfontosabb, hogy két szimmetrikus hidrogénkötés összetarthat egy-egy pár guanint, citozint vagy timint is. Most kezdtem tûnôdni azon, hogy vajon valamennyi DNS-molekula két láncból áll-e, azonos bázissorrenddel, amit az azonos bázispárok közötti hidrogénkötések tartanak össze. A dolgot az bonyolította, hogy az ilyen szerkezetnek nem lehet szabályos gerince, mert a purinok (adenin és guanin) meg a pirimidinek (timin és citozin) különbözô alakúak. A keletkezô gerinc kisebb ki-be görbüléseket mutat, attól függôen, hogy melyik purin- vagy pirimidinpár van a közepén.

Noha a gerinc elég "rendetlen" volt, mégis szaporábban vert a szívem. Ha ez a DNS, akkor a felfedezés bejelentése bombarobbanás lesz. A két összetekeredett, azonos bázissorrendû lánc létezése nem lehetett véletlen dolog. Inkább határozottan arra mutatott, hogy minden molekulában egy lánc egy korábbi fokon a másik lánc szintézisének a templátjául szolgált. Eszerint a replikáció a gén két azonos láncának a szétválásával kezdôdik. Aztán két új leány-fonal alakul a két szülôi templáton, s ezáltal két, az eredeti molekulával azonos DNS-molekula képzôdik. A génreplikáció lényegi trükkje tehát abból a követelménybôl származhat., hogy az újonnan szintetizált lánc minden bázisának mindig hidrogénkötésben kell lennie egy azonos bázissal. Ezen az estén azonban még nem értettem: miért nem kötôdik hidrogénnel az adeninhoz a guanin közönséges tautomer formája. Hasonlóképp más párosodási hiba is elôfordul. De mert semmi okom nem volt rá, hogy kizárjam a specifikus enzimek részvételét, azt gondoltam: nem kell alaptalanul izgatnom magamat. Lehet például, hogy van egy adeninra specifikus enzim, amelynek a hatására mindig adenin kerül szembe az adenincsoporttal a templát szálon."
 

Ha a jobb oldalon nem jelenik meg a térbeli DNS-modell, töltse le a  Chime-segédprogramot.  (A molekulát az egér bal oldali  gombjával forgathatja, ha  az egérmutató a modellen van.)

"... Az ebéd után nem siettem vissza a munkához. Attól féltem, hogyha megpróbálom a keto formákat az új sémába illeszteni, akkor fejjel megyek a falnak, s tudomásul kell vennem, hogy a szabályos hidrogénkötésû séma nem felel meg a röntgenbizonyításnak. Amíg a virágokat bámulom – reméltem –, csak megkerül valami takaros báziselrendezôdés. Amint felfelé sétáltunk, szerencsére ürügyet találhattam, hogy legalább néhány órára elodázzuk a modellépítés döntô lépését. A fémbôl készült purin- és pirimidinmodellekre azért volt szükség, hogy minden valószínû hidrogénkötôdési lehetôséget rendszeresen vizsgáljunk. Csakhogy a modellek nem készültek el idôre. Legalább két nap kellett még hozzá, hogy megkapjuk ôket. Ez még nekem is sok volt a pokolból. A délután hátralevô részét azzal töltöttem, hogy kemény kartonlemezbôl pontos bázismodelleket vágtam ki. De mire elkészültek, rájöttem, hogy a kipróbálás másnapra marad. Vacsora után egy Pop-féle csoporttal színházba mentem.

Másnap reggel, amikor a még üres dolgozóba léptem, gyorsan lesöpörtem a papírokat az asztalról, nagy, sima helyet csináltam, ahol összerakhattam a hidrogénkötésekkel összetartott bázispárokat. Elôbb ugyan visszatértem "hasonló hasonlóval" elméletemhez, de világosan láttam, hogy az semerre sem vezet. Csak Jerry [Donohue] beléptekor pillantottam fel, de amikor láttam, hogy nem Francis [Crick] jött meg, tologatni kezdtem a bázisokat különbözô más párosítási lehetôségek szerint. Hirtelen rádöbbentem, hogy az adenin-timin pár, amelyet két hidrogénkötés tart össze, azonos formájú, mint a legalább két hidrogénkötés által összetartott guanin-citozin pár. Valamennyi hidrogénkötés természetesnek tetszett; semmi szépítgetésre nem volt szükség ahhoz, hogy a két bázispár típus azonos alakú legyen. Gyorsan odahívtam Jerryt, s megkérdeztem, van-e valami ellenvetése az új bázispárjaimmal kapcsolatban.

Hangulatom ugyancsak emelkedetté vált, amikor nemmel válaszolt. Gyanítottam, hogy most megtaláltuk a rejtélyt: miért egyezik meg a purincsoportok száma pontosan a pirimidincsoportokéval. Két szabálytalan bázissorrend szabályosan elhelyezhetô egy spirál közepén, ha a purin mindig hidrogénnel kötôdik a pirimidinhez. A hidrogénkötéses feltételezés továbbá azt jelentette, hogy az adenin mindig a timinnel lép párba, míg a guanin csak citozinnal. Chargaff szabályai most hirtelen a DNS kettôs spirálszerkezetének a következményei lettek. S ami még izgalmasabb volt, ez a kettôs spiráltípus sokkal megfelelôbb replikációs sémát sugallt, mint az én kurtán végiggondolt "hasonló hasonlóval" párosodási sémám. Ha az adenin mindig a timinnel, a guanin pedig mindig a citozinnal alkot párt, akkor a két egymásba fonódó lánc bázissorrendje egymásnak a kiegészítôje. Tehát, ha az egyik lánc sorrendje adott volt, akkor ez automatikusan meghatározta a másikét. Fogalmilag így nagyon könnyen elképzelhettem, hogy miként lehet egy szóló lánc egy komplementer bázissorrendû lánc szintézisekor templát."

Lásd még:
Arcképek a Britannicából: James Dewey Watson
http://clio.cshl.org/public/SCIENCE/Watson.html
Az 1962. évi élettani-orvosi Nobel-díjasok