מבוא לדנא - היסטוריה ויסודות

**מבוא** ב-1928 גריפיט ערך ניסוי בו השתמש בשני סוגים של חיידקים: זן שנקרא R (מחוספס חסר קפסולה) וזן שנקרא S (חלק בעל קפסולה). בזכות הקפסולה, החיידקים מצליחים להסתיר את האנטיגנים שלהם ובכך למנוע מהגוף להגיב דבר שמסייע להם להתרבות מהר יותר. באותה תקופה כבר ידעו שיש דנא אבל סרבו להאמין שהוא החומר הגנט...

**מבוא** ב-1928 גריפיט ערך ניסוי בו השתמש בשני סוגים של חיידקים: זן שנקרא R (מחוספס חסר קפסולה) וזן שנקרא S (חלק בעל קפסולה). בזכות הקפסולה, החיידקים מצליחים להסתיר את האנטיגנים שלהם ובכך למנוע מהגוף להגיב דבר שמסייע להם להתרבות מהר יותר. באותה תקופה כבר ידעו שיש דנא אבל סרבו להאמין שהוא החומר הגנטי. האמינו שהחלבונים הם החומר הגנטי כי יש להם יותר בסיסים מאשר לדנא (20 מול 4). בניסוי הוא הזריק לעכבר אחד את הזן המחוספס וראה שהמערכת החיסונית של העכבר הצליחה להתגבר על החיידק והוא נשאר חי. לעומת זאת כאשר הזריק לעכבר 2 את הזן החלק, הוא לא הצליח להתגבר על החיידק שהמשיך והתרבה ולבסוף מת העכבר. לעכבר מספר 3 הזריק את הזן החלק לאחר שעבר חימום והעכבר נשאר חי כי חום מפרק והורג את החיידקים. לעכבר הרביעי הוא הזריק תערובת של החיידקים המחוספסים וגם של החיידקים החלקים שעברו הרתחה, והעכבר מת. מכאן אפשר היה להסיק שמשהו עבר מהחיידקים החלקים המורתחים והמתים לחיידקים הלא מזיקים המחוספסים ובכך הפכו אותם לחלקים. כאשר מרתיחים את החיידקים, החלבונים והדנא עוברים דנטורציה. יחד עם זאת, בשונה מהחלבונים שנהרסים לגמרי, כאשר הדנא מתקרר הוא חוזר לצורתו הטבעית. כך הוכיחו גם את הטרספורמציה -- העברה של חומר גנטי בין חיידקים. בניסוי של הרשי וצ׳ייס הם גידלו פאג׳ים על מצע של איזוטופ רדיואקטיבי של סולפט, שמסמן את החלבונים. הדביקו חיידקים באותם הפאג׳ים ולאחר מכן עשו צנטריפוגה. באופן הזה מבודדים את החיידקים מהחלקים של הפאג׳ים שלא חדרו אליהם -- רק החומר הגנטי נכנס לתוך החיידקים. החיידקים הם גדולים יותר ולכן שוקעים ויחד איתם החומר הגנטי. בניסוי הזה ראו שהחיידקים אמנם שקעו אבל החומר הגנטי לא היה מואר בחומר הרדיואקטיבי, משמע החלבונים האם לא החומר הגנטי. בניסו השני הם גידלו הפעם את החיידקים והפאג׳ים במצע רדיואקטיבי שנצמד לדנא ואחרי שהם הדביקו את החיידקים בפאג׳ים וסרקזו, ראו שהחלק המואר היה בתוך החיידקים בתחתית, משמע החומר הגנטי הוא הדנא. רוזלין פרנקלין הייתה הראשונה שעשתה x-ray לדנא ואחריה ווטסון וקריק בנו את המודל הראשון של הדנא בהסתמך על תצלום זה וקבעו שהוא double helix. הדנא מורכב מ-4 בסיסים. ציטוזין (C) וטימין (T) שניהם **פירימידין** -- מולקולה עם טבעת אחת, וגואנין (G) ואדנין (A) שניהם **פורין** -- מולקולה עם שתי טבעות. **נוקלאוטיד** בנוי מ-5 פחמנים כך שארבעת הראשונים הם בתוך הטבעת והחמישי מחוצה לה. לעמדה מספר 1 מתחבר הבסיס בקשר N-גליקוזידי (חנקן-סוכר). לעמדה מספר 5 נקשר הפוספט בקשר קוולנטי פוספו-אסתרי (קשר אסתרי הוא קשר בין חומצה ל-OH. בגלל שפוספט הוא לא סתם חומצה, הקשר נקרא פוספו-אסתרי) **נוקלאוזיד** לעומת זאת, הוא רק בסיס וסוכר, ללא קבוצת הפוספט. הנוקלאוטידים שונים אחד מהשני בבסיס שקשור אליהם ובמספר קבוצות הפוספט. כאשר יש קשר לשתי קבוצות פוספט משני הצדדים, הוא יקרא קשר פוספו-די-אסתרי. הסוכרים וקבוצות הפוספט מחוברים אחד לשני לשרשרת, כך שבקצה 5׳ של השרשרת, הקבוצה החופשיה היא פחמן 5 ובקצה 3׳ הפחמן החופשי הוא זה שאמור להיות קשור לקבוצת הפוספט הנוספת (3). הבסיסים מאותה שרשרת לא מתחברים אחד לשני. הקשר היחיד שיש בין שתי שרשראות של דנא כפול הוא קשרי המימן שנוצרים בין בסיסים של שרשרת אחת לבסיסים של שרשרת שנייה. מול אדנין תמיד יבוא טימין ומול ציטוזין תמיד יהיה גואנין. בין אדנין וטימין יש שני קשרי מימן ובין ציטוזין וגואנין יש שלושה. שלושה קשרי מימן חזקים יותר משניים לכן אם נבדוק את ההרכב הגנטי של חיידקים שחיים במעיינות, נראה שיש להם יותר קשרי GC. בגדיל כפול של דנא, כמות A שווה ל-T ו-G שווה ל-C ובהתאמה כמות הפירינים שווה לכמות הפירימידינים. לכן גם A+G = C+T. בגנום האנושי יש יותר AT מאשר GC. הסליל הכפול יכול להסתדר בשלוש צורות: A, B ו-Z. A ו-B מסתובבת ימינה ו-Z שמאלה. מה שקובע את הצורה של הגדיל הכפול הם אחוז הלחות (כמות המים), ריכוז מלחים והרכב הרצפים בגדילים. בלחות גבוה וריכוז יונים נמוך, יש עדיפות ל-B, זה גם בהתאמה המבנה השכיח בגוף האדם ובלחות נמוכה עם ריכוז גבוה של יונים העדיפות היא למבנה A כמו רנא. עדיפות ל-Z יכולה להיות באיזור מינוריים של הדנא בהם יש כמות גבוה של רצפי GC. נשיב לב ש-A הוא הקצר והרחב ביותר, Z הוא ארוך והצר ביותר ו-B הוא באמצע. ל-A ו-B יש גם major groove וגם minor groove ו-Z יש רק minor groove. יש חלבונים ספציפיים כמו חלבוני שיעתוק שיודעים להקשר לרצפים ספציפיים רק בחלק של ה-major groove. חלבונים אחרים כמו היסטונים וטטה-פרוטאין יכולים להיקשר לשניהם אבל הבקרה שלהם על תהליכים תושפע מאזור החיבור.