Uma estrutura para o Ácido Desoxirribonucleico

Nós desejamos sugerir uma estrutura para o sal do ácido desoxirribonucleico (DNA). Esta estrutura apresenta características que são de considerável interesse biológico. Uma estrutura para os ácidos nucleicos já foi proposta por Pauling e Corey. Eles, amavelmente, deram-nos acesso ao seu manuscrito antes da sua publicação. O seu modelo consiste em três cadeias interligadas, com os fosfatos perto do eixo da fibra, e as bases no exterior. Na nossa opinião, esta estrutura é insatisfatória por duas razões: (1) Nós pensamos que o material que dá o diagrama de RX é o sal, não o ácido livre. Sem os átomos de hidrogénio acídicos não é claro que forças mantêm a estrutura estável, especialmente tendo em conta que os fosfatos carregados negativamente perto do eixo se repeliriam mutuamente. (2) Algumas das distâncias de Van der Waals parecem-nos ser muito curtas. Outra estrutura com três cadeias também foi sugerida por Fraser (á imprensa). Neste modelo os fosfatos estão no exterior e as bases no interior, ligadas entre si por pontes de hidrogénio. Esta estrutura não foi ainda bem descrita pelo seu autor, pelo que não a comentaremos aqui. Nós desejamos avançar com uma estrutura radicalmente diferente para o sal do ácido desoxirribonucleico. Esta estrutura apresenta duas cadeias helicoidais, cada uma enrolada em volta do mesmo eixo em sentidos opostos (ver diagrama). (...) Cada cadeia assemelha-se superficialmente ao modelo de Furberg n.º 1; ou seja, as bases estão no interior da hélice e os fosfatos no exterior. A configuração do açúcar e dos átomos próximos deste é semelhante à da “configuração standard” de Furberg, o açúcar estando sensivelmente perpendicular à base que tem lhe está ligada. Existe um resíduo em cada cadeia cada 3,4 A, na direcção z. Assumimos que o ângulo formado entre resíduos adjacentes na mesma cadeia é de 36º, pelo que a estrutura se repete após 10 resíduos em cada cadeia, ou seja, após 34 A. A distância de um átomo de fósforo ao eixo da cadeia é de 10 A. Como os fósforos estão no exterior os catiões facilmente se lhes ligam. (...) A particularidade desta estrutura é a forma como as duas cadeias são mantidas juntas pelas bases púricas e pirimídicas. Os planos das bases são perpendiculares ao eixo da fibra. Elas estão juntas em pares, uma base de uma cadeia ligada por ligações de hidrogénio a uma base da outra cadeia, de forma que as duas estão lado a lado com idênticas coordenadas z. Uma das bases tem de ser uma purina e a outra uma pirimidina para que ocorra a ligação. As ligações de hidrogénio (pontes) são feitas do seguinte modo: posição 1 da purina com a posição 1 da pirimidina; posição 6 da purina com a posição 6 da pirimidina. Se assumirmos que as bases só ocorrem na estrutura nas formas tautoméricas mais plausíveis (ou seja, com a configuração ceto em vez de enol) concluí-se que só pares específicos de bases se podem ligar entre si. Estes pares são: adenina (purina) com timina (pirimidina), e guanina (purina) com citosina (pirimidina). Por outras palavras, se a adenina é um membro de um par, em qualquer das cadeias, então o membro da outra deve ser a timina; de igual modo para guanina e a citosina. A sequência de bases numa cadeia não parece estar restrita em qualquer dos sentidos. No entanto, se só pares específicos de bases se podem formar, é evidente que se se conhecer apenas a sequência de bases de uma cadeia, então a sequência da outra determina-se automaticamente. Foi descoberto experimentalmente que a razão entre as quantidades de adenina e timina, e a razão entre a citosina e a guanina, são sempre muito próximas da unidade no ácido desoxirribonucleico. É provavelmente impossível construir esta estrutura com o açúcar ribose no lugar da desoxirribose, pois o oxigénio extra tornaria muito próximo o contacto para ser do tipo Van der Waals. As anteriormente publicados resultados de difracção de RX no ácido desoxirribonucleico são insuficientes para um teste rigoroso da nossa estrutura. Até agora, pelo que sabemos, é basicamente compatível com os dados experimentais, mas deve ser considerado como não provado até ser confrontado com dados mais exactos. Alguns desses são apresentados nesta revista em outras comunicações. Nós ainda não estávamos a par desses resultados quando construímos a nossa estrutura, que assenta essencialmente em dados já publicados e em argumentos estereoquímicos. Não deixámos de reparar que o emparelhamento específico que postulámos imediatamente sugere um possível mecanismo de cópia para o material genético. Detalhes mais completos da estrutura, incluindo as condições assumidas na sua construção, em conjunto com uma série de coordenadas para os átomos, serão publicados noutro lado. Estamos muito agradecidos ao Dr. Jerry Donohue pelo conselho e críticas constantes, especialmente em distâncias inter-atómicas. Também fomos estimulados pelo conhecimento de natureza geral dos trabalhos não publicados e ideias do Dr. M. H. F. Wilkins, Dr. R. E. Franklin e seus colaboradores no King’s College, Londres. Um de nós (J. D. W.) foi ajudado por um colega da Fundação Nacional para a Paralisia Infantil.

REFLEXÃO:Atravez deste artigo aprofunda-se a materia abordada nes aulas e fica-se a comprender melhor algumas das estruturas do nosso corpo.