19 maggio 2012

Cronistoria del DNA: 1952 Alfred D. Hershey e Martha Chase

L'esperimento che vi descrivo oggi incoronò definitivamente il DNA come depositario dell'informazione genetica; l'acido desossiribonucleico è il principio trasformante di cui parlava Griffith. Gli esperimenti di Avery e colleghi, pur avendo dato risultati inequivocabili, non avevano convinto del tutto gli scienziati più scettici, sicuri che il linguaggio della vita avesse un alfabeto composto da 20 amminoacidi.

Nel 1952, per fugare ogni dubbio, Alfred Day Hershey e Martha Chase misero appunto un esperimento utilizzando traccianti radioattivi.

Il  genetista statunitense,  Alfred Day Hershey (Owosso, 4 dicembre 1908 – Syosset, 22 maggio 1997). Fonte: Wikipedia.

La genetista americana Martha Cowles Chase (Cleveland Heights, 30 novembre 1927 – Lorain, 8 agosto 2003). Fonte: Wikipedia  

I due scienziati utilizzarono un batteriofago cioè un virus in grado di infettare un batterio.
Immagine da Wikipedia.
Nel 1942 il microbiologo americano di origine italiana Salvador Edward Luria riuscì ad ottenere, grazie al microscopio elettronico, buone fotografie di batteriofagi. Era la prima volta che si fotografava un virus!
L'immagine mostra la struttura di un batteriofago T2, scelto per l'esperimento da Hershey e Chase. Si tratta di un fago in  grado di infettare i batteri Escherichia coli. 
Il fago ha una struttura semplicissima: è composto da un involucro proteico e da DNA.
I batteriofagi, quando infettano un batterio, lo sfruttano per riprodursi e, quindi, creare nuovi fagi.

Mi avvalgo di un'altra immagine di Wikipedia per spiegare l'esperimento:

I ricercatori allestirono due esperimenti.
1) Prepararono una coltura di fagi marcati con 35S, ovvero zolfo radioattivo. Lo zolfo è presente solo nel rivestimento proteico ma non nel DNA. In rosso nell'immagine.
2) Prepararono un'altra coltura di fagi marcati con 32P, ovvero fosforo radioattivo. Il fosforo  è presente solo nel DNA ma non nel rivestimento proteico. In verde nell'immagine.

Con le due colture di fagi vennero infettate due diverse colonie batteriche di Escherichia coli, cresciute senza sostanze radioattive nel terreno.

Il principio trasformante si sarebbe trovato all'interno delle cellule del batterio, dato che il virus le sfrutta per riprodursi.

I ricercatori procedettero, quindi, con un'agitazione piuttosto forte delle cellule infettate per staccare le teste virali dalle cellule batteriche.

Il tutto venne, infine, centrifugato: la centrifugazione porta sul fondo gli elementi più pesanti, mentre gli elementi più leggeri rimangono nel liquido sur-natante.
Le cellule batteriche, contenenti il materiale genetico, sono più pesanti e si trovano, quindi, sul fondo della provetta.


In questo modo, avendo separato le cellule batteriche infettate dai rivestimenti proteici, si può facilmete misurare dove si è concentrata la radioattività.
  • Le cellule infettate con i fagi marcati radioattivamente con il 32P contenevano anch'esse 32P: la radioattività, infatti, era rilevabile sul fondo della provetta, dove c'erano le cellule. Questo indicava chiaramente che il DNA marcato radioattivamente era entrato nelle cellule batteriche. I rivestimenti proteici, invece, non mostravano traccia di radioattività.
  • Le cellule infettate con i fagi marcati radioattivamente con il 35S, invece, non contenevano35S: la radioattività era rilevabile nel sur-natante ma non sul fondo della provetta, dove si trovavano le cellule. Questo indicava chiaramente che la componente proteica del fago non era entrata nelle cellule batteriche. Il DNA non mostrava traccia di radioattività.
Il fago per replicarsi ha bisogno di introdurre il proprio materiale genetico nel batterio; il materiale genetico doveva necessariamente essere il DNA: l'esperimento dimostrava, infatti, che il DNA si trovava all'interno delle cellule batteriche infette, mentre la componente proteica si trovava all'esterno.

Dopo questo esperimento tutta la comunità scientifica era finalmente concorde: il DNA è il solo depositario dell'informazione genetica. Si trattava ora di comprenderne la struttura tridimensionale!

Questo post partecipa al Carnevale della Chimica che sarà ospitato da Leonardo Petrillo su blog Scienza e Musica;  il tema è Storia, storie e personaggi della Chimica.

Tania Tanfoglio

Bibliografia
Lehninger, Biochemistry, 4rd
Isaac Asimov, Cronologia delle scoperte scientifiche, 1992




Elenco dei post: Cronistoria del DNA


3 commenti:

  1. Ottima Tania,
    ora segnalo i 4 articoli sul blog per "due mie ragazze"! ;-)
    grazie ancora!
    g

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    1. Grazie a te, Giovanna! Ce ne sono ancora 3... Finisco di postare il 22! Leonardo mi ha fatto una piccola deroga!

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  2. aah, ok, benissimo, le ragazze avranno ormai l'indirizzo ...! :-)
    ciao!
    g

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