Estructura Molecular de los Ácidos Nucleicos (Watson y Crick)

ESTRUCTURA MOLECULAR DE LOS
ÁCIDOS NUCLEICOS

Una estructura para el Ácido Nucleico Desoxirribosa
J. D. Watson - F. H. C. Crick
Consejo de Investigación Médica, Unidad para el estudio de la estructura molecular de Sistemas Biológicos
Laboratorio Cavendish, Cambridge
2 de Abril del año 1953

Queremos proponer una estructura para la sal del Ácido Nucleico Desoxirribosa (D.N.A.). Estaestructura posee características novedosas que son de considerable interés biológico.
Ya había sido propuesta una estructura de Ácido Nucleico por Pauling y Corey. Ellos amablemente dejaron su manuscrito a nuestra disposición antes de su publicación. Su modelo consistía de tres cadenas entrelazadas, con los fosfatos cerca de la fibra de eje, y las bases por fuera. En nuestra opinión, estaestructura es insatisfactoria por dos razones: (1) El material que dan los diagramas de Rayos-X es la sal, y no el ácido libre. Sin los átomos de hidrógeno ácido no está claro qué fuerzas son las que mantienen unida la estructura, especialmente cuando los fosfatos cargados negativamente cerca del eje se repelen entre sí. (2) Algunas de las distancias van der Waals parecen ser demasiado cortas.
Otraestructura de tres cadenas ha sido también sugerida por Fraser (en la prensa). En este modelo los fosfatos están por fuera y las bases por dentro, unidas a través de enlaces de hidrógeno. Esta estructura como se describe está bastante mal definida, y por esta razón no haremos comentarios al respecto.
Queremos presentar una estructura radicalmente distinta de la sal de Ácido NucleicoDesoxirribosa. Esta estructura posee dos cadenas helicoidales cada una enrollada alrededor del mismo eje. Hemos hecho las usuales suposiciones químicas, a saber, que cada cadena consiste de grupos di-éster fosfato junto a residuos de -D-deoxirribofuranosa a través de enlaces 3’-5’. Las dos cadenas (pero no sus bases) están relacionadas por una díada (eje de simetría de 180º) perpendicular a la fibra deleje. Ambas cadenas siguen hélices dextrógiras, pero debido al eje de simetría las secuencias de átomos del otro lado corren en direcciones opuestas. Cada cadena se parece vagamente al modelo Nº 1 de Furberg; Esto es, las bases se encuentran por dentro de la hélice y los fosfatos por fuera. La configuración del azúcar y los átomos cercanos se acercan a la “configuración estándar” de Furberg, estandoel azúcar aproximadamente perpendicular a la base adjunta. En cada cadena hay un resto cada 3,4 Å en dirección z. Suponemos que existe un ángulo de 36° entre dos restos adyacentes de la misma cadena, de tal manera que la estructura se repite cada 10 restos en cada cadena, es decir, cada 34 Å. Ya que los fosfatos están situados hacia el exterior, son fácilmente accesibles para los cationes.Esta estructura es una estructura abierta, y su contenido en agua es bastante elevado. Si el contenido en agua fuera más bajo esperaríamos que las bases adoptaran una cierta inclinación de modo que sería más compacta.
La característica nueva de esta estructura es la forma en que las dos cadenas se mantienen unidas por las bases purínicas y pirimidínicas. Los planos de las bases sonperpendiculares al eje de la estructura. Las bases se unen a pares, una base de una cadena establece un enlace de hidrógeno con otra base de la otra cadena, de modo que las dos están situadas una al lado de otra y tienen las mismas coordenadas espaciales. Una de las bases que forman el par debe ser una purina y la otra una pirimidina para que pueda tener lugar el enlace. Los enlaces de hidrógeno se establecencomo sigue: la purina de la posición 1 con la pirimidina de la posición 1; la purina de la posición 6 con la pirimidina de la posición 6.
Si suponemos que las bases sólo pueden hallarse en la estructura en las formas tautoméricas más plausibles (es decir, en las configuraciones ceto y no en las enólicas) encontramos que sólo pueden enlazarse unos determinados pares de bases. Estos pares son:...